简析变电站110kV变电站接地系统设计和施工站

摘要：安全问题一直以来都是110kV变电站施工过程当中备受关注与重视的问题之一。相关统计资料显示：在110kV变电站施工过程当中所出现的人员伤亡事故相当一部分都是由变电站前期准备环节不合理的接地系统设计所引起的。更为关键的一点在于：受到变电站接地类型较多的因素影响，110kV变电站接地系统在实际施工过程中存在较大的危险性，这就对接地系统设计人员提出了更为严格要求。本文依据这一实际情况，以110kV变电站接地系统设计与施工为研究对象，着眼于110kV变电站工程项目建设实际情况，从110kV变电站土壤地质结构分析、110kV变电站接地系统设计分析以及110kV变电站接地系统施工分析这三个方面入手，对其进行了较为详细的分析与阐述。通过上述分析证实：接地系统设计与施工是关系到110kV变电站运行质量的关键，需要引起足够重视。
关键词：110kV变电站接地系统设计施工分析


相关工作人员应当明确一个方面的问题：变电站接地系统是确保整个变电站运行设备及相关工作人员人身安全，确保整个电力系统运行可靠且稳定的关键方式之一。然而当前的实际情况在于：变电站，特别是110kV变电站频频因接地不良问题影响而导致运行故障或事故进一步扩大，由此带来的系统停运以及设备损毁代价是极为惨痛的。特别是对于部分建筑于山区的110kV变电站而言，其所处建筑区域较高的土壤电阻率更是给整个110kV变电站接地系统的设计与施工作业带来的极为严峻的挑战。如何结合110kV变电站实际运行情况及建设施工条件，制定最为完善的接地系统设计方案，选取最为合理的接地系统施工方式，确保接地系统在整个110kV变电站运行过程中的作业稳定性与可靠性，已成为现阶段相关工作人员最亟待解决的问题之一。本文试对其做详细分析与说明。

一、110kV变电站土壤地质结构分析

某110kV变电站位于A市郊区位置，现场钻探施工取样资料显示：该场地地基除表部位置存在2.5m厚度的粉质黏土土层、中部存在2m厚度的碎石混黏性土以外，下部均为灰岩结构。为了能够获取该区域内的土壤分层情况，需要采取Wenner四极法方式，针对土壤视在电阻率大小进行测量，测量过程中的基本操作示意图如下图所示（见图1）。
图1：Wenner四极法测量土壤视在电阻率接线方式示意图



在此过程中需要注意的一点是：由于土壤分层的存在，使得此种方式下所测定的电阻率并非某一层结构特定的电阻率大小，而是综合意义上的视在电阻率大小。按照上述方式，视在电阻率可按照如下方式进行测定：
ρa=2πaUa/Ia
在上述计算公式当中，a为测量级间距参数，ρa为视在电阻率数值，Ua 以及Ia为在测量过程当中，通过调整测量级间距参数方式，能够用电流电压法测定得出的电压数值以及电流数值。结合上述分析，可以判定：该110kV变电站建设区域内土壤结构共分为三层：①.顶层为较薄的低电阻率层，该层电阻率参数为34.27Ω·m；②.中间层分布厚度为2.32m，该层电阻率参数为350.08Ω·m；③.底层电阻率参数为52

3.20Ω·m。

二、110kV变电站接地系统设计分析

整个110kV变电站接地系统结构示意图如下图所示（见图2），依照110kV变电站工程项目建设现场施工地形条件，初步将地网主体面积设定为100m×100m尺寸，水平接地体间隔距离参数控制在10m，接地体埋深深度参数设定为0.8m。依照上一步骤所计算的接地网接地电阻参数为1.62Ω。很明显，此接地电阻参数无法满足一般情况下水平地网所规范的0.5Ω设计参数。从这一角度上来说，110kV变电站接地系统应当在设计过程当中考虑同时采取水平接地体+长垂直接地体的方式，并在钻孔爆破加压灌注低电阻率参数材料的方式实现合理控制电阻参数的目的。整个设计过程当中选取36根垂直接地体装置，并在水平地网建设区域两侧位置布置两个与之相对应的辅助地网（辅助地网主体面积设定为80m×80m）。在测定110kV变电站水平地网垂直接地体等效深度参数超过40m的情况下，若此时垂直接地极爆破施工后的等效直径参数经测定为2m，则此时可以判定整个接地系统的电阻值参数为0.43Ω（满足一般情况下水平地网所规范的0.5Ω设计参数）。此状态下110kV变电站接地系统地表面及水平地网邻近区域实时电位参数分布示意图如下图所示（见图3）。
图2：110kV变电站接地系统结构示意图



图3：110kV变电站接地系统地表面及邻近区域电位分布示意图

三、110kV变电站接地系统施工分析

（一）110kV变电站主接地网施工措施分析：依照《交流电气装置的接地》（CD/T621-1997）标准中相关设计规范要求，110kV变电站主接地网实际埋设深度参数的确定需要依照110kV变电站所处地质情况予以确定。一般情况下，应当将主接地网埋设深度参数保持在0.6m以上。更为关键的一点在于：对于不适合进行接地电阻施工的110kV变电站而言，主接地网应当采取两层敷设的方式敷设于原土层当中。在此过程当中，将填土层控制在1m厚度以内可确保主接地网敷设于原土层0.2m深度以下，从而确保主接地网施工安全性与运行可靠性。
（二）110kV变电站户内接地网施工措施分析：实践研究结果表明：将接地干线、环型接地网以及均压带装置均设置在接地系统周边的施工方式能够有效确保户内设备的安全可靠接地，从而充分满足户内设置接地网的要求，这与电气设备运行就近原则也是基本契合的。当水平接地体间隔距离设置在5m参数以上的情况下，水平接地体能够安全进入户内接地网运行系统当中。
（三）110kV变电站接地系统施工过程中材料的选取：在针对110kV变电站接地系统进行施工的过程当中，接地施工材料的选取应当特别关注以下几个方面的问题：①.对于加大截面材料而言，考虑到过大截面参数可能会导致接地系统施工作业难度加大，为此其并不适合应用于腐蚀较为严重地区的110kV变电站接地系统施工项目中；②.对于镀锌材料而言，其多适用于腐蚀程度一般的110kV变电站接地系统施工，且应当尽量避免将其应用化重盐碱地区（包括化工厂在内）；③.对于铜包钢材料而言，其在实际应用过程当中的接地性能并不会受110kV变电站接地系统长时间且持续性因素的影响而发生松弛或是老化问题，此种材料可以说是当前技术条件支持下110

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kV变电站接地系统施工应用作为广泛的材料。

四、结束语

我们知道，传统意义上110kV变电站的接地系统设计方式往往基于土壤等值电阻率的单一方式，此种设计方式往往会导致110kV变电站接地系统设计参数与地网施工完成后的实际参数存在较为显著的差异性，由此导致接地系统故障问题频频出现，本文旨在于提出了适应于110kV变电站实际运行情况的接地系统设计方案及施工方法，并以结合110kV变电站工程项目建设实例的方式做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

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