10kV电力系统配电设备的接地网设计

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摘  要：我国10kV电力系统配电设备的接地网设计直接关系到电力系统的安全性与稳定性，对保障供配电系统的持续稳定运行至关重要。尤其是随着电力系统设备的逐渐复杂化，对接地网设计的要求越来越高，许多新的设计理念与技术措施陆续涌现。在这种情况下，探讨如何做好10kV电力系统配电设备的接地网设计，具有积极的实际意义，本文将对10kV电力系统配电设备接地网设计的相关内容展开论述，以期为有关工作提供参考和借鉴。

关键词：10kV；电力系统；配电设备；接地网设计   随着社会经济的发展，人们生产生活对于电能源的依赖性在逐渐的增强，而10KV电力系统配电设备作为与用电终端相连的设备，它的稳定性和安全性成为了供电保证最为重要的条件，配电设备的接地网设计对用电质量的影响很大，并且直接关系到用电系统的安全运行。1接地网设计概述 接地网作为维护电力系统持续稳定运行，确保配电设备与运行人员安全的重要措施，需要我们在电力系统设计施工中予以重视。接地网连接配电设备接地、电缆屏蔽接地、监控系统设备接地以及维护检修临时接地等各个部分，一旦接地网设计不合理，将可能导致接地网电位分布不均的情况，甚至造成设备与电缆绝缘损坏。 接地网作为一种隐性工程往往得不到足够的重视，在实际工作中通常仅关注接地电阻测量结果，而非整个接地网设计的科学性与合理性。近年来由于电力系统的发展促使经地网流散电流不断增大，接地网设计的缺陷所引起的事故时有发生，不仅严重威胁到相关人员与设备的安全，而且给企业带来恶劣的社会影响和经济损失。因此，我们需要从强化接地网安全性设计入手，重视接地网设计的各个环节，以妥善解决和避免出现接地系统故障问题。 2接地网设计内容及原则 2.1 接地网设计相关内容 首先，需要确定接地网入地电流。一方面，在计算接地网入地电流时需要充分考虑电力系统未来的发展，另一方面，故障电流经过会在接地电阻产生压降使电位升高，由于地电位升高受二次电缆与二次设备交流绝缘耐压值影响，因此要考虑二次电缆芯线上产生的感应电位。 其次，需要调研接地网处的土壤地质情况，了解接地网区域的土壤电阻率。一般是通过钻孔来掌握土壤均匀情况和测量土壤电阻率，使用物探法勘探地质结构可得到电阻率分布图，还需要现场测试钢等金属在当前土壤环境下的腐蚀速率，以便于为接地网导体的材料选择和设计提供准确的依据。 第三，需要合理确定接地网面积，增加接地网面积可有效降低接地电阻，其效果好于增加接地网导体。因此在确定接地网面积时，需要先考虑系统所处的位置情况，将电力系统的相关设施均包括在内，将接地网设计为矩形或方形形状。 第四，接地电阻的确定。《电力设备接地设计技术规程》对电力系统接地网的接地电阻有明确具体的要求，通常≤0.5Ω，如果所处区域土壤电阻率较高，接地电阻要满足规定要求的技术经济性不合理，可允许接地电阻≤5Ω，但需要采取电位隔离、均压等措施来确保接触电位差等满足要求，并测绘电位分布曲线。 第五，合理确定接地导体尺寸。要根据故障电流大小来确定接地导体的具体尺寸，例如主要配电设备的接地导体尺寸应稍大，接地导体长度也应符合一定要求，以确保接触电压在安全容许值内。由于跨步电压一般小于接触电压，因此通常接地导体的长度计算以接触电压为依据，而且转移电势的限制难度较大，故多不以转移电流来进行计算。确定接地导体长度和间距后，便可对接地网进行整体的布置，由于可以认为电流经管道等设施入地，通常接地网导体的长度计算还要考虑深埋管道或是金属材质的基础桩等设施，确保总体的导体长度和尺寸合理。 2.2 接地网设计原则 首先，为尽量降低接地网的接地电阻，可将地基钢筋等金属接地体纳入接地网系统内，保证通流容量在容许值内，接地网导体的分流效果满足设计要求。 其次，为了避免电流过于集中，可基于自然接地物再以人工接地体作辅助补充，形成连续接地导体回环，从而控制接地网区域的高电位。并在回环内沿着设备布置方向设置平行接地导体，缩短设备的接地连接。 第三，埋深通常在0.5m-1.0m，而间距保持在10.0m-15.0m，接地导体一般选择圆镀锌钢材质，需确保水平接地导体搭接可靠，而垂直接地极可设置在主要配电设备处或避雷器附近，尤其是在高电阻率土壤条件下设置长垂直接地极效果很好。 3 接地方式的选择与设计 在接地网的接地方式中，主要包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经低电阻接地方式和中性点直接接地方式等。其中中性点不接地方式的优势在于发生单相接地故障时线电压不变，因此三项设备可维持正常运行，缺点在于可能产生异常过电压，而且在10kV配电网中需要每相对地电容值≤0.04μF方可确保人身直接触及网络不致伤亡，但实际上这一数值是难以实现的，漏电接地保护仅能防护间接接触而无法防护直接接触的安全。中性点经消弧线圈接地方式的运行可靠性在所有接地方式中最高，发生瞬间故障时可自动熄弧，故障点对地电位低，单相接地异常过电压小于2.8倍相电压，且残流过零后故障相电压的幅值和恢复时间得到限制，有效的避免了接地电弧重燃，可在欠补偿、全补偿和过补偿状态下良好运行，不发生串联谐振过电压，并且运行管理简单，是最适合10kV电力系统配电设备接地网选择的一种接地方式。中性点经低电阻接地方式的继电保护简单，系统运行维护也十分简单，而且单相接地异常过电压不大于2.5倍相电压，但综合投资较高，供电可靠性较低，还可能严重干扰通信设备，且故障点对地电位高，容易导致安全事故。中性点直接接地方式投资省，单相接地故障情况下其他相电压升幅最低，但对通信设备的干扰严重，单相接地电流大。 因此，在10kV中压配网中消弧线圈接地形式的使用最为广泛，当单相接地电容电流超过了允许值10A时，所有的中性点接地都可以使用这种方法来解决。但是如果电流超过150A时，电流中的谐波电流分量和有功电流分量可能大于10A，这就使消弧线圈接地不能对那部分电流进行补偿，可使用经低电阻接地运行方式。我们在进行设计的过程中要将消弧线圈的补偿作用充分发挥，将节点电流的数值降到最小，这样就算有残余电流通过，接地电弧也可以自动熄灭. 我们通过调节电感参数可以使消弧线圈完成以下运行；在全补偿状态下，电流和系统的电容电流处于对等的关系，这时消弧线圈在接地过程中故障线路的电流等于故障残余电流和电容电流之差，同时电流值不断缩小，使接地保护的灵敏性不断降低，这样就会形成铁磁谐振，需要加装消谐装置。当配电网在运行过程中发生改变，需要及时对消弧线圈进行调整，并且合理补偿将补偿时间缩到最短。 结束语 本文分析论述了10kV电力系统配电设备的接地网设计内容和基本原则，并对接地方式的选择与设计进行详细分析，介绍了不同接地方式的优缺点，认为经消弧线圈接地方式最适用于10kV配电网，且当设备的单项电流小于10A的情况下可采取中性点不接地的方式，电流超过150A时建议使用经低电阻接地运行方式。这些情况说明进行接地网设计时要全面考虑众多因素，对不同接地方式进行选择，以获取最为合理的设计方案。未来我们在接地网设计中，还需要努力向资源节约型、环境友好型的方向努力，建设绿色接地网，以更好的保障安全性、经济性、环保性，满足社会经济发展对电力事业发展的要求。 参考文献 [1]董秀清,杨炳元,金海望,刘洵宇,高科.10kV配电网中性点经消弧线圈接地系统的故障选线方法[A].内蒙古电力技术.2012年04期  [2]贺鹏飞,张嘉星,郭秀娥.包钢电网10kV系统中性点接地方式的思考[J].包钢科技.2009年S2期 [3]穆大庆,尹项根,甘正宁.中性点不接地系统中单相接地保护的新原理探讨[J].长沙电力学院学报(自然科学版).2005年01期