復(fù)雜地理?xiàng)l件下變電站接地方式

趙曉艷 翟吳 劉攀

摘要 由于變電站的變換電壓往往都是上千伏的高壓或者超高壓，需要從低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓才能從輸電線路運(yùn)輸并快速供電，針對電力系統(tǒng)變電站的可靠運(yùn)行，尤其是復(fù)雜地理?xiàng)l件下變電站的接地方式問題，整個(gè)性能的優(yōu)劣將受到接地方式的性能特點(diǎn)直接影響。研究以金山熱電廠升壓站為主要研究對象，對升壓站進(jìn)行了詳細(xì)的觀察和記錄，主要研究了升壓站在嚴(yán)寒干燥情況下接地的選擇方式，對變電站復(fù)雜地理?xiàng)l件下接地方式的研究有了深刻的認(rèn)識(shí)，準(zhǔn)確得出變電站各種地理?xiàng)l件下如何選擇接地方式，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】變電站 接地方式 復(fù)雜地理

發(fā)電廠、變電站的接地系統(tǒng)具有著十分重要的地位，接地系統(tǒng)維護(hù)著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，同時(shí)也是維護(hù)工作人員安全，保證各個(gè)設(shè)備工作的重要手段。當(dāng)接地電阻值高出安全范圍時(shí)，電力系統(tǒng)一旦短路，就會(huì)導(dǎo)致地網(wǎng)電位值增大。這一情形不僅會(huì)給運(yùn)行人員的人身安全造成威脅，對機(jī)器設(shè)備也有一定的影響，甚至?xí)蚍磽艋螂娎|皮環(huán)流的狀況，使二次設(shè)備的絕緣造成嚴(yán)重的破壞，從而使高壓傳入到控制室內(nèi)，直接造成監(jiān)測或控制設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況，情況嚴(yán)重的話甚至?xí)茐谋O(jiān)測設(shè)備，從而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

1 工程實(shí)際中的常用接地方式

變電站存在很多種的接地方式，其中有一種方式比較普及，使用率很高，就是采用水平敷設(shè)的人工接地體，并且能在這一基礎(chǔ)上直接有效地和垂直人工接地體一并運(yùn)行，功能非常強(qiáng)大的一種復(fù)合均壓網(wǎng)。如今使用比較多的接地網(wǎng)一般使用的布置方法是均壓帶等間距，均壓帶不等間距也有一定的應(yīng)用，然而想要使結(jié)果具有更加優(yōu)良的效果，同時(shí)較大程度的減小電勢與最大跨步電壓的大小，在現(xiàn)實(shí)中，這樣的方法還沒有普及。從理論的角度進(jìn)行分析，經(jīng)過計(jì)算我們可以得出其最佳埋深范圍和較佳埋深范圍分別是h=（0.25-0.5）m和h=（0.15-0.77）m，此外，在工程上，埋深范圍主要為0.6m-0.8m。人工接地網(wǎng)的外緣閉合。把外緣的各個(gè)角弄成圓弧的形狀，保證半徑比均壓帶間距值的二分之一大。能夠很明顯地降低連接地面的網(wǎng)外直角處的跨步的電勢程度，假如有跨步電位差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于既定值的情況出現(xiàn)，能夠利用建設(shè)一個(gè)帽檐式均壓帶的方法維持正常工作，一般情況下這種方法是有效的。同理，使用礫石以及瀝青材質(zhì)的地面同樣使用比較廣泛。

此外，在35kV及以上變電站的接觸地面的網(wǎng)邊緣處的走道處，因?yàn)檫@一塊地方經(jīng)常有人在這里走來走去，所以需要鋪設(shè)礫石、瀝青路面，為了保障其能夠使用較長一段時(shí)間，如果不能采用上述的方法，在地下安裝兩條和接地網(wǎng)連接的均壓帶同樣可以采用，也是有著很好的效果。

如果接地的裝置內(nèi)的接地電流的最大值出現(xiàn)特別大甚至爆表的程度時(shí)，不管變電站的規(guī)模以及形式如何，普通單根接地電極都是一種不能采取的方式，這種方法無法達(dá)到需要的載流量。接地網(wǎng)可以把若干單根接地電極相互之間進(jìn)行連接。如果將其埋藏并設(shè)置在導(dǎo)電率狀況非常好的土壤中，就可以簡單而又直接地做成一個(gè)功能非常良好的接地裝置。

2 復(fù)雜地理?xiàng)l件下影響接地電阻分析

接地網(wǎng)接地電阻可以被很多種因素影響，比如土壤水分、接地體埋設(shè)在土壤幾米深的地方等等，還有許多其他因素。

不同季節(jié)的電阻率是不同的，季節(jié)因素會(huì)使電阻率發(fā)生變化是因?yàn)殡娮杪实拇笮?huì)隨著降水和冰凍發(fā)生變化。此外，如果正處于夏天，氣候比較干旱，那么土壤電阻率有可能會(huì)變大。

如果土壤本來是均勻的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是有一定的幾率土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其將會(huì)成為不均勻結(jié)構(gòu)。通過對測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如青海的凍土地區(qū)，凍土與非凍土電阻率相差較大?？稍?00-1500Qm的范圍之內(nèi)。而在我國東北地區(qū)，其情形更加典型。在這里，冬天土壤的凍層更是非常之厚。從土壤試樣的探測數(shù)據(jù)中，我們可以看出來，含水量對電阻率的影響非常大，程度非常深。此外，土壤結(jié)構(gòu)的改變在很大程度上也會(huì)改變接地系統(tǒng)的電氣參數(shù)，甚至直接影響地網(wǎng)的安全性能。

防雷工程十分注重接地，有些技術(shù)想要實(shí)現(xiàn)的是將雷電導(dǎo)入大地。增加垂直接地極方法的使用范圍也比較廣，主要運(yùn)用在土壤電阻率比較高的地區(qū)，主要是山區(qū)。對接地網(wǎng)起輔助作用的接地電極長度很大，通常情況下在兩三米左右。

這種短的垂直接地極的作用是非常有限的，實(shí)際上很少有明顯的效果，一些安裝在邊緣地帶的接地電極具有減小的屏蔽效應(yīng)，進(jìn)而只能在一定程度上對地網(wǎng)進(jìn)行散流。因此可以進(jìn)一步降低邊緣地帶的接觸電壓。如果想要用多跟比較短的接地電極對地網(wǎng)進(jìn)行散流，技術(shù)支持還無法滿足要求，同時(shí)需要較高的成本，完成起來比較困難。在土壤地質(zhì)不均勻的時(shí)候，假如下層土壤電阻率比上層大很多的情況下，垂直接地極只能發(fā)揮很小的作用。反之，垂直接地極作用會(huì)更加明顯。

不同的季節(jié)條件下電阻率也是不同的，比如比較寒冷的地方冬天土壤是冰凍的，隨著溫度的降低接地網(wǎng)散流特性會(huì)發(fā)生改變。此時(shí)，假如說接地網(wǎng)埋在比較深層次的地方，這種接地方式一般是沒有效果的。但是如果接地網(wǎng)敷設(shè)在凍土層時(shí)，會(huì)在很大程度上阻遏電流的流散程度，會(huì)對接地電阻造成影響。

3 電廠升壓站接地方式案例

位于呼和浩特市的金山熱電廠（如圖l所示變電站）是典型的北方氣候，嚴(yán)寒而又干燥，該地區(qū)常年氣候處于干旱狀態(tài)，對于升壓站的接地來說，首先就要考慮土壤對其的影響，如何保證土壤降阻率符合要求便成為了該電廠接地的首要考慮因素。一旦到了冬季，該地區(qū)又屬于多風(fēng)極寒的地帶，如何保證低溫情況下的正常變電，又成為了該地區(qū)的主要難題。

對于類似金山熱電廠這種比較特殊的接地電網(wǎng)來說，有很多特點(diǎn)和優(yōu)勢，比如說設(shè)計(jì)對系統(tǒng)能不能正常工作是十分重要的。想要保障質(zhì)量和安全，就需要對主接線存在問題進(jìn)行排查，分析和排查在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)有可能出現(xiàn)的各種危機(jī)的類型和種類。還需要將其他的自動(dòng)裝置再次進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保結(jié)果的可靠性。還需要選擇與整個(gè)系統(tǒng)契合度較高的電氣設(shè)備，提前規(guī)劃好解決可能存在的問題的策略和具體措施，從而能確切地保證額定值，面對設(shè)備出現(xiàn)短路這一故障情況，電網(wǎng)運(yùn)行依舊可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而選擇最為合理的安裝方式。

對于金山熱電升壓站而言，要想能夠最大幅度地保證其接地設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，首要任務(wù)就是保證安全性，防止各種運(yùn)行事故。接地建設(shè)是一項(xiàng)難度非常大的電網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，特別是在對接地體進(jìn)行敷設(shè)的時(shí)候，有一系列的操作步驟，首先，需要明確敷設(shè)區(qū)域，其次，需要選擇合適的接電線，這是主要用來保障接電線的安全和質(zhì)量。之后，就要對不同的接地體進(jìn)行區(qū)別劃分，在敷設(shè)接地體的時(shí)候，不能直接深埋，首先把底部變成尖端，繼而將其深深的埋在土壤中，使其具有可靠性。

升壓站的接地網(wǎng)絡(luò)對發(fā)電機(jī)來說是一項(xiàng)至關(guān)重要的部分，如同人體的軀干一樣，它能夠強(qiáng)有力地保障電力安全和經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行。在這些電氣設(shè)備發(fā)生問題或有不安全因素產(chǎn)生時(shí)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)直接將故障電流排泄掉，在這一操作的同時(shí)也可以直接將升壓站的地電位升降低，經(jīng)過這一系列的操作，充分使工作人員在維持機(jī)器正常工作的同時(shí)處于安全狀態(tài)。

4 結(jié)論

本文通過對電力系統(tǒng)復(fù)合地網(wǎng)相結(jié)合具體問題具體分析，分析一些復(fù)雜地質(zhì)條件下降低地網(wǎng)接地電阻的策略。具體的操作方法如下，第一步是先要了解土壤的結(jié)構(gòu)，分析掌握變電站的地理環(huán)境和具體的工程實(shí)況并對這些信息進(jìn)行收集并加以利用，選擇最優(yōu)的系統(tǒng)方案，在進(jìn)行了這一系列的操作之后從而實(shí)現(xiàn)降低接地電阻的這一最終能夠目的，并能夠在工程中取得到了良好的實(shí)際效果。

參考文獻(xiàn)

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