關(guān)鍵詞：10kV；電力系統(tǒng)；配電設(shè)備；接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

 

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)于電能源的依賴性在逐漸的增強(qiáng)，而10KV電力系統(tǒng)配電設(shè)備作為與用電終端相連的設(shè)備，它的穩(wěn)定性和安全性成為了供電保證最為重要的條件，配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)對(duì)用電質(zhì)量的影響很大，并且直接關(guān)系到用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。1接地網(wǎng)設(shè)計(jì)概述

接地網(wǎng)作為維護(hù)電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，確保配電設(shè)備與運(yùn)行人員安全的重要措施，需要我們?cè)陔娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)施工中予以重視。接地網(wǎng)連接配電設(shè)備接地、電纜屏蔽接地、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地以及維護(hù)檢修臨時(shí)接地等各個(gè)部分，一旦接地網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理，將可能導(dǎo)致接地網(wǎng)電位分布不均的情況，甚至造成設(shè)備與電纜絕緣損壞。

接地網(wǎng)作為一種隱性工程往往得不到足夠的重視，在實(shí)際工作中通常僅關(guān)注接地電阻測(cè)量結(jié)果，而非整個(gè)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。近年來(lái)由于電力系統(tǒng)的發(fā)展促使經(jīng)地網(wǎng)流散電流不斷增大，接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的缺陷所引起的事故時(shí)有發(fā)生，不僅嚴(yán)重威脅到相關(guān)人員與設(shè)備的安全，而且給企業(yè)帶來(lái)惡劣的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們需要從強(qiáng)化接地網(wǎng)安全性設(shè)計(jì)入手，重視接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以妥善解決和避免出現(xiàn)接地系統(tǒng)故障問(wèn)題。

2接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及原則

2.1 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容

首先，需要確定接地網(wǎng)入地電流。一方面，在計(jì)算接地網(wǎng)入地電流時(shí)需要充分考慮電力系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展，另一方面，故障電流經(jīng)過(guò)會(huì)在接地電阻產(chǎn)生壓降使電位升高，由于地電位升高受二次電纜與二次設(shè)備交流絕緣耐壓值影響，因此要考慮二次電纜芯線上產(chǎn)生的感應(yīng)電位。

其次，需要調(diào)研接地網(wǎng)處的土壤地質(zhì)情況，了解接地網(wǎng)區(qū)域的土壤電阻率。一般是通過(guò)鉆孔來(lái)掌握土壤均勻情況和測(cè)量土壤電阻率，使用物探法勘探地質(zhì)結(jié)構(gòu)可得到電阻率分布圖，還需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鋼等金屬在當(dāng)前土壤環(huán)境下的腐蝕速率，以便于為接地網(wǎng)導(dǎo)體的材料選擇和設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

第三，需要合理確定接地網(wǎng)面積，增加接地網(wǎng)面積可有效降低接地電阻，其效果好于增加接地網(wǎng)導(dǎo)體。因此在確定接地網(wǎng)面積時(shí)，需要先考慮系統(tǒng)所處的位置情況，將電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)施均包括在內(nèi)，將接地網(wǎng)設(shè)計(jì)為矩形或方形形狀。

第四，接地電阻的確定�！峨娏υO(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)電力系統(tǒng)接地網(wǎng)的接地電阻有明確具體的要求，通常≤0.5Ω，如果所處區(qū)域土壤電阻率較高，接地電阻要滿足規(guī)定要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不合理，可允許接地電阻≤5Ω，但需要采取電位隔離、均壓等措施來(lái)確保接觸電位差等滿足要求，并測(cè)繪電位分布曲線。

第五，合理確定接地導(dǎo)體尺寸。要根據(jù)故障電流大小來(lái)確定接地導(dǎo)體的具體尺寸，例如主要配電設(shè)備的接地導(dǎo)體尺寸應(yīng)稍大，接地導(dǎo)體長(zhǎng)度也應(yīng)符合一定要求，以確保接觸電壓在安全容許值內(nèi)。由于跨步電壓一般小于接觸電壓，因此通常接地導(dǎo)體的長(zhǎng)度計(jì)算以接觸電壓為依據(jù)，而且轉(zhuǎn)移電勢(shì)的限制難度較大，故多不以轉(zhuǎn)移電流來(lái)進(jìn)行計(jì)算。確定接地導(dǎo)體長(zhǎng)度和間距后，便可對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行整體的布置，由于可以認(rèn)為電流經(jīng)管道等設(shè)施入地，通常接地網(wǎng)導(dǎo)體的長(zhǎng)度計(jì)算還要考慮深埋管道或是金屬材質(zhì)的基礎(chǔ)樁等設(shè)施，確�？傮w的導(dǎo)體長(zhǎng)度和尺寸合理。

2.2 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

首先，為盡量降低接地網(wǎng)的接地電阻，可將地基鋼筋等金屬接地體納入接地網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，保證通流容量在容許值內(nèi)，接地網(wǎng)導(dǎo)體的分流效果滿足設(shè)計(jì)要求。

其次，為了避免電流過(guò)于集中，可基于自然接地物再以人工接地體作輔助補(bǔ)充，形成連續(xù)接地導(dǎo)體回環(huán)，從而控制接地網(wǎng)區(qū)域的高電位。并在回環(huán)內(nèi)沿著設(shè)備布置方向設(shè)置平行接地導(dǎo)體，縮短設(shè)備的接地連接。

第三，埋深通常在0.5m-1.0m，而間距保持在10.0m-15.0m，接地導(dǎo)體一般選擇圓鍍鋅鋼材質(zhì)，需確保水平接地導(dǎo)體搭接可靠，而垂直接地極可設(shè)置在主要配電設(shè)備處或避雷器附近，尤其是在高電阻率土壤條件下設(shè)置長(zhǎng)垂直接地極效果很好。

3 接地方式的選擇與設(shè)計(jì)

在接地網(wǎng)的接地方式中，主要包括中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式和中性點(diǎn)直接接地方式等。其中中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)勢(shì)在于發(fā)生單相接地故障時(shí)線電壓不變，因此三項(xiàng)設(shè)備可維持正常運(yùn)行，缺點(diǎn)在于可能產(chǎn)生異常過(guò)電壓，而且在10kV配電網(wǎng)中需要每相對(duì)地電容值≤0.04μF方可確保人身直接觸及網(wǎng)絡(luò)不致傷亡，但實(shí)際上這一數(shù)值是難以實(shí)現(xiàn)的，漏電接地保護(hù)僅能防護(hù)間接接觸而無(wú)法防護(hù)直接接觸的安全。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的運(yùn)行可靠性在所有接地方式中最高，發(fā)生瞬間故障時(shí)可自動(dòng)熄弧，故障點(diǎn)對(duì)地電位低，單相接地異常過(guò)電壓小于2.8倍相電壓，且殘流過(guò)零后故障相電壓的幅值和恢復(fù)時(shí)間得到限制，有效的避免了接地電弧重燃，可在欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)下良好運(yùn)行，不發(fā)生串聯(lián)諧振過(guò)電壓，并且運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，是最適合10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地網(wǎng)選擇的一種接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式的繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)也十分簡(jiǎn)單，而且單相接地異常過(guò)電壓不大于2.5倍相電壓，但綜合投資較高，供電可靠性較低，還可能嚴(yán)重干擾通信設(shè)備，且故障點(diǎn)對(duì)地電位高，容易導(dǎo)致安全事故。中性點(diǎn)直接接地方式投資省，單相接地故障情況下其他相電壓升幅最低，但對(duì)通信設(shè)備的干擾嚴(yán)重，單相接地電流大。

因此，在10kV中壓配網(wǎng)中消弧線圈接地形式的使用最為廣泛，當(dāng)單相接地電容電流超過(guò)了允許值10A時(shí)，所有的中性點(diǎn)接地都可以使用這種方法來(lái)解決。但是如果電流超過(guò)150A時(shí)，電流中的諧波電流分量和有功電流分量可能大于10A，這就使消弧線圈接地不能對(duì)那部分電流進(jìn)行補(bǔ)償，可使用經(jīng)低電阻接地運(yùn)行方式。我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要將消弧線圈的補(bǔ)償作用充分發(fā)揮，將節(jié)點(diǎn)電流的數(shù)值降到最小，這樣就算有殘余電流通過(guò)，接地電弧也可以自動(dòng)熄滅.

我們通過(guò)調(diào)節(jié)電感參數(shù)可以使消弧線圈完成以下運(yùn)行；在全補(bǔ)償狀態(tài)下，電流和系統(tǒng)的電容電流處于對(duì)等的關(guān)系，這時(shí)消弧線圈在接地過(guò)程中故障線路的電流等于故障殘余電流和電容電流之差，同時(shí)電流值不斷縮小，使接地保護(hù)的靈敏性不斷降低，這樣就會(huì)形成鐵磁諧振，需要加裝消諧裝置。當(dāng)配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生改變，需要及時(shí)對(duì)消弧線圈進(jìn)行調(diào)整，并且合理補(bǔ)償將補(bǔ)償時(shí)間縮到最短。

結(jié)束語(yǔ)

本文分析論述了10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本原則，并對(duì)接地方式的選擇與設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析，介紹了不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為經(jīng)消弧線圈接地方式最適用于10kV配電網(wǎng)，且當(dāng)設(shè)備的單項(xiàng)電流小于10A的情況下可采取中性點(diǎn)不接地的方式，電流超過(guò)150A時(shí)建議使用經(jīng)低電阻接地運(yùn)行方式。這些情況說(shuō)明進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮眾多因素，對(duì)不同接地方式進(jìn)行選擇，以獲取最為合理的設(shè)計(jì)方案。未來(lái)我們?cè)诮拥鼐W(wǎng)設(shè)計(jì)中，還需要努力向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的方向努力，建設(shè)綠色接地網(wǎng)，以更好的保障安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力事業(yè)發(fā)展的要求。

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