試析220kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工

馮平勇

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電能對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響愈發(fā)重大。因此作為電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的組成部分，變電站的安全運(yùn)行也引起了較多人群的關(guān)注。文章針對(duì)220 kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工，進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析研究。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；接地網(wǎng)；設(shè)計(jì)施工；電阻

中圖分類號(hào)：TM645 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0199-02

改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了較大的變化，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性也引起了政府部門和供電企業(yè)的注意。為了保證供電的穩(wěn)定性，以及工作人員的人身安全，變電站接地網(wǎng)必須進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)的施工。筆者針對(duì)220 kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工，進(jìn)行簡(jiǎn)要的剖析，以盼能為我國(guó)220 kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)施工提供參考。

1 220 kV變電站

一般情況為了保證電能的低損耗，以及針對(duì)距離較遠(yuǎn)地區(qū)的供應(yīng)。電能經(jīng)發(fā)電廠生產(chǎn)，之后通過(guò)輸電電路進(jìn)入變電站。通過(guò)變電站將電壓升高，之后再次通過(guò)輸電線路進(jìn)行電能的傳輸。電力傳輸至用電戶區(qū)域范圍內(nèi)，再通過(guò)變電站將電壓降低。之后進(jìn)入配電站再進(jìn)入用電戶內(nèi)，進(jìn)行電力的使用。220 kV變電站指其內(nèi)部進(jìn)行電力輸出或輸入的電壓為220 kV，220 kV變電站為我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行中的中間變電環(huán)節(jié)，其對(duì)于整體電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行影響重大。

2 變電站接地網(wǎng)

變電站在運(yùn)行的過(guò)程中，由于自身的電壓較大。因此為了保證變電站的安全運(yùn)行，以及操作人員的人身安全，一般情況下在進(jìn)行變電站施工的過(guò)程中，通常會(huì)進(jìn)行接地網(wǎng)的施工。其中由多條接地線路進(jìn)行連接，并形成的網(wǎng)絡(luò)稱之為接地網(wǎng)。

接地網(wǎng)一般情況下為直接與地面進(jìn)行接觸的金屬類導(dǎo)體。接地網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中，與單條接地線路相比，其具有電阻小、接地性能穩(wěn)定等特性。

在當(dāng)前的實(shí)踐發(fā)展中，適用于絕大多數(shù)的電氣設(shè)備以及相關(guān)電力場(chǎng)所的接地設(shè)計(jì)，例如變電站、地鐵站等場(chǎng)所中，一般都采用接地網(wǎng)形式的接地。

3 當(dāng)前220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工中存在的 問(wèn)題

當(dāng)前220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工的整體的發(fā)展態(tài)勢(shì)較為穩(wěn)定，其施工與設(shè)計(jì)大多數(shù)都能起到良好的接地效果。但在部分變電站的接地設(shè)計(jì)施工中，也出現(xiàn)了較多的問(wèn)題。此類問(wèn)題的出現(xiàn)，也引起了較為嚴(yán)重的后果。針對(duì)此類現(xiàn)狀筆者分析案例，將問(wèn)題總結(jié)如下例如：接地網(wǎng)施工工藝引起的問(wèn)題、施工地土壤電阻較大、接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的腐蝕因素。針對(duì)此類問(wèn)題，筆者進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析研究。

3.1 接地網(wǎng)施工工藝引起的問(wèn)題

220 kV變電站接地網(wǎng)的主要作用為釋放雷擊造成的電流沖擊，以及設(shè)備故障或短路現(xiàn)象出現(xiàn)的電流。因此接地網(wǎng)對(duì)于變電站以及電器設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行影響重大，當(dāng)前在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工中，主要出現(xiàn)的問(wèn)題為：接地網(wǎng)施工工藝引起的問(wèn)題。具體的表現(xiàn)方式為：施工工藝標(biāo)準(zhǔn)不符合變電站要求，接地體埋深過(guò)淺，接地體連接部位搭界面不符合要求，回填材料過(guò)于隨意，導(dǎo)致地網(wǎng)斷開(kāi)，并在此后雷電氣候出現(xiàn)時(shí)，發(fā)生了較為嚴(yán)重的事故，接地網(wǎng)不能完全釋放雷擊現(xiàn)象造成的巨大電流，隨后引發(fā)了較為嚴(yán)重的爆炸火災(zāi)事件，并伴隨著較為嚴(yán)重的人員傷亡事件。

3.2 施工地土壤電阻較大

電阻的計(jì)算公式為：

R=ρL/S。

其中電阻為：R；

橫截面積：S；

長(zhǎng)度：L；

電阻率為：ρ。

一般情況下為了保證接地網(wǎng)能夠起到應(yīng)有的效果，其在設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中，都會(huì)對(duì)施工地點(diǎn)的電阻進(jìn)行測(cè)量。一般情況下施工地電阻較低，施工過(guò)程中面臨的問(wèn)題較少，施工過(guò)程也較為簡(jiǎn)單。當(dāng)前220 kV變電站接地網(wǎng)在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，主要面臨的問(wèn)題為：變電站一般位于山地或者利用價(jià)值不高的土地，此類施工地電阻率較高，增加了接地網(wǎng)的施工難度，同時(shí)增加了接地網(wǎng)的施工要求。當(dāng)前關(guān)于變電站接地網(wǎng)的施工標(biāo)準(zhǔn)中，要求接地網(wǎng)電阻不得大于0.5 Ω。

3.3 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的腐蝕因素

220 kV變電站接地網(wǎng)工程，一般情況下使用時(shí)間較長(zhǎng)。因此關(guān)于土壤自然變化中的腐蝕情況，也為影響變電站接地網(wǎng)的重要因素之一。

腐蝕因素對(duì)于變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，主要產(chǎn)生影響的為施工材料以及施工技術(shù)。當(dāng)前在多數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題的案例中，220 kV變電站接地網(wǎng)施工作業(yè)中，使用的接地網(wǎng)材料隨著時(shí)間的過(guò)渡產(chǎn)生了腐蝕現(xiàn)象。

隨著腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)接地網(wǎng)電阻增加，接地體材料有效截面變小，更有甚者，出現(xiàn)接地材料斷開(kāi)，因此在出現(xiàn)雷擊事件或設(shè)備故障短路時(shí)，無(wú)法有效的保障設(shè)備的安全性。接地網(wǎng)的可靠性也隨之下降，對(duì)于變電站工作人員的人身安全也產(chǎn)生了威脅。

4 220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工中存在問(wèn)題的改 善對(duì)策

當(dāng)前220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工整體的發(fā)展較為穩(wěn)定，但在部分變電站接地網(wǎng)的施工中，也出現(xiàn)了較多的問(wèn)題，應(yīng)引起設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行人員的重視。針對(duì)此類問(wèn)題筆者分析案例，提出了以下的改善對(duì)策。例如：針對(duì)施工地進(jìn)行降阻作業(yè)、采用成熟度較好施工工藝、施工中針對(duì)施工材料進(jìn)行防腐處理。針對(duì)此類改善對(duì)策，筆者進(jìn)行簡(jiǎn)要的剖析介紹。

4.1 針對(duì)施工地進(jìn)行降阻作業(yè)

某220 kV變電站在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工中，由于施工地點(diǎn)電阻較大。設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)研究討論后，為了保證后期工程施工的成功性，以及考慮變電站當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境。最終確定施工方案為：深井接地方式。并且在施工的過(guò)程中，加入化學(xué)降阻劑，同時(shí)對(duì)施工地電阻進(jìn)行降低。

施工的過(guò)程中針對(duì)整體接地網(wǎng)進(jìn)行平均分布，對(duì)其區(qū)域范圍內(nèi)利用鉆探機(jī)進(jìn)行打眼，共計(jì)打眼10孔。打孔的過(guò)程中要求孔洞直徑應(yīng)為14 ～20 cm?？锥粗g的距離應(yīng)根據(jù)接地網(wǎng)實(shí)際大小平均分配，打孔結(jié)束之后利用鍍銅扁鋼材料打入孔洞內(nèi)，以此作為深井接地材料。并在回填的過(guò)程中，利用電阻較低土壤進(jìn)行回填。

施工結(jié)束之后，經(jīng)比對(duì)施工地點(diǎn)施工前期電阻為5 Ω，進(jìn)行深井接地，并加入化學(xué)降阻劑后。最終測(cè)試施工地點(diǎn)電阻R<0.5歐姆，電阻符合施工要求。

4.2 根據(jù)工地情況選擇接地網(wǎng)施工工藝

我國(guó)地域面積較大，因此各220 kV變電站所在地地質(zhì)情況也有所不同。變電站接地網(wǎng)在施工的過(guò)程中，對(duì)于施工地電阻情況要求較高。因此針對(duì)各地的情況的不同，設(shè)計(jì)施工人員應(yīng)進(jìn)行考察之后，選擇符合當(dāng)?shù)厍闆r的施工工藝。

當(dāng)前關(guān)于220 kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求和施工原則為：電阻R<0.5 Ω、接地網(wǎng)盡可能與建筑物體金屬材料進(jìn)行連接、盡可能使用施工地現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行接地網(wǎng)施工。

4.3 施工中針對(duì)施工材料進(jìn)行防腐處理

220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工的過(guò)程中，為了保證接地網(wǎng)的長(zhǎng)效使用，以此整體接地網(wǎng)的有效性。變電站接地網(wǎng)必須針對(duì)接地網(wǎng)材料，進(jìn)行防腐處理。當(dāng)前關(guān)于220 kV變電站接地網(wǎng)的施工中，主要應(yīng)用的施工材料為鍍銅扁鋼。此類材料本身具備較好的抗腐蝕性和抗氧化性，在施工中焊接結(jié)束之后，應(yīng)針對(duì)材料涂刷防腐油漆，特別是焊接部位。根據(jù)腐蝕現(xiàn)狀以及進(jìn)行計(jì)算腐蝕速率，以此計(jì)算接地材料的最小厚度和寬度，并留有一定的裕度。并在此后在使用的過(guò)程中，定期對(duì)地網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)挖檢查，加強(qiáng)對(duì)整體接地網(wǎng)的維護(hù)作業(yè)。針對(duì)接地網(wǎng)材料出現(xiàn)的腐蝕狀況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析原因，并采取有效的措施遲緩腐蝕的速度。以此延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用年限，并保證接地網(wǎng)的使用效應(yīng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前關(guān)于220 kV變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工，整體的發(fā)展較為穩(wěn)定。但在部分變電站的施工中，也出現(xiàn)了較多的問(wèn)題。例如：接地網(wǎng)施工工藝問(wèn)題、施工地土壤電阻較大、接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的腐蝕因素。針對(duì)此類問(wèn)題，筆者分析案例提出了以下的改善對(duì)策，例如：針對(duì)施工地進(jìn)行降阻作業(yè)、采用成熟度較好施工工藝、選擇使用新材料、施工中針對(duì)施工材料進(jìn)行防腐處理，同時(shí)考慮綠色因素。以此改善220 kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工中存在的問(wèn)題，并提升220 kV變電站接地網(wǎng)的實(shí)際效應(yīng)，提升接地網(wǎng)的可靠性，增強(qiáng)220 kV變電站在運(yùn)行中的安全穩(wěn)定性。

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