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摘要：随着我国电力事业的快速发展，在电力建设中电力网络发挥着重要的作用。其中变电站建设是电网建设的重要组成部分，而变电站接地网的好坏对电网运行的可靠性和稳定性发挥着重要的作用，因此就要加强对变电站接地网的优化，加强对变电站接地技术。为此本文就对变电站接地现状进行分析，并提出相应的设计技术问题，以便于行业参考与借鉴，推动电力事业的发展。
关键词：变电站；接地技术；现状；设计技术
随着社会经济发展速度加快，人们在日常生活及工业生产中都加大了对电力的需求，同时对于用电可靠性也提出了更高的要求。变电站项目在电力建设中发挥着重要的作用。但和发达国家相比，我国当前在电力建设中还比较落后，起点低，为满足社会用电需求，就要加强对变电站建设与改造项目的资金投入，确保电力系统运行正常，在电力建设中变电站的接地网部分作为其重要环节，确保了人身安全与设备安全，确保了变电站的运行可靠[1]。在我国电力发展中停电事故频频发生，这主要是由于接地网部分设计不当所导致，因此加强变电站接地设计工作已经受到电力部门关注，尤其是近年来我国电力负荷需求不断增长，变电站建设也逐渐朝着紧凑型和大容量方向发展，接地短路电流不断增加，在变电站建设中应做好接地设计工作，从而消除接地故障问题。
一、变电站接地现状
随着近年来我国产业转型升级，社会经济快速发展，人们在社会生产过程中对于电力需求不断增长，电力系统也得到快速的发展，在电力事业的发展过程中接地短路电流不断增加，而接地网问题更加突出，受到了社会各界的关注和重视，如在接地网均压问题中，一些变电站接地网通过对电位分布进行实际测试，发现多数均压都不能达到规定标准，尤其是在电位梯度分布和横向电位分布[2]。而目前所面临的最主要的问题是电气设备和接地网的连接问题，如在110kV变电站中，经检查发现多个电气设备和接地网均存在连接接触不良或是连接不同的现象，部分接地系统的接地电阻与国家相关要求不符合，从而导致重大安全事故发生，或是发生大规模停电事故，造成重大经济损失，并带来十分严峻的社会影响。
二、变电站接地相关设计技术
（一）变电站接地电阻构成
在变电站建设中对于接地电阻大小是有明确的标准的，无论什么样的接地装置都有明确规定，如电阻值，在接地网设计中进行接地电阻设计和建设都要明确电阻值目标。变电站接地电阻内部构造主要分为四个部分，即接地线电阻，该部分是接地体和设备接地母线所使用的引线本身所具备的电阻，而引线尺寸的大小和引线所用材质会直接影响到电阻值大小[3]。其次，接触电阻是土壤和接地体表面间存在的电阻，阻值大小受到本身性质的影响，其次也受到土壤颗粒大小与含水量的影响。最后，散流电阻，在接地体出现扩散电流，所经过土壤的电阻即散流电阻，阻值大小受到土壤含水量的影响。在接地电阻中接触电阻和散流电阻是主导因素，对于阻值影响较大。
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（二）接地网设计方法优化
在变电站接地网建设中对其设计方式进行优化，主要是指合理的布置地网中的接地导体，通过最小的代价来确保土壤表面电位分布均匀和泄漏电流密度分布均匀，使跨步电位差和接触电位差最小，确保人身安全和设备安全。在接地网早期设计中，接地网均压导体布置主要是安好等间距来设置的，基于邻近效应和端部效应，接地网的边角处散流电流要明显大于中心处的电流，从而导致地表电位的分布不均匀[4]。目前在接地网设计中通常采用不等间距的布置方式，该种设计理念最早是由德国学者所提出，通过对均匀与不均匀土壤地网采用不等间距布置规律进行研究，提出双层土壤模型，对接地网优化布置，在实际变电站建设中的接地网设计具有参考意义，使接地网设计算法得到优化。
（三）降低接地电阻的优化方式
在接地网设计中应考虑到地网接地电阻，以及对接地电阻产生影响的重要因素，在不考虑均压的情况下，在接地网孔超过16个时，接地电阻下降速率变慢，对于较大规模的接地网中接地网孔数量通常不超过32个。因此在设计中根据对接地网电阻产生影响的因素采取一定的措施，调整接地网电阻值，根据公式R=pe/C可以通过两种方式来使接地电阻阻值减小，即增加进入身体尺寸大小，使接地体电容增加，使接地电阻阻值减小；而另一种方式则是使接地体所处地质电性能得到改善，使介电系数和电阻率降低[5]。在变电站接地中对于降低电阻值的方式较多，其中常见的有埋深接地体，更换土壤，敷设水下接地网等方式，或采用不等间距布置方式确保电网均衡，或将长垂直接地极加入降阻剂，或进行电位隔离，或采用超深井接地和引外接地等，采用地质钻孔的方式埋设长接地极，利用地下水的降阻作用等。近年来所提出的爆破接地技术也是一种有效的降阻方式，其工作原理是通过钻孔机在地中布置接地电极，对岩石进行爆破或是爆裂处理，采用压力机在爆破制裂和深孔中的裂隙中加入低电阻率材料，达到降阻的效果。此外，对于接地网面积受限地区中采用斜垂直接地极的方式，使散流面积扩大，达到降阻的目的，在电力工程实际施工中该种方法也应用较多。
（四）接地网防腐蚀优化技术
在变电站接地建设中防腐蚀技术是研究的重要课题，当前在电力建设中采用的接地网防腐蚀技术常见的有使接地导体截面积增加，或是在接地体外表面镀锌或镀铜，采用耐腐蚀金属来代替钢，或是采用牺牲阳极保护法等，而接地导体形状和接地网抗腐蚀性能也具有紧密的联系。我国东北地区通常采用圆钢作为变电站水平接地体，其他地区则采用扁钢，在截面积相同的情况下，圆钢和土壤接触面积小，具有良好的抗腐蚀效果[6]。在混合地网中主要是由钢和铜两种金属材料所组成，容易发生电化学腐蚀的问题，而为了避免电化学腐蚀现象的发生，在铜地网中可以采用外裹砼块的方式，使铜与扁钢之间有混凝土隔离离子交换，使电化学腐蚀现象减少。或对其中一种材料涂抹绝缘材料，通常在绝缘材料涂抹中应在非主地网材料中，主地网则对短路电流发挥散流的作用。
结语：
在社会快速发展的过程中，电力事业发展快速，电力建设数量与规模都在不断扩大，为了确保电网系统运行的稳定性和安全性，对变电站接地现状和设计方法优化的探讨具有重要的现实意义，为变电站接地施工作业提供了科学的参考依据，为业界相关工作者提供参考，从而促进我国的电力事业健康发展，同时推动我国社会经济更好的发展，满足人们日常生活及工作的用电需求，提高电力运行效率。
参考文献：
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[2]黄昌威，安韵竹.变电站接地网不同接地材料接地特性研究[J].陕西电力，2014，42（11）：9-12+67.
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[5]张海峰，王丰华，金之俭，孙宇辉.地下金属管道对变电站接地网接地电阻及其测量的影响[J].电网技术，2011，35（01）：134-140.
[6]何金良，康鹏，曾嵘，张波，华普校.青藏铁路110kV输变电工程五道梁和沱沱河变电站的接地系统设计[J].电网技术，2006（04）：60-64.
论文作者:陈斌
论文发表刊物:《河南电力》2018年4期
论文发表时间:2018/8/20
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