如何设计10KV以下变电所以确保正常运行
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作者: 尚哲
摘要：10KV及以下智能化配变电所的最新应用，从接地电流的技术入手，以确保正常工作。采用最新的接地技术对提高10KV及以下智能化配变电所的可靠性至关重要，本文从接地电流的特性以及几种常见的接地技术进行阐述。
关键词：10KV 变电所 接地技术
近些年来，变电所应用技术发展迅速，如何设计10KV以下变电所以确保正常运行也越来越引起人们关注。目前，接地技术在10KV及以下智能化配变电所中的作用也越来越重要。本文对接地技术在10KV以下智能化配变电所的最新应用进行深入探析。
1 接地电流的特性
众所周知，接地电流的直接成因大致有三种，雷电或电源开关的冲击；绝缘损坏造成设备部分带电；电源设备运行时，谐波感应促成接地回路偶然带电。
那么，我们对设有接地装置的电气系统进行研究和实验表明，接地电流除了经大地闭环流动外，还具有脉冲（678+491）特性，即接地装置受到由于雷击或线路故障引起的电流脉冲时，如果辐射场的梯度超过土壤的击穿梯度，接地体周围的土壤便发生电离。这种现象有增加接地体有效半径的作用，因而减小了接地电阻。如果脉冲电流的持续时间超过几秒钟，接地体周围的土壤逐渐干燥，接地电阻便开始增加而超过原有电阻，接地电阻的增加程度与土壤及电流的特性有关。
接地电流的危害主要包括以下几个方面：形成沿大地表面的危险电位梯度；由于过电压上升而造成电源设备绝缘的损坏；电源系统中性点的偏移；接地电流的危害主要包括以下几个方面：形成沿大地表面的危险电位梯度；由于过电压上升而造成电源设备绝缘的损坏；电源系统中性点的偏移；智能化继电保护装置误动；通过管线和低压线路形成高压转移；电气设备机壳的危险电压及接地体周围土壤风干。
所有这些接地电流形成的危害，是可以通过有效的接地系统加以控制的，也就是本文所说的接地技术，它主要包括10KV配电系统的接地；低压配电系统的接地；智能化系统的接地；屏蔽电缆的接地，网状接地装置以及等电位联结。
2 几种常见的接地技术
2．1―10KV 配电系统的接地
一般来说，3―10KV配电系统的接地为中性点非接地系统，但是随着供电网络的发展，特别是采用电缆线路的用户日益增加，使得系统运行时，单相接地电容电流不断增加，导致电网内单相接地故障扩展为事故。3―10KV电网如果接地电容电流大于30A，都需要采用中性点经消弧线圈接地方式或采用经电阻接地方式。对这类电网中性点接地方式的选择，世界各国也有不同的观点及运行经验，就我国而言，采用中性点经消弧线圈接地方式是中压电网的发展方向。但合理确定该系统的接地方式可以大大提高配变电所技术的可靠性。
2.2 低压配电系统的接地
《低压配电设计规范》以及IEC.标准中，按接地制式将低压配电系统划分为IT、TN、TT。
（1）IT统是指电源端带电部分对地绝缘或经电阻接地，而用电设备外露导电部分直接接地，
IT统适用于环境不良，易发生单相接地或火灾爆炸的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂，也可用于农村地区。
（2）TT系统是指电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用保护线接至与电源中性点接地无电气联系的接地板上，简称保护接地。TT系统可适用于农村居住区、市电用户和分散的民用建筑以及对接地要求高的电子信息设备场所，TT系统应采用RCD作保护电器。
（3）TN系统是指电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。
低压配电系统接地是一项复杂的工程，它不仅对配变电所的安全运行具有举足轻重的作用，同时对保障配变电所工作人员安全也十分重要，工程技术人员需根据上述不同的环境选择适合的低压配电接地系统。
2.3 智能化系统的接地
电子信息设备是智能化系统的重要组成部分，保证电子信息设备的可靠性也就是一定程度上保证智能化配变电所的可靠性，由于电子信息设备对噪声电平干扰是非常敏感的，如果不加以限制，会导致电子信息设备的误动作，造成10KV及以下智能化配变电所非正常断电，这是我们生产和生活所不能允许的。因此，对智能化系统，选择适合的电子信息设备接地是必要的。
在实际工程应用中，对电子信息设备上述的各种接地，如果没有设备本身的特殊要求，我们通常考虑“一点接地”的节点型接地分配系统，即全部电子信息设备都以一点作为参考点，而这个参考点是与建筑物的地线连接的，全部电子信息设备又与这个参考点连接。从理论上，这样做可以将接地系统组成星形或树干形，以免形成磁场敏感回路，引入噪声。
在考虑智能化系统接地的同时，对系统的电源最好采用隔离变压器隔离，并采取一系列措施以防止各种干扰，如谐波干扰、雷电干扰和地电位干扰，特别是地网的均压要可靠，以保证智能化系统的可靠运行。
2.4 屏蔽电缆接地
在10KV及以下智能化配变电所中，被控制的设备往往在高压室或室外设备区，计算机控制系统一般通过屏蔽电缆与被控制设备连接，而屏蔽电缆也需要“一点接地”，这个接地点要么在一次设备处，要么在计算机控制系统处。那么，这个接地点究竟在什么位置合适呢？
通过理论推导，可以认为“屏蔽电缆在一次被设备处接地，在计算机控制系统处悬空”会因反击把接地网局部电位的升高引入到计算机内部将芯片打坏。因此我们在工程中采用“屏蔽电缆在一次被控设备处悬空，在计算机控制系统处接地”，但这种接地方式主要是防止反击问题，要求被控设备的接地电阻小，与接地网就近连接，限制反击电压。
2.5 网状接地装置
一般说来，接地装置的复杂程度与土壤的性质有关。在土层厚，土质和导电率良好的土壤中，简单到只要将一根简单的接地极打入地下即可；在干燥，土质和导电率不良的土壤中，就可能需要埋设一组复杂的接地网。能有效地降低接地电阻是本文提出采用网状接地装置的一个主要原因。
由于电位梯度形成“跨步电压、接触电压、转移电压”危及配变电所工作人员安全，所以我们借助网状接地装置来消除电位梯度，事实证明，这也是最有效地方法，同时也是本文提出采用网状接地装置的另一个主要原因。
2.6 等电位联结
等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用，都是十分必要的。有文章指出接地本身其实也是大范围的等电位联结，也有理论分析认为，等电位联结作用范围越小，电气上越安全。那么就10KV及以下智能化配变电所而言，良好的等电位联结构成不仅满足了用电安全、防雷的要求，同时也满足了电子信息设备“一点接地”的要求。
参考文献:
[1]《低压配电设计规范》，GB50054-95[M].北京：中国计划出版社.2006
[2]《供配电系统设计规范》，GB50052-95.[M]北京：中国计划出版社，2006
[3] 杨成德，低压配电系统接地和接零保护[J].电工技术杂志杂志，2007（7）
[4]［美］G.夏里克著.接地工程[M].候景韩译.北京：人民邮电出版社.2001
[5] 李景禄等.实用电力接地技术[M].北京：中国电力出版社，2002
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