简介：变电站在电力系统安全和人员生命安全中发挥着重要作用。例如，在避雷器和避雷针周围设计集中接地极，防止雷击、火灾等现象，破坏电力设备，提高变电站的抗风险能力。结合作者多年的电气设计经验，总结了主接地网设计的工程经验，对接地网设计进行了技术升级和优化。

 

一、变电站主接地网勘察设计

 

勘察设计是变电站主接地网设计中不可缺少的环节。勘察过程不仅要勘察现场地形，还要通过地面勘察测量土壤电阻率。由于主接地网设计与变电站周围环境关系呈正相关，受地质环境因素影响较大，容易增加主接地网设计难度。因此，设计人员需要更加注重变电站地质环境勘察，重点关注土壤电阻率，降低接地网电阻，延长变电站使用寿命，确保稳定运行[1]。

 

一是明确主接地网的电阻要求。根据变电站电气装置保护接地的接地电阻要求，接地装置的接地电阻一般应遵循以下公式：R≤，在公式中，R代表季节变化因素下的最大接地电阻；I代表流经接地装置的接地短路电流。根据上述公式，如果要计算流经接地装置的接地短路电流，接地装置流入接地装置内外短路时最大短路电流的对称重量应为最大值。同时，如果接地装置的接地电阻不符合上述公式的要求，设计人员可以通过比较增加接地电阻，但接地电阻不能超过5Ω。此外，地面短路电流的规定如下：根据行业设计标准和设计公式，地面电路电流的计算应参照I=(Imax-In)(I-Ke1)式1；I=In(I-Ke2)式2；公式中，I代表接地短路电流；Imax代表接地短路时的最大接地短路电流；当In代表最大接地电路电流时，流经变电站接地中性点的最大接地短路电流；Ke1和Ke2代表变电站内外短路时避雷线的工频分流系数。结合广州某110kV线路改造项目，电缆出线，无避雷线。根据最大值设计，Ke1=Ke2=0不考虑分流。事实上，电缆出线也会分流。当主变结构为三相四柱YND11时，中性点间隙接地，110kV侧短路时，视为主变中性点无电流，此时In=0；而I=Imax=110kV单相短路电流通常在10kV左右。当接地隔离开关安装在110kV主变中性点时，主要在220kV变电站接地。此时，接地短路电流按In=0计算。

 

二是土壤电阻率测量方法和降低接地网电阻的方法：一方面，土壤电阻率测量可采用等间距温纳四级方法，计算公式如下：Рa=式1。

 

1

 

图1等间距温纳四级法律法规

 

如果b值小于a，当探头穿过地面有一定距离时，设计师可以将1中的风格简化为2，例如，Рa=4πaR，当测量极间距小时，电流在表面流动，间距大时，电流在深层土壤中移动。因此，在地质调查中，假设土壤电阻率对比较小，测量给定探头间距a时的电阻率表示深度a的土壤视为电阻率。

 

另一方面，为了降低接地网的电阻，设计师可以采用置换方法。一般来说，通过换土降低电阻。该方法具有施工方便、运行成本低、电阻降低效果明显等诸多应用优点。换土时，土壤应坚持就近原则，从周围池塘、稻田等地采集土壤，沿水平接地方向挖至1米深的地槽和垂直接地体3米的地坑。放入接地体前，在地槽和地坑内铺设0.2米粘土，夯实土层后再放入接地体回填。

 

二、变电站主接地网技术设计

 

为了保证变电站的稳定运行，主接地网的设计需要合理地控制和应用接地技术。以电力企业主接地网技术设计为例，企业采用接地装置连接技术，形成接地体，确保设备有效接地。

 

首先，工作接地是一种能够满足电子设备稳定运行需要的接地技术，广泛应用于现实生活中，包括DC绝缘监测接地、交流中性点接地、电压互感器一次接地、通信电源正极接地等。这些接地可以直接应用于附近的主接地网络，也可以在接地前形成阻抗。

 

二是保护接地。一方面，设计师可以利用高压系统设备基地通过接地线连接一组或一组设备，独立接地，偶尔需要两条接地线，以单独接地的形式连接，主要针对二次元件的一次设备[2]。另一方面，通过低压系统设备接地，系统设备包括TN-S系统、TN-C-S系统、TN-C系统、TT系统、IT系统等。其中，TT系统是低压系统设备最有效的接地形式，也是变电站主接地网设计中使用最多、最科学的系统形式。由于该系统的PE线是直接接地的，大多数变电站也保留了相对完整的接地网，与PE线连接，更简单、更方便。此外，对于设备暴露的导电部分，它也可以直接与PE线接地，隔离电源零线和PE线，可以发挥触电保护器的保护作用。

 

除了上述接地装置的技术设计外，还有一种人工设计方法。然而，目前大多数电力企业很少使用这种方法，主要是因为人工设计需要大量的参数来支持设计，对技术指导也有很高的要求。在施工过程中，人工面临更大的风险，容易出现问题。因此，如果没有必要，就不会使用这种方法。当自然接地设计难以满足变电站主接地网设计要求时，采用人工设计，将接地装置作为外部导体，作为接地对象放入土壤中。

 

三、变电站主接地网防雷设计

 

由于变电站与主接地网连接的特殊性，很容易受到雷电因素的影响。许多电力企业将安装避雷器或避雷针，从变电站侧面引出接地线，加强避雷装置的保护，虽然传统的防雷设计可以在一定程度上避免雷电击，但不能全面保护，效果有限。因此，设计人员进行变电站防雷设计时，应科学规划防雷装置中性点设计研究，结合施工要求，合理选择避雷装置安装位置，设置避雷器或避雷针，确保与主接地网的可靠连接，检查防雷保护范围，确定是否能完全覆盖变电站，充分发挥保护作用。

 

同时，设计师要紧跟时代发展趋势，借助摄像头立杆避雷针的防雷设计，将避雷针安装在摄像头的支撑杆上，接地线可以直接使用金属杆本身或选择Φ8镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿电线杆引起的相机电源线和信号线应穿过金属管，以达到屏蔽效果，屏蔽金属管的两端应接地。

 

结论：通过以上分析，通过变电站主接地网设计研究，进一步完善和创新相关设计工作，提高变电站运行稳定性和安全保护效率，采用勘察设计、技术设计和防雷设计分析，优化当前变电站主接地网设计方案，实现最优接地，提高运行效率。