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摘要：有效、可靠的接地是变电站安全运行的基本保证, 对确保人身、设备安全至关重要。随着电力系統容量的不断增加, 短路电流增大, 另一方面, 国有土地资源紧张, 要求站址面积小型化, 这些都对变电站接地设计提出了较高的要求。
关键词：变电站；接地设计；电网安全；接地网
中图分类号：TM411文献标识码： A
变电站接地设计关系到电网安全运行，有效、可靠的接地是变电站安全运行的基本保证，对确保人身、设备安全至关重要。当前，电力系统容量的不断增加，短路电流也不断增大，同时，土地资源的紧张也要求站址面积小型化，这些都对变电站接地设计提出了较高的要求。
一、影响接地设计的因素
接地的实质是当变电站发生接地短路时，控制故障点地电位的升高，因为接地主要是为了设备及人身的安全，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数，但不是唯一的参数。接地装置的电位Ug=IR，因此要想使该电位满足要求，其一要降低接地电阻R，其二要使入地电流I减小。下面就对这两方面作简要分析：
1.接地电阻
变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网，人工接地网的外缘闭合，各角做成圆弧形，计算接地电阻的简易公式为 ,土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地电阻的主要因素，了解了这些原因有利于针对不同情况因地制宜改善接地装置。
1.2土壤电阻率。（1）砂的含水量与电阻率的关系。含水量越大则电阻率越小，根据这种特性，有些地方或利用地下水作为降阻措施，或敷设水下接地网作为降阻措施，这些措施都可以有效的降低接地电阻。（2）温度与电阻率的关系。当水分由水变为冰时，电阻率在0℃出现一个突然的上升，当温度再下降
时，电阻率出现十分明显的增大，而温度从0℃上升时，电阻率仅平稳的下降，因此，接地装置应埋设在多年冻土层下，一般埋深为0.6～0.8m即可。（3）土壤的致密与否对电阻率的影响也是很大的，其根本原因是土壤越致密则接触电阻越小。在接地体周围小范围内使用化学降阻剂，使接地电阻大大减小的效果，实际上也是包括了消除接触电阻的原因在内。
1.3地网面积。地网面积的大小是影响接地电阻的主要因素，但近年来，由于变电站设计的技术革新，大大减小了地网的面积，当接地电阻不能满足要求时，必须向外扩展更大的面积，但这又牵扯到与有关部门的协调问题，实施较为困难。
2.入地短路电流
当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。（1）经架空地线—杆塔系统；（2）经设备接地引下线，地网流入本站内变压器中性点；（3）经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以，正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。
据规程（DL/T621- 1997）规定，接地电流按考虑系统5~10年发展后最大运行方式确定，并计及各中性点的短路电流分配及地线分流。计算时，应先确定在系统最大运行方式时的单相接地短路电流值，然后利用下列公式计算入地短路电流，取两式中较大的I值。
I=（Imax- In）（1- Ke1）；I=In（1- Ke2）式中： Imax—— —接地短路时的最大电流A；
I———入地短路电流A；
In———发生最大接地短路电流时，流经变电站接地中性点的最大接地短路电流A；
Ke1、Ke2变电站内、外短路时地线的工频分流系数。
由以上公式分析，入地短路电流的大小与流回变电站接地中性点的短路电流、架空地线的分流系数有关。
对于有效接地系统110kV以上变电站，线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。当发生接地短路时，很大一部分短路电流经架空地线系统分流，因此，在计算时，应考虑该部分的分流作用，发生接地故障时，总的短路电流是一定的，只要增大架空地线的分流电流，就可减小入地短路电流，因此，降低架
空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个方面。架空地线采用良导体，正确利用架空地线系统分流，将使地网的设计条件更为有利。
通过以上分析，降低接地电阻和入地电流可以降低地电位，保证设备和人身安全，但单纯为满足地电位2000V的要求，而采取一系列的措施势必然造成技术的困难和经济的浪费，即使入地电流I为10kA，其R值也要求不大于0.2Ω，况且随着电力系统短路容量的增加，入地短路电流一般均大于10kA，在有限的接地网内要达到如此小的接地电阻困难是比较大的。因此行标《交流电气装置接地》（DL/T 621- 1997）又规定若不满足此要求，则应满足本标准6.2.2的要求且不大于5Ω，要求采取防止转移电位引起的危害、防止站内3～10kV避雷器受到反击并验算接触电位差和跨步电位差，从而改善站内电位的分布，形成1个均衡电位接地系统。
二、接地网设计的要点和措施
1.接地网设计要点
1.1接地网的接地电阻主要与接地网的面积有关。加在地网上的2～3m的垂直接地极，对减小接地电阻的作用不大，一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集中接地散泄雷电流用，或为稳定地网在中间或外缘增设几个。
1.2接地网孔大于16个（均压要求除外），接地电阻减小很慢，对大型接地网，网孔个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制的减小最大接触系数，实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。3．接地网埋深达一定时，接地电阻减小很慢，一般取0.6～0.8m。
1.3在小面积地网内，采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率，对减小接触电阻有效果，对减小接地电阻作用不大。
1.4接地网的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。
2.常用措施
（1）采取不等间距布置来均衡地网电位；（2）电位隔离；（3）利用地质钻孔埋设长接地极；（4）水平接地带换土与加降阻剂交替使用；（5）长垂直接地极加降阻剂；（6）利用地下水的降阻作用；（7）引外接地；（8）所内超深井接地；（9）利用架空地线杆塔接地系统。
以上方法均有成功经验，在工程中可以根据具体情况进行选择。
三、接地引下线的设置
行标《交流电气装置的接地》（DL/T 621- 1997）中仅对接地引下线的截面作了要求，即应该不小于热稳定所允许的截面，并按工程的使用年限计及腐蚀影响，未对每个设备接地引下线的根数作具体要求，在实际工程中各地对此有不同理解。有关资料指出，高压系统的雷电过电压、操作过电压和短路事故等都会通过干扰源（避雷器、电容器、电压互感器、电流互感器及其它带电容设备）进入二次系统，在二次回路上产生很高的干扰电压，引起保护误动和器件绝缘击穿事故，因此近年来十分强调除在此回路采取相应的抗干扰措施外，还对高压电器接地引下线的有关问题提出要求。有的地区如电流互感器用2根引下线分别接在地网纵横接地带上；电容式电压互感器除用2根接地引下线外，设备三相之间还有连线。接地引下线增加根数加大截面的目的是为了减小引下线的波阻抗，从而降低来自高压系统的干扰电压。采用2根接地引下线的另一个优点是可以提高接地的可靠性，多年来的运行实践表明设备引下线与地网焊接不良，甚至漏焊、腐蚀等现象屡有发生，运行中又不易发现，以致引发不少事故。近年来，相当重视接地设施和施工，相继下发一系列反措，对旧地网进行开挖检查，对新站接地网严格执行规程和反措的要求，国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中也专门对接地做了要求，规定变压器中性点应有2
根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求、重要设备及设备构架等宜有2根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求。在实际工程中，一般做法是按设备基础的形式进行分类，每相设备为独立基础的，则每相设备双接地，若三相合用基础，则每个基础双接地，采用这种方法，一方面可以保证设备的齐全，另一方面可以节约钢材，减小施工难度。
四、接地材料的选择
变电站容量的扩大对接地网安全运行的要求更为严格。在我国，接地网所用的材质主要为普通碳钢。接地网腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地网碳钢材料变脆、起层、松散，甚至发生断裂。近年来，部分经济发达地区开始采用铜材，铜材的性能比钢材好:导电率高、热容量大、耐腐蚀性强，但其价格却较昂贵，差不多是钢材的7～8倍，接地网综合造价约相差2～3倍。
因此，在实际工程中，因地制宜地进行技术经济比较，土质腐蚀性强的地方可考虑采用铜地网，GIS设备对接地要求较高，也可考虑选用铜材。
五、结束语
变电所接地系统是电力系统安全运行的基本保证，设计人员应根据现场实际做认真的技术分析。采用合理的接地型式和降阻措施, 不能片面的追求某一方面的的指标, 既要保证安全, 又要节省投资。
参考文献：
[1] 杨子仪. 当前发电厂、变电所接地网设计综述[ J] . 北京:电气设计技术, 2000 ( 3) : 21
[2]交流电气装置的接地（DL/T 621-1997）[S]．
关键词：变电站；接地设计；电网安全；接地网
中图分类号：TM411文献标识码： A
变电站接地设计关系到电网安全运行，有效、可靠的接地是变电站安全运行的基本保证，对确保人身、设备安全至关重要。当前，电力系统容量的不断增加，短路电流也不断增大，同时，土地资源的紧张也要求站址面积小型化，这些都对变电站接地设计提出了较高的要求。
一、影响接地设计的因素
接地的实质是当变电站发生接地短路时，控制故障点地电位的升高，因为接地主要是为了设备及人身的安全，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数，但不是唯一的参数。接地装置的电位Ug=IR，因此要想使该电位满足要求，其一要降低接地电阻R，其二要使入地电流I减小。下面就对这两方面作简要分析：
1.接地电阻
变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网，人工接地网的外缘闭合，各角做成圆弧形，计算接地电阻的简易公式为 ,土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地电阻的主要因素，了解了这些原因有利于针对不同情况因地制宜改善接地装置。
1.2土壤电阻率。（1）砂的含水量与电阻率的关系。含水量越大则电阻率越小，根据这种特性，有些地方或利用地下水作为降阻措施，或敷设水下接地网作为降阻措施，这些措施都可以有效的降低接地电阻。（2）温度与电阻率的关系。当水分由水变为冰时，电阻率在0℃出现一个突然的上升，当温度再下降
时，电阻率出现十分明显的增大，而温度从0℃上升时，电阻率仅平稳的下降，因此，接地装置应埋设在多年冻土层下，一般埋深为0.6～0.8m即可。（3）土壤的致密与否对电阻率的影响也是很大的，其根本原因是土壤越致密则接触电阻越小。在接地体周围小范围内使用化学降阻剂，使接地电阻大大减小的效果，实际上也是包括了消除接触电阻的原因在内。
1.3地网面积。地网面积的大小是影响接地电阻的主要因素，但近年来，由于变电站设计的技术革新，大大减小了地网的面积，当接地电阻不能满足要求时，必须向外扩展更大的面积，但这又牵扯到与有关部门的协调问题，实施较为困难。
2.入地短路电流
当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。（1）经架空地线—杆塔系统；（2）经设备接地引下线，地网流入本站内变压器中性点；（3）经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以，正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。
据规程（DL/T621- 1997）规定，接地电流按考虑系统5~10年发展后最大运行方式确定，并计及各中性点的短路电流分配及地线分流。计算时，应先确定在系统最大运行方式时的单相接地短路电流值，然后利用下列公式计算入地短路电流，取两式中较大的I值。
I=（Imax- In）（1- Ke1）；I=In（1- Ke2）式中： Imax—— —接地短路时的最大电流A；
I———入地短路电流A；
In———发生最大接地短路电流时，流经变电站接地中性点的最大接地短路电流A；
Ke1、Ke2变电站内、外短路时地线的工频分流系数。
由以上公式分析，入地短路电流的大小与流回变电站接地中性点的短路电流、架空地线的分流系数有关。
对于有效接地系统110kV以上变电站，线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。当发生接地短路时，很大一部分短路电流经架空地线系统分流，因此，在计算时，应考虑该部分的分流作用，发生接地故障时，总的短路电流是一定的，只要增大架空地线的分流电流，就可减小入地短路电流，因此，降低架
空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个方面。架空地线采用良导体，正确利用架空地线系统分流，将使地网的设计条件更为有利。
通过以上分析，降低接地电阻和入地电流可以降低地电位，保证设备和人身安全，但单纯为满足地电位2000V的要求，而采取一系列的措施势必然造成技术的困难和经济的浪费，即使入地电流I为10kA，其R值也要求不大于0.2Ω，况且随着电力系统短路容量的增加，入地短路电流一般均大于10kA，在有限的接地网内要达到如此小的接地电阻困难是比较大的。因此行标《交流电气装置接地》（DL/T 621- 1997）又规定若不满足此要求，则应满足本标准6.2.2的要求且不大于5Ω，要求采取防止转移电位引起的危害、防止站内3～10kV避雷器受到反击并验算接触电位差和跨步电位差，从而改善站内电位的分布，形成1个均衡电位接地系统。
二、接地网设计的要点和措施
1.接地网设计要点
1.1接地网的接地电阻主要与接地网的面积有关。加在地网上的2～3m的垂直接地极，对减小接地电阻的作用不大，一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集中接地散泄雷电流用，或为稳定地网在中间或外缘增设几个。
1.2接地网孔大于16个（均压要求除外），接地电阻减小很慢，对大型接地网，网孔个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制的减小最大接触系数，实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。3．接地网埋深达一定时，接地电阻减小很慢，一般取0.6～0.8m。
1.3在小面积地网内，采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率，对减小接触电阻有效果，对减小接地电阻作用不大。
1.4接地网的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。
2.常用措施
（1）采取不等间距布置来均衡地网电位；（2）电位隔离；（3）利用地质钻孔埋设长接地极；（4）水平接地带换土与加降阻剂交替使用；（5）长垂直接地极加降阻剂；（6）利用地下水的降阻作用；（7）引外接地；（8）所内超深井接地；（9）利用架空地线杆塔接地系统。
以上方法均有成功经验，在工程中可以根据具体情况进行选择。
三、接地引下线的设置
行标《交流电气装置的接地》（DL/T 621- 1997）中仅对接地引下线的截面作了要求，即应该不小于热稳定所允许的截面，并按工程的使用年限计及腐蚀影响，未对每个设备接地引下线的根数作具体要求，在实际工程中各地对此有不同理解。有关资料指出，高压系统的雷电过电压、操作过电压和短路事故等都会通过干扰源（避雷器、电容器、电压互感器、电流互感器及其它带电容设备）进入二次系统，在二次回路上产生很高的干扰电压，引起保护误动和器件绝缘击穿事故，因此近年来十分强调除在此回路采取相应的抗干扰措施外，还对高压电器接地引下线的有关问题提出要求。有的地区如电流互感器用2根引下线分别接在地网纵横接地带上；电容式电压互感器除用2根接地引下线外，设备三相之间还有连线。接地引下线增加根数加大截面的目的是为了减小引下线的波阻抗，从而降低来自高压系统的干扰电压。采用2根接地引下线的另一个优点是可以提高接地的可靠性，多年来的运行实践表明设备引下线与地网焊接不良，甚至漏焊、腐蚀等现象屡有发生，运行中又不易发现，以致引发不少事故。近年来，相当重视接地设施和施工，相继下发一系列反措，对旧地网进行开挖检查，对新站接地网严格执行规程和反措的要求，国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中也专门对接地做了要求，规定变压器中性点应有2
根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求、重要设备及设备构架等宜有2根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求。在实际工程中，一般做法是按设备基础的形式进行分类，每相设备为独立基础的，则每相设备双接地，若三相合用基础，则每个基础双接地，采用这种方法，一方面可以保证设备的齐全，另一方面可以节约钢材，减小施工难度。
四、接地材料的选择
变电站容量的扩大对接地网安全运行的要求更为严格。在我国，接地网所用的材质主要为普通碳钢。接地网腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地网碳钢材料变脆、起层、松散，甚至发生断裂。近年来，部分经济发达地区开始采用铜材，铜材的性能比钢材好:导电率高、热容量大、耐腐蚀性强，但其价格却较昂贵，差不多是钢材的7～8倍，接地网综合造价约相差2～3倍。
因此，在实际工程中，因地制宜地进行技术经济比较，土质腐蚀性强的地方可考虑采用铜地网，GIS设备对接地要求较高，也可考虑选用铜材。
五、结束语
变电所接地系统是电力系统安全运行的基本保证，设计人员应根据现场实际做认真的技术分析。采用合理的接地型式和降阻措施, 不能片面的追求某一方面的的指标, 既要保证安全, 又要节省投资。
参考文献：
[1] 杨子仪. 当前发电厂、变电所接地网设计综述[ J] . 北京:电气设计技术, 2000 ( 3) : 21
[2]交流电气装置的接地（DL/T 621-1997）[S]．