变电站接地电阻方案设计

变电站接地电阻方案设计
本文首先介绍接地电阻的计算方式，然后阐述跨步电压和接触电压的计算方式，最后对接地装置的设计进行详细的分析。

标签：变电站；接地电阻；方案设计
要想满足国家土地等政策要求，变电站首先在建设方面就要更加注意，尤其是在绿色环保方面，其次是在选址上要选择荒沙地、石滩地等地区，这些地区电阻率较高，不适合建变电站。

在高土壤电阻率地区，当其所要求的接地装置接地电阻为0.5Ω时，从技术经济的角度来看具有一定的差距，这时大接地短路电流系统接地电阻是R≤5Ω，针对这种情况，我们必须要采取一定的措施，其具体措施可以是防止高电位外引、将电压进行平均设计等。

就高电阻率的变电站来讲，我们首先要考虑的就是如何将电阻值做到合理运算。

一、接地电阻的计算
1.短路电流分析
在变电站设计中，对接地电阻值的要求控制在≤5Ω范围内，这有在这个范围内才允许被使用，但是在此过程中往往会忽视短路电流值和短路切除时间。

根据相关计算规定我们能够知道，当发生接地故障时，在控制电位时要将其控制在2千伏以内。

接地的主要目的就是保护人们不受到电流的伤害，其主要原理是当变电站发生接地短路时，故障点地电位会升高，其中接地电阻是一项重要的检测参数，但是并不是唯一的参数。

从安全的角度来看，在运行过程中必须要做好电网接触装置和跨步电压的设置，做好这两项设置之后，大电流接地系数变电站接地电阻值在<5Ω是属于正常的。

2.入地短路电流分析
根据相关规定，其中明确表明接地网工频接地电阻结算公式應为：R=2000/I；在工事中I代表变电站的人地短路电流。

当系统出现故障时，其产生的接地短路电流主要通过三种方式来转向系统接地中性点。

（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。

而主要决定地网接地电阻值的是入地短路电流、因此，在进行设计地网时，必须要全面考虑到各部分的短路电流值。

线路架空地线是直接与变电站出线架构连接在一起的。

当出现短路现象时，
多数短路电流都会变为系统分流，在进行计算时，必须要考虑分流的作用。

当出现接地故障现象时，需要做的是加大架空地线的分流电流，同时还要降低入地短路电流值。

变电站中的一切设备都必须要设置接地引下线，这对于变电站系统安全来讲非常重要。

其主要原理是，接地短路电流部分会通过接地引下线经地网流入本站内变压器中，提高了安全性。

通过分析我们能够发现，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。

除此之外，从两部分分流原理分析，可以采取降低架空地线及地网阻抗的办法来降低入地短路电流值。

二、跨步电压和接触电压的计算
按规程：Us=（174+0.7pf）/√t
Ut=（174+0.1Pf/√t）
在公式中：Us是地面跨步电压允许值，V（伏）；Ut是设备接触电压允许值，V（伏）；Pf是地面土壤电阻率，t是接地短路电流持续时间，S（秒）。

从公式可以看出，影响两电压的因素，是土壤电阻率及短路电流持续时间。

土壤电阻率的测量时工程接地设计重要输入环节，但测量时由于受到场地环境实时情况及测量设备、方法等影响，土壤电阻率的测量往往不够准确，如雨季所测量的就比旱季所测量的电阻率低。

虽然计算时有季节系数效艳，但季节系数只是经验值，变电站在可行研究阶段要求测量一次，工程三通一平后还要复测一次，且要求提高，所测点应覆盖全站及周边10到50米的地方在特殊情况，接地网需要长具体外引时测量范围还需更大。

短路电流持续时间更值得探讨，从公式上说，时间越小，允许的两个电压越大。

如果使从主保护动作时间加上短路切除这一段时间算，应该是保护动作时间加上断路器机构操作时间，一般在0.1到0.2秒之间。

如果考虑主保护不能正确动作，而是经过了后备乃至远后备保护动作才切除故障，那么时间就不能确定。

对这个时间的选取需要综合考虑。

如果这个站是枢纽站，可靠性极高，保护配置冗、先进，建议这个时间可按主保护正确动作考虑；而对于终端站，线路不配置保护等情况下，这个时间应适当延长，也应在1秒以内。

通过分析，要提高两个电压允许值，靠降低土壤电阻率是不可行的，唯一的措施就是减少事故切除时间，无非就是提高保护性能及配置；选择操作性能优异的断路器等。

三、接地装置的设计
对接地电阻率高的地区，以上已经进行简要的分析，以此来避免采用或减化降阻措施及费用。

在实际接地装置设计中，地网接地电阻的估算公式为：
R≈0.5p/S，公式中的p是土壤电阻率（Ω/m2），S是接地网面积（m2），R 是地网接地电阻（Ω）。

所以，地网面积一旦确定，其接地电阻也就基本已定，在地网布置设计时，应充分利用变电站的全部可利用面积。

在站内无法降到合格电阻值时，如果外引能降低接地电阻，而不用采用特殊降阻措施时，可考虑外引。

从估算公式能够知道接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。

垂直接地极对冲击散流作用较好，也就是降低入地电流值，因此在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应设置垂直接地极，以加强集中接地，防止反击。

四、结语
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及热稳定校验等方面。

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。

参考文献：
[1] 陈光辉，江建武. 采用三维方法设计变电站的接地电阻[J]. 电力设备，2007，8（4）：68-70.
[2] 伍晓璐. 广西昭平220kV变电站新建工程初步设计接地方案探讨[J]. 低碳世界，2013（10x）：29-30.
[3] 陈荣，乐海洪. 高土壤电阻率变电站中接地电阻的计算方法[J]. 电力勘测设计，2015（z2）.
[4] 伍晓璐. 广西昭平220kV变电站新建工程初步设计接地方案探讨[J]. 低碳世界，2013（10x）：29-30.
[5] 陈荣，乐海洪. 高土壤电阻率变电站中接地电阻的计算方法[J]. 电力勘测设计，2015（z2）.。