变电站接地系统重要性.doc

变电站接地系统重要性 　　摘 要 文章探讨了变电站接地网的基本概况，简述了主要的设计原则，对当前在变电站接地系统中常用的降阻措施进行了综述，最后以水平接地网均压带的优化设计为例，以最大接触电压值最小和最大接触电压与最小接触电压之差最小两类目标函数，可用遗传算法求解，得出以指数函数来表征的各导体间距的最佳压缩比，从而实现导体的不均匀布置。 　　关键词 变电站；接地网；优化设计 　　中图分类号：TM721 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）23-0145-01 　　1 概述 　　接地系统是电网的重要组成部分，所承担的任务是把某些电气设备与大地连接，提供稳定的参考地电位，为故障电流货雷击电流提供宣泄通道，因此接地系统对电网的安全稳定运行具有非常重要意义。从类型上划分，可分为工作接地、保护接地和防雷接地，完整的接地系统通常都包含这三个接地类型。由于接地系统非常重要，因此接地系统的研究也在随着电网的现代化和智能化在进步。先后经历了简单水平接地网、立体接地网、复合接地网等发展阶段，不断提高其运行效率。随着我国特高压、远距离、大容量交流输电的需要，相应的变电站接地系统的设计要求也在不断提高，在是一个值得深入研究的电网优化设计问题。对变电站而言，其接地系统要求能够将故障电流和雷击电流及时传导至土壤，保障变电站内的电气设备遭到反击过电压的破坏，同时还要保护工作人员在故障检修时免遭地电位升高的伤害。但我国的变电站设计主要还是传统设计方法，基于电力行业标准来进行接地网的设计，这类设计思想对于均匀土壤具有较好的适应性，但对于非均匀土壤和不规则接地网的适应性不足，按均匀土壤来设计可能造成较大的误差，因此对变电站接地网的优化设计是该领域的重要研究方向。本文将就变电站接地系统展开探讨。 　　2 变电站接地网主要设计原则 　　在设计变电站接地网时，一般需要遵循经济性和实用性原则，在条件允许或要求较高时采用优化设计方法。通常情况下，利用建筑物低级钢筋或其他可借助利用的金属物接地，辅以人工接地体，形成闭环形接地网络。在设计接地网基地电阻时主要考虑因素是接地网的面积。在特殊部位，如避雷器等，一般要采取加强集中接地的方式来实现接地，以有效减小接地电阻。大型接地网网孔数量一般控制在32个以内，过多的设置均压带根数试验表明其减小最大接触系数的效果方面也是有限的，还受到经济性的影响。小面积接地网可采用置换法来改善电阻率。接地网的埋深一般控制在0.6米到0.8米之间。 　　3 常用降阻措施 　　在我国的相关设计规范中，是以规定各类电气设备接地装置的电阻值的形式来约束的，在实际设计中以这些电阻值来作为接地网的控制目标值。从组成上看，接地网电阻由接地引线电阻、接地体本身电阻、接地体表面与土壤的接触电阻、接地体附近范围内的散流电阻。在这四类电阻中，接地引线电阻、接地体本身电阻相对很小，主要由接触电阻和散流电阻来控制，在变电站接地网的优化设计时，也主要针对这两类电阻来展开。在实践中常用的降阻方式主要有以下几种。 　　1）引外接地方式：该类降阻方式适用于高土壤电阻率地区，且存在可以利用的低土壤电阻率资源（如水源），选择在地下水位较高或接地网附近存在金属矿体时，将接地体引入以达到降阻的目的。 　　2）深井接地方式：深井接地方式采用人工制造深度在直径100 mm，深度200 m左右的深井，在井内铺设镀锌钢管，并在井内灌注泥浆。这一方法能够有效的降低接地电阻（实测接地电阻可控制在1欧姆以内），且占地面积小，使用寿命长，不易受周围环境变化影响，但这类方法的缺点是成本相对较高。 　　3）放置电解地极法：这类方法也适用于高土壤电阻率地区，在接地网改造中使用频率较高。 　　4）土壤置换法：这是一类比较彻底的降阻方法，也适用于高土壤电阻率地区，且施工方法简便易行，施工时在接地槽内铺设粘土后放入接地体，然后回填低电阻率土壤，只要回填土壤选择合理，都能满足设计要求。 　　5）降阻剂：这里方法是在土壤中注入物理或化学降阻剂，在土壤中形成低电阻率的连续胶体，从而达到降阻的目的。由于化学降阻剂潜在这环境污染的问题，因此一般推荐采用物理降阻剂的方式，通常为非电解质固体粉末+水泥所组成。 　　6）电解接地方式：该降阻方式是在土壤内敷设金属管道，并在管道中填充电解质，利用周边环境在管道附近形成电解质溶液，从而提高管道附近土壤的电阻率的目的。以上几类常用的降阻方式在不同工作环境下也可以搭配使用，共同达到降阻的目的。 　　4 水平接地网均压带优化设计探讨 　　在水平接地网均压带设计时，主要的问题是中间导体利用率低，散流电流密度小，导体散流电流的在边角处的密度远高于中间导体，接触电压也大于中间部分的接触电压，存在安全隐患，也没有充分利用接地导体的利用率，因此有必要