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摘要：电力工业是国民经济最基础的能源产业，新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化以及提高人民生活水平，都离不开电力工业的强有力支撑。大力建设电网行业，完善高低压电网设施，意义深远。作为国有重点企业，国家电网是高低压电网建设的主力军，不仅要做好低压电网建设与高压电网建设，更要做好高低压电网的接地保护，以保障电网的安全可靠运行。
关键词：高压电网；低压电网；电网建设；接地保护
作者简介：雷永强（1985-），男，山西运城人，山西省电力公司运城供电分公司，高级工程师。（山西 运城 044000）
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0231-02
我国有着庞大的高低压电力网络，特别是在县及县乡以下区域，已形成了世界上规模庞大的农村电力网。据调查我国农村电力网已覆盖了90%的国土，在农村经济发展和农村人口用电方面发挥着不可替代的作用。在高低压电网建设中，提高农村电网供电水平及可靠性，是一个值得重视的重要课题。
一、低压电网的建设
电力线路一般都暴露在大气中，尤其在农村地区，更是如此，经常受到大自然（如大风、覆冰、气温变化、雷击等）的影响。作用在线路上的机械荷载是随气象情况的不断变化而变化的，对线路力学计算影响较大的主要因素是风速、覆冰及气温。为了使线路的电杆强度和电气性能适应自然界气象的变化，保证线路的安全运行，必须全面掌握沿线地区可能出现的气象情况。应根据当地的有关气象资料和当地已有线路的运行经验综合考虑不同的母线等设备。
第一，根据当地电力需求预测和发展的需要布置配变台区，以便降低低压线损率。以靠近负荷为原则，实行密布点、短半径，又方便现代化的抄表收费等技术措施进行规划，尽最大努力避免重复建设。
第二，绝缘子用来支撑和悬挂导线，并使导线与电杆绝缘。它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂质的侵蚀具有足够的抗御能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响等。架空线常用的绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、蝶式绝缘子、瓷横担绝缘子及拉线绝缘子等形式。配电线路绝缘子的性能应符合国家有关标准。10kV配电线路直线杆及5度以下小转角杆采用针式绝缘子或瓷横担，耐张杆宜采用两个XP-C型悬式绝缘子组成的绝缘子串或采用悬式绝缘子及蝶式绝缘子组成的绝缘子串；0.4kV配电线路直线杆一般采用针式绝缘子、瓷横担、低压悬挂线夹，耐张杆采用低压蝶式、低压悬式绝缘子或耐张线夹。拉线绝缘子则用在拉线上，使拉线上、下两段互相绝缘起来，防止拉线上段有电时把电流传到拉线下段，造成人身触电事故。
第三，配电的设备应根据当地的电力需求情况和发展来进行配备，既要满足供电可靠性要求，又能够保持合理的容载比以选择其容量，同时要以节能型为主（如S9、S11节能系列油浸式变压器）。配电变压器宜采用户外杆架式和用户屋顶式安装，如有特殊要求，还可采取户内式安装。
第四，配置低压电路。
一是配电箱出线一般会按三相四线制规划分路架空出线进行设计，也可以把动力与照明分开出线成五线制。要根据当地的实际情况确定分路数量，不能盲目，谨记因地制宜，一般情况下不超过3路；对人身安全产生威胁和有特殊要求的地段要采用电缆埋地线路或绝缘导线。
二是导线的截面要兼顾其经济性，根据用电负荷的使用年限和相关技术条件进行截面设计。电流与导线横截面积成正比的关系，导线横截面积越大，允许通过的电流越大。同时，和导线电阻率有关，电阻率越大，允许通过的电流越小，即和导体的材质有关。具体情况下，能通过多大的电流还要依据用户的生活用电量予以考虑。
三是导线上任一点到导线最低点之间的垂直距离称为弧垂（又称为弛度）。弧垂是配电线路设计和运行的重要参数，弧垂过小会增加导线的拉力，使电杆和导线的荷载增加；过大则会减少导线的对地距离，并会因风摆使导线发生踫线。一般情况下，弧垂特指一档内的最大弧垂。当导线悬挂点等高时，最大弧垂在档距中央处；当导线悬挂不等高时，最大弧垂近似在档距中央处。导线的弧垂与导线的截面、气象条件和电杆的档距有关，通过查导线弧垂表即可知。漏电保护器的选择要按照国家标准《漏电保护器安装和运行》，选择规定的额定电流和型号，还要具备质量检验合格标志。用户自行管理自己的电能表，其线路、熔断器、漏电保护器等用电设备都属于产权界定的，因此维修工作等自行决定。
第五，合理选择就地无功补偿装置降低损耗提高电能质量，而偏远山区可结合太阳能发电来满足用电客户的要求。
第六，除已经建好的标准配电室外，对于新增或改造的配变台区可以不设置配电室，在这种情况下宜改用配電箱，安装在配变区下侧。总计量电能表、总的闸刀开关和熔断器应安装在配电箱内，除此之外还要安装各分路闸刀开关、熔断器和漏电保护器，50kV·A及以上规格的配电箱内应安装有电压表和三相电流表。
二、高压电网建设的技术设备配置
第一，准备相应的装置，高压母线、绝缘子、穿墙挡板等设备，高压采用架空进线或者埋地敷设，架空进线要安装绝缘端子，绝缘子不仅要满足高压绝缘的要求，由于电线的拉力很大，还要能够承受很大的轴向拉力，因此一般都采用数个或数十个（根据电压高低而定个数）高强度绝缘子串联而组成绝缘子串，这种绝缘子一般由电磁材料或者高绝缘电工塑料组成。
第二，按经济截面选择导线，按机械强度、是否发生电晕、载流量等情况校验导线，确定各段的导线型号。
第三，确定电压等级，根据表1进行。
第四，根据发电厂的机组数量和有关规定，确定接线形式。可采用分相封闭母线单元接线，也可采用单元接线直接接到高压母线，为了减少开断点，亦可不装断路器，但应留有可拆点，以利于机组调试。为了提高供电的可靠性，接入变电站的线路条数都是两条，同时变电站的变压器的台数也是两台。五个变电站都可以选用桥形接线，所用的断路器数少，投资较少。如果是环形网时，为了防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。 第五，根据求得的导线截面积、电压等级和本系统所处的地理环境选择合适的导线型号。按机械强度校验导线截面积时，在平原地区35kV以上的线路中，容许的最小截面积为25mm2。电晕校验时，由于220kV的网络要求导线的截面积最小为180mm2，可以选择线路如下：A—2段选LGJ—185型；A—1段选LGJQ—400型；A—3段选LGJ—185型；A—4段选LGJ—185型；A—5段选LGJQ—400型；B—2段选LGJ—185型；B—3段选LGJ—185型；1—5段选LGJ—185型。
三、加快特高压电网建设
加快特高压电网建设，对推动发电就地转换有着极为重要的意义。我国的能源大多集中在西部，东部地区经济发达但是能源供应却依赖西部。把大量的煤炭、石油运往东部，需要巨大投入，建设铁路、管网等大型基础设施。加快特高压电网建设，不仅可以开发和利用一次性高能源的集约，做到大型电源基地的集约化，优化能源配置，避免能源投入上的重复浪费，也可以实现跨地区、跨流域的水火互济，并将清洁电能从西部和北部以大规模形式输送到我国中东部地区，还会促进与周边国家的能源合作和跨国的输电，强化我国与周边国家的经济合作。
在特高压电网建设中，可以充分发挥电网的大范围作业，协调电源和电网之间的发展关系，加快电力设备的升级改造，减少能源的消耗，节约对于土地资源的投资，缓解环境的压力。依据相关规范和法律法规，国家电网应展开深入研究，设计仿真实验，对特高压电网实验进行分析，结合规范分析和实证分析的方法，确保特高压电网安全稳定，以满足我国相关要求。
四、高、低压电网中的接地保护
保护接地是在电网建设中一项必不可少的措施，它能有效地防止施工人员意外触电等事故，在电流相对较少的接地供配电系统中，如果电气设备绝缘层被击穿，发生了金属外壳外漏现象，电气设备的金属外壳就会与该相导体构成同等电位，此时，一旦接触了金属外壳就会很容易造成触电的危险。在实际的高低压电网中，保护接地网一般情况下都是互相联接的，由于高、低压侧电压不等的相互影响，将会使接入大地的电流分布有所改变，影响低压电网的安全性产生。由于所有电气设备的金属外壳都是通过电缆铠装的金属外皮、铅包或接地芯线与整个电网发生联系，因此单相接地电流只是一部分进入了大地。
第一，如果接地故障发生在高压供电线路末端，对于接地保护网络来说，电缆接地线被认为是一条纯阻性集中的参数线；如果在高压侧发生单相接地故障时，会有相应的一部分电流通过大地流入低压一侧，但是在高压电网上，高、低压都是绝缘的，因此在低压一侧也不会存在与电网有联系的电流。总之，在有防雷装置时，进入接地极的电流只是流入大地电流的一小部分，影响了接触电压是由于单相接地电流主要是从电缆地线流过的，因此在计算接触电压时并不是按照地下电流全部通过接地极进行的。埋地电缆中的电流与接地电阻的大小线性相关，电阻越大电流越大，相反，电阻越小电流越小。
第二，接地极电阻值对接地保护的电流影响不大。因为其电阻值越小，对地电压值也越低，影响较大的是一个变化的过程，小电流接地系统的接地保護主要有两种：一种是无选择性接地保护，另一种是有选择性接地保护。无选择性接地保护基本上是利用小电流接地系统发生单相故障时，三相对地电压的变化来判断接地相别和接地程度，用所属母线电压互感器辅助绕组开口三角处的电压变化启动电压继电器来报警，告知运行人员进行人工查找。这种保护对出线较少的小电流接地系统来说，比较适用；对于出线较多的系统来说，则多有不便，这时就应用有选择性的接地保护装置直接找出接地线路。
参考文献：
[1]刘笙.电气工程基础[M].北京：科学出版社，2002.
[2]熊静波.地方农村电网建设与改造[J].大众用电，2005，（7）.
[3]水利电力部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1989.
（责任编辑：孙晴）
关键词：高压电网；低压电网；电网建设；接地保护
作者简介：雷永强（1985-），男，山西运城人，山西省电力公司运城供电分公司，高级工程师。（山西 运城 044000）
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0231-02
我国有着庞大的高低压电力网络，特别是在县及县乡以下区域，已形成了世界上规模庞大的农村电力网。据调查我国农村电力网已覆盖了90%的国土，在农村经济发展和农村人口用电方面发挥着不可替代的作用。在高低压电网建设中，提高农村电网供电水平及可靠性，是一个值得重视的重要课题。
一、低压电网的建设
电力线路一般都暴露在大气中，尤其在农村地区，更是如此，经常受到大自然（如大风、覆冰、气温变化、雷击等）的影响。作用在线路上的机械荷载是随气象情况的不断变化而变化的，对线路力学计算影响较大的主要因素是风速、覆冰及气温。为了使线路的电杆强度和电气性能适应自然界气象的变化，保证线路的安全运行，必须全面掌握沿线地区可能出现的气象情况。应根据当地的有关气象资料和当地已有线路的运行经验综合考虑不同的母线等设备。
第一，根据当地电力需求预测和发展的需要布置配变台区，以便降低低压线损率。以靠近负荷为原则，实行密布点、短半径，又方便现代化的抄表收费等技术措施进行规划，尽最大努力避免重复建设。
第二，绝缘子用来支撑和悬挂导线，并使导线与电杆绝缘。它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂质的侵蚀具有足够的抗御能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响等。架空线常用的绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、蝶式绝缘子、瓷横担绝缘子及拉线绝缘子等形式。配电线路绝缘子的性能应符合国家有关标准。10kV配电线路直线杆及5度以下小转角杆采用针式绝缘子或瓷横担，耐张杆宜采用两个XP-C型悬式绝缘子组成的绝缘子串或采用悬式绝缘子及蝶式绝缘子组成的绝缘子串；0.4kV配电线路直线杆一般采用针式绝缘子、瓷横担、低压悬挂线夹，耐张杆采用低压蝶式、低压悬式绝缘子或耐张线夹。拉线绝缘子则用在拉线上，使拉线上、下两段互相绝缘起来，防止拉线上段有电时把电流传到拉线下段，造成人身触电事故。
第三，配电的设备应根据当地的电力需求情况和发展来进行配备，既要满足供电可靠性要求，又能够保持合理的容载比以选择其容量，同时要以节能型为主（如S9、S11节能系列油浸式变压器）。配电变压器宜采用户外杆架式和用户屋顶式安装，如有特殊要求，还可采取户内式安装。
第四，配置低压电路。
一是配电箱出线一般会按三相四线制规划分路架空出线进行设计，也可以把动力与照明分开出线成五线制。要根据当地的实际情况确定分路数量，不能盲目，谨记因地制宜，一般情况下不超过3路；对人身安全产生威胁和有特殊要求的地段要采用电缆埋地线路或绝缘导线。
二是导线的截面要兼顾其经济性，根据用电负荷的使用年限和相关技术条件进行截面设计。电流与导线横截面积成正比的关系，导线横截面积越大，允许通过的电流越大。同时，和导线电阻率有关，电阻率越大，允许通过的电流越小，即和导体的材质有关。具体情况下，能通过多大的电流还要依据用户的生活用电量予以考虑。
三是导线上任一点到导线最低点之间的垂直距离称为弧垂（又称为弛度）。弧垂是配电线路设计和运行的重要参数，弧垂过小会增加导线的拉力，使电杆和导线的荷载增加；过大则会减少导线的对地距离，并会因风摆使导线发生踫线。一般情况下，弧垂特指一档内的最大弧垂。当导线悬挂点等高时，最大弧垂在档距中央处；当导线悬挂不等高时，最大弧垂近似在档距中央处。导线的弧垂与导线的截面、气象条件和电杆的档距有关，通过查导线弧垂表即可知。漏电保护器的选择要按照国家标准《漏电保护器安装和运行》，选择规定的额定电流和型号，还要具备质量检验合格标志。用户自行管理自己的电能表，其线路、熔断器、漏电保护器等用电设备都属于产权界定的，因此维修工作等自行决定。
第五，合理选择就地无功补偿装置降低损耗提高电能质量，而偏远山区可结合太阳能发电来满足用电客户的要求。
第六，除已经建好的标准配电室外，对于新增或改造的配变台区可以不设置配电室，在这种情况下宜改用配電箱，安装在配变区下侧。总计量电能表、总的闸刀开关和熔断器应安装在配电箱内，除此之外还要安装各分路闸刀开关、熔断器和漏电保护器，50kV·A及以上规格的配电箱内应安装有电压表和三相电流表。
二、高压电网建设的技术设备配置
第一，准备相应的装置，高压母线、绝缘子、穿墙挡板等设备，高压采用架空进线或者埋地敷设，架空进线要安装绝缘端子，绝缘子不仅要满足高压绝缘的要求，由于电线的拉力很大，还要能够承受很大的轴向拉力，因此一般都采用数个或数十个（根据电压高低而定个数）高强度绝缘子串联而组成绝缘子串，这种绝缘子一般由电磁材料或者高绝缘电工塑料组成。
第二，按经济截面选择导线，按机械强度、是否发生电晕、载流量等情况校验导线，确定各段的导线型号。
第三，确定电压等级，根据表1进行。
第四，根据发电厂的机组数量和有关规定，确定接线形式。可采用分相封闭母线单元接线，也可采用单元接线直接接到高压母线，为了减少开断点，亦可不装断路器，但应留有可拆点，以利于机组调试。为了提高供电的可靠性，接入变电站的线路条数都是两条，同时变电站的变压器的台数也是两台。五个变电站都可以选用桥形接线，所用的断路器数少，投资较少。如果是环形网时，为了防止穿越功率通过三台断路器，则应选用外桥接线。 第五，根据求得的导线截面积、电压等级和本系统所处的地理环境选择合适的导线型号。按机械强度校验导线截面积时，在平原地区35kV以上的线路中，容许的最小截面积为25mm2。电晕校验时，由于220kV的网络要求导线的截面积最小为180mm2，可以选择线路如下：A—2段选LGJ—185型；A—1段选LGJQ—400型；A—3段选LGJ—185型；A—4段选LGJ—185型；A—5段选LGJQ—400型；B—2段选LGJ—185型；B—3段选LGJ—185型；1—5段选LGJ—185型。
三、加快特高压电网建设
加快特高压电网建设，对推动发电就地转换有着极为重要的意义。我国的能源大多集中在西部，东部地区经济发达但是能源供应却依赖西部。把大量的煤炭、石油运往东部，需要巨大投入，建设铁路、管网等大型基础设施。加快特高压电网建设，不仅可以开发和利用一次性高能源的集约，做到大型电源基地的集约化，优化能源配置，避免能源投入上的重复浪费，也可以实现跨地区、跨流域的水火互济，并将清洁电能从西部和北部以大规模形式输送到我国中东部地区，还会促进与周边国家的能源合作和跨国的输电，强化我国与周边国家的经济合作。
在特高压电网建设中，可以充分发挥电网的大范围作业，协调电源和电网之间的发展关系，加快电力设备的升级改造，减少能源的消耗，节约对于土地资源的投资，缓解环境的压力。依据相关规范和法律法规，国家电网应展开深入研究，设计仿真实验，对特高压电网实验进行分析，结合规范分析和实证分析的方法，确保特高压电网安全稳定，以满足我国相关要求。
四、高、低压电网中的接地保护
保护接地是在电网建设中一项必不可少的措施，它能有效地防止施工人员意外触电等事故，在电流相对较少的接地供配电系统中，如果电气设备绝缘层被击穿，发生了金属外壳外漏现象，电气设备的金属外壳就会与该相导体构成同等电位，此时，一旦接触了金属外壳就会很容易造成触电的危险。在实际的高低压电网中，保护接地网一般情况下都是互相联接的，由于高、低压侧电压不等的相互影响，将会使接入大地的电流分布有所改变，影响低压电网的安全性产生。由于所有电气设备的金属外壳都是通过电缆铠装的金属外皮、铅包或接地芯线与整个电网发生联系，因此单相接地电流只是一部分进入了大地。
第一，如果接地故障发生在高压供电线路末端，对于接地保护网络来说，电缆接地线被认为是一条纯阻性集中的参数线；如果在高压侧发生单相接地故障时，会有相应的一部分电流通过大地流入低压一侧，但是在高压电网上，高、低压都是绝缘的，因此在低压一侧也不会存在与电网有联系的电流。总之，在有防雷装置时，进入接地极的电流只是流入大地电流的一小部分，影响了接触电压是由于单相接地电流主要是从电缆地线流过的，因此在计算接触电压时并不是按照地下电流全部通过接地极进行的。埋地电缆中的电流与接地电阻的大小线性相关，电阻越大电流越大，相反，电阻越小电流越小。
第二，接地极电阻值对接地保护的电流影响不大。因为其电阻值越小，对地电压值也越低，影响较大的是一个变化的过程，小电流接地系统的接地保護主要有两种：一种是无选择性接地保护，另一种是有选择性接地保护。无选择性接地保护基本上是利用小电流接地系统发生单相故障时，三相对地电压的变化来判断接地相别和接地程度，用所属母线电压互感器辅助绕组开口三角处的电压变化启动电压继电器来报警，告知运行人员进行人工查找。这种保护对出线较少的小电流接地系统来说，比较适用；对于出线较多的系统来说，则多有不便，这时就应用有选择性的接地保护装置直接找出接地线路。
参考文献：
[1]刘笙.电气工程基础[M].北京：科学出版社，2002.
[2]熊静波.地方农村电网建设与改造[J].大众用电，2005，（7）.
[3]水利电力部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1989.
（责任编辑：孙晴）