变电所接地设计问题的探讨
【摘要】变电所地网的设计应结合实际情况进行，在具体工程设计中应重点考虑地网布置，敷设深度，腐蚀及热稳定校验等方面。
文章通过对变电所接地设计方面的一些基本概念，以及对合格地网应有的全面认识。
结合具体工程设计，对一般接地方法进行了分析和探讨，提出了一些安全、可靠、切实可行的做法，以利于变电所的安全运行,控制工程造价。
【关键词】变电所接地探讨
1 前言
接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用。
由于接地网作为隐性工程容易被人忽视，往往只注意最后的接地电阻的测量结果。
随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。
因此,接地问题越来越受到重视。
变电所地网因其在安全中的重要地位，一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。
另外，在设计及施工时也不易控制，这也是工程建设中的难点之一。
因此，为保证电力系统的安全运行，如何降低接地工程造价，本文从设计的角度谈谈变电所接地设计中的有关问题。
2 关于接地电阻
2.1 接地电阻《电力设备接地设计技术规程》(sdj8—79)中对接地电阻值有具体的规定，一般不大于0.5ω。
在高土壤电阻率地区，当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理
时，大接地短路电流系统接地电阻允许达到5ω，但应采取措施，如防止高电位外引采取的电位隔离措施，验算接触电势，跨步电压等。
根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高不超过2000v进行控制，其次以接地电阻不大于0.5ω和5ω进行要求。
因此，人们普遍认为110kv及以上变电所中，接地电阻值小于0.5ω即认为合格，大于0.5ω就是不合格，不管短路电流有多大都不必采取措施，这是不合理的。
2.1.1 接地的实质是控制变电所发生接地短路时，故障点地电位的升高，因为接地主要是为了设备及人身的安全，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数,但不是唯一的参数。
2.1.2 随着电力系统容量的不断增大，一般情况下单相短路电流值较大。
在有效接地系统中单相接地时的短路电流一般都超过
4ka，,而变电所大部分接地电阻又很难做到0.5ω。
因此，从安全运行的角度出发，不管在什么情况下，都应该验算地网的接触电势和跨步电压，必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。
2.2接地短路电流分析当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。
(1)经架空地线—杆塔系统；
(2)经设备接地引下线，地网流入本站内变压器中性点；(3)经地网入地后通过大地流回系统中性点。
而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。
所以，正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。
2.2.1架空地线系统的影响对于有效接地系统110kv以上变电所，线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。
当发生接地短路时，很大一部分短路电流经架空地线系统分流，因此，在计算时，应考虑该部分分流作用，发生接地故障时，总的短路电流是一定的，只要增大架空地线的分流电流，就可减小入地短路电流，因此，降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个分支。
架空地线采用良导体，正确利用架空地线系统分流，将使地网的设计条件更为有利。
2.2.2 入地短路电流从上述分析可知，入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流，再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。
如此计算，入地短路电流值相对比较小。
由于接地电阻允许值r≤2000i,所以接地电阻相应的允许值就比较大，设计也容易满足。
另外，对于一个给定的地网，其接地电阻也基本确定：从r≈0.5ρ/s可知，对实际的接地网面积减少有很大影响。
3关于接地装置的设计问题
3.1土壤电阻率的测量工程土壤电阻率的测量是工程接地设计
重要的第一手资料，由于受到测量设备、方法等条件的限制，土壤电阻率的测量往往不够准确。
各地地质结构复杂，变电所占地虽然不大，但多为不均匀地质结构。
现在的实测，往往只取3～4个测点，过于简单。
建议提高测量精度，设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法，使设计误差值减小。
3.2接地网布置根据地网接地电阻的估算公式：r≈0.5ρ/s式中ρ——土壤电阻率(ω?m)；s—接地网面积(m2)；r—地网接地电阻(ω)。
地网面积一旦确定，其接地电阻也就基本一定，因此，在地网布置设计时，应充分利用变电所的全部可利用面积，如果地网面积不增加，其接地电阻是很难减小的。
3.3垂直接地极的作用在110kv变电所中，一般采用水平接地线为主，带有垂直接地极的复合型地网。
根据r=0.5ρ/s可知，接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。
理论分析和试验证明，面积为30×30m2—100×100m2的水平地网中附加长2.5m, 40mm的垂直接地极若干，其接地电阻仅下降2.8～8%。
但是，垂直接地极对冲击散流作用较好，因此，在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极，以加强集中接地和散泄雷电流。
例如，在330kv阿兰变电所的接地设计中，通过计算，接地网的设计全部由水平接地体构成，只在避雷针，避雷器附近敷设少量垂直地极，实际运行证明效果是较好的。
3.4地网均压网的设计根据设计规程规定，当包括地网外围4根接地线在内的均压带总根数在18根以下时，宜采用长孔接地网，由于110kv变电所占地面积一般不超过100×100m2，考虑均压线间屏蔽作用，均压线总根数一般为8～12根左右，故根据规程规定，一般采用长孔方式布置，但存在以下几个方面的问题。
4 关于接地引下线
当发生接地短路时，首先通过接地电流的就是设备接地引下线，
在我国八十年代的设计中，往往只取引下线的截面为主网截面的一半，这很不合理。
5 结束语
对合格地网的概念应有全面的认识，接地电阻应按实际的流经地网入地的短路电流计算，降低接地电阻、降低接触电势和跨步电压等都是合格地网要求的主要因素。
因此，在保证变电所接地的安全条件下，应综合考虑各种因素，合理地设计接地装置以便于变电所的安全运行和施工，降低工程造价。
参考资料：
1 建筑物防雷技术规范 gb 50057-94（2004版）
2 建筑物电子信息系统防雷技术规范 gb50343-2004
3 苏邦礼,崔秉球,吴望平,等. 雷电与避雷工程. 广州:中山大学出版社,1999. 29 - 33
4 机械工业部. 建筑物防雷设计规范gb50057294. 北京:中国计划出版社,1994. 100 - 101
5 关象山. 雷电电磁脉冲防护基本原理和初步实践经验.工科物理(副刊) ,1998 ,现代防雷专辑(一) :39
6 王时煦,马宏达. 现代建筑防雷设计方法及运行经验.最新现代建筑防雷与电气安全设计资料选集. 北京:电杂志社,1996. 1 – 10。