变电站防雷接地系统的设计探讨

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　　【摘要】文章综述了连南县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
　　引言：连南瑶族自治县位于广东省西北部，随着电站自动化的改革，变电站已成为各大电网的主要电源，变电站发挥着综合利用效益，体现在国民经济建设中的作用越来越重要。由于连南县年平均雷暴日为69d，属多雷暴区，因此极易出现雷击事件，造成的损失和影响不容忽视。本文以连南县变电站近几年雷击资料进行分析，并针对变电站防雷接地系统的设计进行探讨。
　　2003年3月20日，连南县牛坊坑电站因雷击损坏变压器。直接经济损失8000元。
　　3月20日，连南县板洞水库一级电站遭雷击损坏。直接经济损失6000元。
　　3月23日，连南县牛岐电站遭受雷击，励磙盘被损坏。直接经济损失1.1万元
　　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。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。
　　2.2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。
　　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 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。
　　3.4 接地网的腐蚀状况在我国八十年代及以前变电所的设计中，很少或根本就没有考虑地网的腐蚀问题。由于地网腐蚀引起的安全事故屡有发生，如接地引下线断开使高压运行设备处于无接地状态，地下主网腐蚀断裂使地网分割成几块，发生接地时使二次设备烧坏等。另外，由于地网属隐蔽工程，埋于地下后不易检查、修复等，因此，从设计的角度应加大对地网腐蚀的调查研究，以便有利于系统的安全运行。
　　3.5关于降阻剂的使用近年来，降阻剂在电力系统接地工程中得到了广泛的应用，接地装置的主要作用是对接地故障电流的扩散，起主要作用的是大地的散流性，而不是地网接触的局部的土壤电阻率的降低。其次，对于大型地网，由于均压带和垂直接地极的存在，屏蔽作用较大，降阻剂的作用一般很小。国内的调查结果大致如此。
　　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。
　　4.1接地线截面的热稳定校验根据热稳定条件，接地线的最小截面应符合下式要求：S≥Igt/c式中：S――接地线的最小截面mm2；Ig――流过接地线的短路电流稳定值A；c――材料热稳定系数(钢c=70)；t――短路等效持续时间s。对于引下线可按上式校验，对于主网，考虑主网的分流作用，可按上式的0.7倍考虑。目前各类变电所保护配置不同，是否考虑主保护失灵，采用后备保护动作时间，以及主保护拒动与接地短路同时发生的概率等，都是值得探讨的问题。参照有关方面的规定及专题研究，建议对于100kV变电所，取t=1.0s。其次，主网的截面略小些也比较合理，这也是合理设计地网的一种措施。
　　4.2接地引下线设计应注意的几个问题
　　接地引下线应就近入地，并以最短的距离与地中的主网相连。设备引下线不应与电缆沟中的通长扁钢连接，因其敷设于电缆沟内壁表面的混凝土上，不起散流作用。发生短路时，易造成局部电位升高，引起电缆绝缘破坏等。
　　5结束语
　　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，敷设深度，腐蚀及热稳定校验等方面。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。
　　
　　第一作者：胡东平（1972-），男，汉，广东省连南县人，本科学历，助工.
　　

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