浅谈变电站电气接地技术

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  摘要:变电站是电力系统的关键设备,为提高变电站的安全运行,电力企业优化电气接地系统的设计,通过电气接地技术,保障变电站的稳定。电气接地技术主要是保障变电站的安全运行,排除其在运行中的影响因素,发挥变电站的运行效益,进而满足电力系统的需求。因此,本文深入分析电气接地技术,支撑变电站的运行。
  关键词:变电站;电气接地技术;电力企业
  电气接地技术主要是提高变电站安全运行的能力,加强电气接地系统的保护力度。变电站的接地方式有多种,但是电力系统的运行规模不断扩大,变电站处于高压力状态,电力企业需要积极利用电气接地技术,完善接地保护的环境。电气接地技术直接关系到变电站的运行水平,优化电气接地技术,既可以为变电站提供安全运行的条件,又可以降低电力事故的发生率。
  一、变电站电气接地技术的原则
  变电站电气接地技术需要按照一定的原则进行,由此确保接地信息的准确性,发挥电气接地技术在变电站中的控制作用。我国电力行业的迅速发展,促使变电站面临严峻的运行压力,利用电气接地,完成变电站的有效保护。电气接地技术在安全保护方面,需达到R≤2000/I的标准,在此基础上才能实现到位的接地保护,排除雷电、散流等因素对变电站的干扰[1]。根据变电站电气接地技术的应用与发展,提出三点技术原则,管控电气接地技术的实施。
  电气接地技术的原则为:(1)接地体需以自然实物体为主,适当时可以添加人工物体,而且接地体的外形要设计成环形,呈现闭合状态;(2)接地网应选择比较稳定的物体,如与变电站距离比较近的建筑地基,构建完整的接地网,尽量不要选择偏远或人工金属,以免影响电气接地的效果;(3)统一接地体和接地网,遵循一次规划的原则,实现高效率的接地方式。电气接地技术在相关原则的控制下,才可为变电站提供最有效的保护作用,安全排除不利的影响因素。
  二、变电站电气接地技术的应用
  变电站电气接地技术在接地系统设计中得到充分应用,发挥电气接地技术的保护作用,提高变电站的基础能力。针对变电站电气接地技术的应用,做如下分析:
  1、接地短路電流
  接地网是电气接地技术主要的规划内容,保护变电站的安全。变电站发生故障时,接地网中会流散出大量的短路电流,导致电网系统的电位迅速升高,引发严重的电路故障,所以电力其他通过电气接地技术,管控接地短路电流,确保其具备安全保护的能力[2]。短路电流是电气接地技术重点考虑的因素,为排除短路电流接地时的影响,电力企业需准确选择接地点,以某变电站电气接地工程为例,分析接地接地点的选择。接地点需要连接变压器的中性点,以此形成内接地。选择此项接地时,中性点的短路电流In可以占到总体短路电流Imax的30%,所以该工程为控制接地短路电流,规划短路电流的数值,由此明确电气接地的安全规定。该工程根据如下公式,计算出短路电流的标准值,完成接地选择。
  式中,Ke1=分流系数,Ke2=接地时的分流系统,由①和②比较可得:①>②,在①的基础上做发展处理,扩大1.2倍,得到接地电流I=30.2kA。
  2、接地网的面积控制
  接地网的面积控制在电气接地技术中占据较大比重,以某电力企业的变电站为背景,获取相关的参数数值,同时将该变电站作为接地网面积控制的案例。汇总该变电站的基本参数,如下表1,
  该变电站首次设定的接地面积为1×104㎡,但是无法满足电气接地技术的需求,将面积改为36×104㎡,此数据的面积投入应用后,发现接地电阻的数值明显降低,起不到安全保护的作用,经相关数据分析得出,接地面积过大,增加短路电流通过的频率,所以该变电站又采用4×104㎡,投入应用后明显改善电阻的运行,能够有效屏蔽外部的导体干扰,进而抑制变电站的散流危害。
  3、电气接地的电阻设计
  接地电阻有利于提高电气接地技术的性能,稳定接地电阻部分的实际运行。电力企业对变电站的接地电阻设计有明确规定,如果接地电阻达不到标准的状态,才可采用电气接地技术,以便改善接地电阻的数值。例如:某变电站的接地电阻,不满足R<2000/I的标准,电阻设计的过程中,还要考虑电位的影响,因为电位与电阻存在直接的变动关系,该变电站的电阻设计有范围要求,必须在该范围内计算出正确的电位值,有效保护二次系统[3]。电气接地的电阻设计,需要达到一种平衡的状态,各项参数均在平衡中发挥最大的效益。
  4、电气接地导体的设计
  接地导体不仅是电气接地技术中的关键设备,更是需要严谨设计的项目。导体设计中最主要的是横截面积,根据以下公式,计算导体面积的最小值:
  式中,If=短路电流,C=稳定系数,tj=短路周期,a=自然腐蚀率,带入数值得出导体的最小面积。例如:某电力企业取If=5×104A,tj=0.335,a=1,得出最小的横截面积为493mm?,由于电气接地导体的材质不同,所以在面积计算上也出现了不同的结果,如:铜=0.2%,而对应的截面积会出现不同的结果,此数据的选择应根据该企业的实际需要。
  三、变电站电气接地技术的要点
  变电站电气接地技术应用的过程中,不仅要遵循相关的原则,还要注重要点部分的质量控制,提高电气接地技术安全保护的水平。汇总分析变电站电气接地技术的要点,如下:
  第一,严格处理接地极,按照电气接地之间的关系,规划相关的数据,发挥接地极的作用。加设接地极的位置可以选择在散泄电流较为严重的地方,稳定变电站的接地环境即可。
  第二,利用化学反应处理电阻率时,要重点考虑接触电阻是否受到影响,排除接地电阻的影响后,才可正常投入化学反应,由此既可以满足电气接地技术的需要,又可以规避接地控制中的风险影响。
  第三,接地网孔的规格设计,适当的网孔可以延缓电阻变化,接地网孔没有固定的数量,需根据电气接地技术的需求,设置网孔数量,大部分网孔在16-32个之间[4]。如果通过技术需求无法得出准确的网孔数目,可以借助接触系数,完成数量规划,接触系数相对准确度要偏低,只能提供参考标准,最终还需要进行优化处理。
  第四,控制接地网的界限,特别是四角部分,尽量不采用直角,直角容易产生较大的电势,影响电气接地技术的安全水平,无法提供标准的保护,所以可以将四角设计成弧形,延缓电势分配,降低电势对接地网的冲击影响,促使接地网在变电站中发挥高水平的安全保护。
  结束语:
  电力系统在运行中对安全度的要求越来越高,电力企业逐渐提高对变电站电气接地技术的重视度,保障电气接地系统的安全水平,规划电气接地技术中的重点,一方面设计准确的接地电阻,另一方面改善电气接地的环境,发挥变电站电气接地技术的作用,规避变电站的故障,确保变电站具有高质量的运行特点,维护电力系统的安全运行。
  参考文献:
  [1] 黄娟.变电站接地网优化设计探讨[J].轻工科技,2013,(12):15-17
  [2] 施粤桦.小议变电站电气接地技术[J].沿海企业与科技,2011,(01):23-24
  [3] 张建平.电气接地技术的应用及故障分析[J].甘肃科技,2012,(14):37-39
  [4] 谢伟民.变电站电气接地技术分析[J].中国高新技术企业,2012,(04):89-91
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