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[摘 要]本文阐述了变电站接地网设计的必要性，介绍了变电站接地网设计原则，分析了影响变电站接地网设计的因素，探讨了变电站接地网设计的要点和措施。
[关键词]变电站 接地网设计 原则 因素 要点和措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0021-01
变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。接地技术是一门多学科的综合技术，故在今后的工作中去研究，在实践中不断探索，以使其更加趋于完善。因此，接地网的设计，要根据区域的地质条件，采取不同的降阻措施，以最高性能价格比来设计其接地网，同时应采用新技术和新材料。
1、变电站接地网设计的必要性
接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。
2、变电站接地网设计原则
由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3～10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏，应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。变电站接地网设计时应遵循以下原则：①尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地作为接地网。②尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形。③应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。
3、影响变电站接地网设计的因素
要想变电站使接地装置的对地电位满足要求，①要降低接地电阻R；②要使入地电流I或少。
3.1影响接地电阻的因素。变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网，人工接地网的外缘闭合，各角做成圆弧形，从计算接地电阻的简易公式中得知，土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地电阻R的主要因素，了解了这些原因有利于针对不同土壤电阻率ρ和地网面积S的情况因地制宜地设计接地装置。①影响土壤电阻率的因素。 a）砂的含水量与电阻率的关系。含水量越大则电阻率越小，根据这些特性，有些地方或利用地下水作为降阻措施，或敷设水下接地网作为降阻措施，这些措施都可以有效降低接地电阻。b）温度与电阻率的关系。当水分由水变为冰时，电阻率在0℃出现一个突然的上升，当温度再下降时，电阻率出现十分明显的增大，而温度从0℃上升时，电阻率仅平稳地下降，因此，接地装置应埋设在多年冻土层下，一般埋深为0.6～0.8m即可。c）土壤的致密与否对电阻率的影响也是很大的，其根本原因是土壤越致密则接触电阻越小，为此，接地装置敷设后，要夯实回填的土壤，让其与接地体致密接触以减小接触电阻。另在接地体周围小范围内采取物理或化学的降阻措施，使接地电阻大大减小，实际上也包括了消除接触电阻的原因在内。② 影响地网面积的因素。地网面积的大小是影响接地电阻的主要因素，但近年来，由于变电站设计的技术革新和电力设备体积不断减小，大大减小了变电站的占地面积，使地网的敷设面积也大大减小了，至使接地电阻较难满足要求。当接地电阻不能满足要求时，必须向外扩展更大的面积，但这又涉及到与有关部门的协调问题，实施起来较为困难。
3.2 影响入地电流的因素。入地短路电流的大小与流回变电站接地中性点的短路电流、架空地线的分流系数有关，接地短路发生在接地网内时，为了使变电站所供给的短路电流不经过大地而直接流回变压器接地的中性点，应加大中性截面，减小其流回电阻，同时增大“地线一杆塔”接地系统的分流系数，接地短路发生在接地网外时，为了减小短路电流流回变电站接地的中性点受到的阻力，应加强开关站与变压器地接地带的敷设，采用良导体架空地线并充分利用架空地线的分流作用。
4、变电站接地网设计的要点和措施
4.1 接地装置设计要点。①虽然接地装置的电阻主要与接地装置的面积有关，加在地网上的2～3m 的垂直接地极，因对减小接地电阻的作用不大，一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集中接地散泄雷电流用，或为稳定地网在中间或外缘设置几个垂直接地极。②接地装置的网孔大于16个（均压要求除外），接地电阻减小很慢；对大型接地网，网孔个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制地减小最大接触系数，实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。所以应采用不等间距风格法设计的接地装置。③接地网埋深达一定时，一般取0.6～0.8m，接地电阻减小缓慢。④在小面积地网内，采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率，对减小接触电阻有效果，对减小接地电阻作用不大。⑤接地装置的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。四周也要采用不均匀风格并逐步向四周外加深接地体的埋设深度，一般为1.0～1.6m。⑥接地材料的选择时，因地制宜地进行技术经济比较，土质腐蚀性强的地方可考虑采用铜材作地网，GIS设备对接地要求较高的和电压水平高的（500kV及以上电压等级的），也可考虑选用铜材。
4.2 接地装置设计的常用措施。常用措施一般有如下9种，它们均有成功经验，在工程中可以根据具体情况进行选择。①采取不等间距布置来均衡地网电位；②电位隔离；③利用地质钻孔埋设长垂直接地极；④水平接地带换土与加降阻剂交替使用；⑤长垂直接地极加降阻剂；⑥利用地下水的降阻作用；⑦引外接地；⑧所内超深井接地；⑨利用架空地线杆塔接地系统。
5、结束语
变电站接地网是一项系统工程，随着电力系统的飞速发展，系统容量不断增大，变电站接地网面积逐渐减少，变电站接地网的设计变得越来越困难。只有对变电站的地质、地形、周围环境等各方面综合考虑，选择合适的降阻方案才能有效解决问题，以达到效果明显且节约投资的目的，设计一个“资源节约型、环境友好型” 的安全接地网，保证变电站设备及接地装置长期、可靠、稳定运行。
参考文献
[1] 黎浩田.浅议变电站接地网降阻方法及其安全控制措施[J].广东科技，2009
[2] 廖辉.浅谈110kV变电站接地网优化研究[J].黑龙江科技信息，2009
[关键词]变电站 接地网设计 原则 因素 要点和措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0021-01
变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。接地技术是一门多学科的综合技术，故在今后的工作中去研究，在实践中不断探索，以使其更加趋于完善。因此，接地网的设计，要根据区域的地质条件，采取不同的降阻措施，以最高性能价格比来设计其接地网，同时应采用新技术和新材料。
1、变电站接地网设计的必要性
接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。
2、变电站接地网设计原则
由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3～10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏，应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。变电站接地网设计时应遵循以下原则：①尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地作为接地网。②尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形。③应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。
3、影响变电站接地网设计的因素
要想变电站使接地装置的对地电位满足要求，①要降低接地电阻R；②要使入地电流I或少。
3.1影响接地电阻的因素。变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网，人工接地网的外缘闭合，各角做成圆弧形，从计算接地电阻的简易公式中得知，土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地电阻R的主要因素，了解了这些原因有利于针对不同土壤电阻率ρ和地网面积S的情况因地制宜地设计接地装置。①影响土壤电阻率的因素。 a）砂的含水量与电阻率的关系。含水量越大则电阻率越小，根据这些特性，有些地方或利用地下水作为降阻措施，或敷设水下接地网作为降阻措施，这些措施都可以有效降低接地电阻。b）温度与电阻率的关系。当水分由水变为冰时，电阻率在0℃出现一个突然的上升，当温度再下降时，电阻率出现十分明显的增大，而温度从0℃上升时，电阻率仅平稳地下降，因此，接地装置应埋设在多年冻土层下，一般埋深为0.6～0.8m即可。c）土壤的致密与否对电阻率的影响也是很大的，其根本原因是土壤越致密则接触电阻越小，为此，接地装置敷设后，要夯实回填的土壤，让其与接地体致密接触以减小接触电阻。另在接地体周围小范围内采取物理或化学的降阻措施，使接地电阻大大减小，实际上也包括了消除接触电阻的原因在内。② 影响地网面积的因素。地网面积的大小是影响接地电阻的主要因素，但近年来，由于变电站设计的技术革新和电力设备体积不断减小，大大减小了变电站的占地面积，使地网的敷设面积也大大减小了，至使接地电阻较难满足要求。当接地电阻不能满足要求时，必须向外扩展更大的面积，但这又涉及到与有关部门的协调问题，实施起来较为困难。
3.2 影响入地电流的因素。入地短路电流的大小与流回变电站接地中性点的短路电流、架空地线的分流系数有关，接地短路发生在接地网内时，为了使变电站所供给的短路电流不经过大地而直接流回变压器接地的中性点，应加大中性截面，减小其流回电阻，同时增大“地线一杆塔”接地系统的分流系数，接地短路发生在接地网外时，为了减小短路电流流回变电站接地的中性点受到的阻力，应加强开关站与变压器地接地带的敷设，采用良导体架空地线并充分利用架空地线的分流作用。
4、变电站接地网设计的要点和措施
4.1 接地装置设计要点。①虽然接地装置的电阻主要与接地装置的面积有关，加在地网上的2～3m 的垂直接地极，因对减小接地电阻的作用不大，一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集中接地散泄雷电流用，或为稳定地网在中间或外缘设置几个垂直接地极。②接地装置的网孔大于16个（均压要求除外），接地电阻减小很慢；对大型接地网，网孔个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制地减小最大接触系数，实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。所以应采用不等间距风格法设计的接地装置。③接地网埋深达一定时，一般取0.6～0.8m，接地电阻减小缓慢。④在小面积地网内，采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率，对减小接触电阻有效果，对减小接地电阻作用不大。⑤接地装置的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。四周也要采用不均匀风格并逐步向四周外加深接地体的埋设深度，一般为1.0～1.6m。⑥接地材料的选择时，因地制宜地进行技术经济比较，土质腐蚀性强的地方可考虑采用铜材作地网，GIS设备对接地要求较高的和电压水平高的（500kV及以上电压等级的），也可考虑选用铜材。
4.2 接地装置设计的常用措施。常用措施一般有如下9种，它们均有成功经验，在工程中可以根据具体情况进行选择。①采取不等间距布置来均衡地网电位；②电位隔离；③利用地质钻孔埋设长垂直接地极；④水平接地带换土与加降阻剂交替使用；⑤长垂直接地极加降阻剂；⑥利用地下水的降阻作用；⑦引外接地；⑧所内超深井接地；⑨利用架空地线杆塔接地系统。
5、结束语
变电站接地网是一项系统工程，随着电力系统的飞速发展，系统容量不断增大，变电站接地网面积逐渐减少，变电站接地网的设计变得越来越困难。只有对变电站的地质、地形、周围环境等各方面综合考虑，选择合适的降阻方案才能有效解决问题，以达到效果明显且节约投资的目的，设计一个“资源节约型、环境友好型” 的安全接地网，保证变电站设备及接地装置长期、可靠、稳定运行。
参考文献
[1] 黎浩田.浅议变电站接地网降阻方法及其安全控制措施[J].广东科技，2009
[2] 廖辉.浅谈110kV变电站接地网优化研究[J].黑龙江科技信息，2009