1前言
　　接地網(wǎng)作為變電所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地,對系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視,往往只注意最后的接地電阻的測量結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高及容量的增加,接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生。因此,接地問題越來越受到重視。變電所地網(wǎng)因其在安全中的重要地位,一次性建設(shè)、維護(hù)困難等特點(diǎn)在工程建設(shè)中受到重視。另外,在設(shè)計(jì)及施工時(shí)也不易控制,這也是工程建設(shè)中的難點(diǎn)之一。因此,為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,如何降低接地工程造價(jià),本文從設(shè)計(jì)的角度談?wù)勛冸娝拥卦O(shè)計(jì)中的有關(guān)問題。
　　
　　2 關(guān)于接地電阻
　　2.1接地電阻《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(SDJ8—79)中對接地電阻值有具體的規(guī)定,一般不大于0.5Ω。在高土壤電阻率地區(qū),當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上極不合理時(shí),大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5Ω,但應(yīng)采取措施,如防止高電位外引采取的電位隔離措施,驗(yàn)算接觸電勢,跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定,主要是以發(fā)生接地故障時(shí),接地電位的升高不超過2000V進(jìn)行控制,其次以接地電阻不大于0.5Ω和5Ω進(jìn)行要求。因此,人們普遍認(rèn)為,110kV及以上變電所中,接地電阻值小于0.5Ω即認(rèn)為合格,大于0.5Ω就是不合格,不管短路電流有多大都不必采取措施。這是不合理的。
　　
　　2.1.1接地的實(shí)質(zhì)是控制變電所發(fā)生接地短路時(shí),故障點(diǎn)地電位的升高,因?yàn)榻拥刂饕菫榱嗽O(shè)備及人身的安全,起作用的是電位而不是電阻,接地電阻是衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數(shù),但不是唯一的參數(shù)。
　　
　　2.1.2隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大,一般情況下單相短路電流值較大。在有效接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)的短路電流一般都超過4kA,而青海地區(qū)變電所大部分接地電阻又很難做到0.5Ω。因此,從安全運(yùn)行的角度出發(fā),不管在什么情況下,都應(yīng)該驗(yàn)算地網(wǎng)的接觸電勢和跨步電壓,必要時(shí)應(yīng)采取防止高電位外引的隔離措施。
　　
　　2.2接地短路電流分析當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),產(chǎn)生的接地短路電流經(jīng)三種途徑流入系統(tǒng)接地中性點(diǎn)。
　　(1)經(jīng)架空地線—桿塔系統(tǒng);
　　(2)經(jīng)設(shè)備接地引下線,地網(wǎng)流入本站內(nèi)變壓器中性點(diǎn);
　　(3)經(jīng)地網(wǎng)入地后通過大地流回系統(tǒng)中性點(diǎn)。而對地網(wǎng)接地電阻起決定性作用的只是入地短路電流。所以,正確地考慮和計(jì)算各部分短路電流值,對合理地設(shè)計(jì)地網(wǎng)有著很大的影響。
　　
　　2.2.1架空地線系統(tǒng)的影響對于有效接地系統(tǒng)110kV以上變電所,線路架空地線都直接與變電站內(nèi)出線架構(gòu)相連。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí),很大一部分短路電流經(jīng)架空地線系統(tǒng)分流,因此,在計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮該部分分流作用,發(fā)生接地故障時(shí),總的短路電流是一定的,只要增大架空地線的分流電流,就可減小入地短路電流,因此,降低架空地線的阻抗也是安全接地設(shè)計(jì)重要的一個(gè)分支。架空地線采用良導(dǎo)體,正確利用架空地線系統(tǒng)分流,將使地網(wǎng)的設(shè)計(jì)條件更為有利。
　　
　　2.2.2入地短路電流從上述分析可知,入地短路電流是總的接地短路電流減去架空地線的分流,再減去流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的電流(也就是流經(jīng)變電器的零序電流)。如此計(jì)算,入地短路電流值相對比較小。由于接地電阻允許值R≤2000I,所以接地電阻相應(yīng)的允許值就比較大,設(shè)計(jì)也容易滿足。另外,對于一個(gè)給定的地網(wǎng),其接地電阻也基本確定:從R≈0.5ρ/S可知,對實(shí)際的接地網(wǎng)面積減少有很大影響。
　　
　　3 關(guān)于接地裝置的設(shè)計(jì)問題
　　3.1土壤電阻率的測量工程土壤電阻率的測量是工程接地設(shè)計(jì)重要的第一手資料,由于受到測量設(shè)備、方法等條件的限制,土壤電阻率的測量往往不夠準(zhǔn)確。我省地處青藏高原東部,地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,變電所占地雖然不大,但多為不均勻地質(zhì)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在的實(shí)測,往往只取3～4個(gè)測點(diǎn),過于簡單。建議提高測量精度,設(shè)計(jì)采用《設(shè)計(jì)手冊》中提供的計(jì)算平均電阻率的方法,使設(shè)計(jì)誤差值減小。
　　
　　3.2接地網(wǎng)布置根據(jù)地網(wǎng)接地電阻的估算公式:R≈0.5ρ/S式中ρ——土壤電阻率(Ω•m),S—接地網(wǎng)面積(m2)R—地網(wǎng)接地電阻(Ω)地網(wǎng)面積一旦確定,其接地電阻也就基本一定,因此,在地網(wǎng)布置設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分利用變電所的全部可利用面積,如果地網(wǎng)面積不增加,其接地電阻是很難減小的。
　　
　　3.3垂直接地極的作用在110kV變電所中,一般采用水平接地線為主,帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng)。根據(jù)R=0.5ρ/S可知,接地網(wǎng)的接地電阻與垂直接地極的關(guān)系不大。理論分析和試驗(yàn)證明,面積為30×30m2—100×100m2的水平地網(wǎng)中附加長2.5m,40mm的垂直接地極若干,其接地電阻僅下降2.8～8%。但是,垂直接地極對沖擊散流作用較好,
　　
　　因此,在獨(dú)立避雷針、避雷線、避雷器的引下線處應(yīng)敷設(shè)垂直接地極,以加強(qiáng)集中接地和散泄雷電流。例如,在330kV阿蘭變電所的接地設(shè)計(jì)中,通過計(jì)算,接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)全部由水平接地體構(gòu)成,只在避雷針,避雷器附近敷設(shè)少量垂直地極,實(shí)際運(yùn)行證明效果是較好的。
　　
　　3.4地網(wǎng)均壓網(wǎng)的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定,當(dāng)包括地網(wǎng)外圍4根接地線在內(nèi)的均壓帶總根數(shù)在18根以下時(shí),宜采用長孔接地網(wǎng),如圖1(a)所示:(a)n=8(b)n=8圖1由于110kV變電所占地面積一般不超過100×100m2,考慮均壓線間屏蔽作用,均壓線總根數(shù)一般為8～12根左右,故根據(jù)規(guī)程規(guī)定,一般采用長孔方式布置,但存在以下幾個(gè)方面的問題。
　　
　　3.4.1方孔地網(wǎng)縱、橫向均壓帶相互交錯(cuò),因此地網(wǎng)的分流效果優(yōu)于長孔地網(wǎng),均壓效果比長孔地網(wǎng)好且可靠性高。
　　
　　3.4.2長孔地網(wǎng)均壓線與主網(wǎng)連接薄弱,均壓線距離較長,發(fā)生接地故障時(shí),沿均壓線電壓降較大,易造成二次控制電纜和設(shè)備損壞。當(dāng)某一條均壓線斷開時(shí),均壓帶的分流作用明顯降低,而方孔地網(wǎng)的均壓帶縱橫交錯(cuò),當(dāng)某條均壓線斷開時(shí),對地網(wǎng)的分流效果影響不大。因此,建議在變電所地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),采用正方孔均壓網(wǎng)設(shè)計(jì),以提高接地安全性。