变电站接地网优化设计

目录

摘要 (Ⅰ)

第1章：变电站接地网面临的现状··················（ 1 ）

1.1 接地网的概述·······················（ 1 ）

1.2 接电网的现状分析·····················（ 1 ）第2章：接地网优化设计的合理性··················（ 4 ）

2.1 关于接地短路电流的计算及接地要求·············（ 4 ）

2.2 对接地网优化设计的分析··················（ 6 ）第3章：城市变电站接地网设计···················（ 8 ）

3.1 三维立体接地网基本原理··················（ 8 ）

3.2 垂直超深钢镀铜接地棒垂直超深钢镀铜接地棒·········（ 9 ）

3.3 城市变电站接地网设计特点·················（ 11 ）第4章：接地网优化设计的方法····················（ 13 ）

4.1 接地网接地电阻计算及量大电阻的确定············（ 13 ）

4.2 减小接地电阻的方法···················（ 14 ）

4.3 工程设计中的几点建议···················（ 16 ）第5章：变电站接地网优化措施····················（ 18 ）

5.1 改进接地网的技术措施·················（ 18 ）

5.2 接地工程设计实践····················（ 21 ）第6章：与接地网相关问题······················（ 23 ）

6.1 接地网在设计过程中注意事项···············（ 23 ）

6.2 与城市接地网有关的接地·················（ 25 ）结束语····························（ 27 ）致谢····························（ 28 ）参考文献····························（ 29 ）

I

摘要

随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。电力系统的接地是对系统和网上电气设备安全可靠运行，及操作维护人员安全都起着重大的作用。在110kV、220kV系统采用有效接地方式，系统中的变压器的中性点直接或经消弧线圈（低电阻）接地，而对小电流接地系统的接地则是设备人员安全起着极其重要的作用。但在所有系统条件下，应使其零序与正序电抗之比（X0/X1）为正值，并且其比值应大于3，而其零序电阻与正序电抗之比（R0/X1）为正值，并且比值不大于是。接地网的设计是一十分复杂，要求又非常严格，并涉及地质学，电磁理论，电磁屏蔽，地中电流，电气测量，应用化学及钻探技术等多学科，已成为综合性极强的边缘学科。分析接地网体系结构，就其接地电阻的构成，与诸多因素相关。接地体的布置，连接，接地体的材质，埋没接地装置区域的地质及气候和化学降阻剂的应用。从理论分析及在工程实践中去探讨降低接装置电阻的措施，是保证系统安全稳定运行的必要措施。在以往接地设计中，接地网的均压导体都按 3 m，5 m，7 m，10 m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。接地装置是保证电气设备安全运行和人身安全的主要设备。由于自然条件和施工工艺等原因，变电站的接地装置腐蚀严重，接地电阻不合格，通过实施改造措施，消除隐患，解决接地网不合格问题。随着城市变电站的小型化,其接地网的面积受到了限制,由于电网的不断扩大,系统短路电流越来越大,因而对接地网的设计提出了新的要求.就城市变电站建设中面临的问题进行了分析,针对城市电网特点,对接地网形式、接地体选择及降低中跨步电势的措施提出了建议。还对城市变电站避雷带接地方案，与民用建筑结合的接地以及二次设备接地等问题进行了探讨。同时建设重新测量本地土壤电阻率，以便在接地风设计中合理取值。本文结合在建工程 220 kV 旗山变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。

关键词：变电站；接地网；接地电阻

第1章变电站接地网面临现状

1.1 概述

随着电力工业的发展，变电站一次设备二次保护对接地装置的要求不断提高。接地装置是确保电力设备安全运行及其工作人员人身安全的重要设备。电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。

大型枢纽变电站，就因开关室接地与主接地网之间的接地电阻不合格，引发接地网局部地电位升高，造成高电压、大电流窜入直流系统、继电保护系统、击穿保护二次电缆、造成主控楼及保护装置、二次电缆、低压配电设备全部烧毁；150MVA主变压器和220kV、110kV部分高压设备烧毁。致使多家大型发电厂被迫停机，造成电力系统解裂大面积停电。现在尤其是35kV、10kV系统接地故障，由于接地网存在缺陷导致变电站接地网局部电位升高，致使避雷器不能正确动作，甚至发生逆闪，引发母线对地放电，开关爆炸，烧毁电气设备，甚至烧断接地装置，造成大面积停电的事故时有发生。然而，因为设计、施工、验收等各个方面的因素，未能有效地解决接地装置的防腐问题。比如，福州电业局旗山变，经过多次普测和开挖检查，发现接地网锈蚀严重，接地电阻逐年升高。规程规定：变电站接地装置接地电阻应不大于0.5欧。而该站接地网接地电阻由建站时的0.46 欧升高至2007年的1.05欧。

1.2 现状分析

为了摸清福州地区地网的腐蚀情况及存在的问题，从1999年起对南郊、北郊、雄县、东郊、等运行20 年以上的变电站地网进行了挖掘检查，经检查发现如下问题。

a. 接地引下线热容量不够公司大部分变电站设备采用的接地引下线为ø12 mm 圆钢，部分设备甚至用ø8 mm圆钢,而且个别站同一电压等级设备的接地引下线规格不齐，并有多点焊接。