解析10kV电力系统配电设备的接地网设计

2015-11-02梁锦声

建材与装饰 2015年41期

关键词：零线接地装置电气设备

梁锦声

（广东圣辉电力工程有限公司）

解析10kV电力系统配电设备的接地网设计

梁锦声

（广东圣辉电力工程有限公司）

随着我国社会经济的不断发展，电力事业得到了很大的进步，目前电力目前已经拥有非常完善和科学的电力系统。10kV的电力系统配电设备接地网的设计会直接关系到电力系统的整体运行状况，对保障电力系统的安全性和稳定性具有非常重要的意义。随着我国科技的不断提高和发展，电力系统相关设备变得更加复杂化，相应的接地网设计的要求也变得越来越高。在这种形势下探究如何做好10kV电力系统配电设备的接地网设计就显得尤为重要。本文首先简要分析接地网设计，然后分析接地网设计的相关要求，最后提出相关设计方案。

10kV电力系统；配电设备；接地网；设计

随着经济的不断发展，人口数量的不断提高以及工业化生产步伐的不断加大，人们不管是在生产还是生活中对电能源的依赖性也在逐渐增强。10kV电力系统配电设备作为和用电终端相连的主要设备，它的安全性和稳定性对于保证供电的质量起到了至关重要的影响作用，配电网作为配电设备中的重要设备，它的设计对用电质量的影响很大，甚至还会关系到整个用电系统的安全与稳定。所以探究10kV电力系统配电设备的接地网设计具有十分重要的研究价值。

1　接地网设计概述

10kV线路在进行电能输送过程中，接地网起着非常重要的作用。目前来看变电所使用的机器设备或多或少的存在一定的安全问题。其中一个方面变电所内存在大量的变压器以及配电装置，这些装置虽然在电力系统中起着非常重要的作用但是却也很容易引起雷击事故的产生；另一个方面，电力系统存在主接线、直流系统以及控制系统的差别，也就是通常所讲的一次系统和二次系统之间的差别，工作起来复杂性比较高，并且安全性要求也比较高。变电所在进行接地网建设时，一定要全面考虑一次系统和二次系统之间的差别。不过由于当前我国的接地网设计和管理水平水平有限，设计师在进行接地网设计时并没有有变电所提供的电气设备运行状况以及较为重要的线路铺设路线，这些在很大程度上会影响地网系统功能的正常发挥。另外还有一些设计人员在进行设计时并没有按照行业的相关要求对在设计过程中所应用到了一些方法、计算结果、内容做好记录，导致后期的维护和保养工作很难开展。

图1　接地网

2　电力系统配电设备接地系统必要性和几种常见问题

2.1接地系统设计的必要性

接地系统和变电站的安全可以说是息息相关，随着人们认识程度的不断加深，人们对接地网的设计变得越来越重视。在电力系统的运行过程中，接地网担当着相当重要的作用，再加上随着我国电力系统的不断发展，经常会出现一些接地不良而引发的事故，接地理应受到人们的足够重视。配电设备的接地装置系统会直接影响到电力系统电气设备的安全、稳定以及维护人员的人身安全，所以在进行接地网设计的时候一定要保证接地网满足对雷电冲击电流技术的相关要求，并且还要保证能够符合在工频状况下的短路电流的验算结果，从而确保接地网的运行寿命。

2.2几种常见问题

（1）电力系统配电设备接地电阻值的大小会直接影响到接地短路电流以及雷电流流入地下的情况，地电位一般来讲会相对较高。

（2）一般来讲变电站还会存在一些系统均压方面的问题，当存在均压问题时，将会有很大几率出现向电缆沟内排列的电缆反击的现象，导致设备出现故障。

（3）接地网的接地线可能还会存在热稳定方面的问题，当存在热稳定问题时将会有很大几率破坏接地线，金属外壳还会带电，这些电流的高压部分还会向低压部分进行反击，引起接地网故障。

（4）电气设备的接地问题，有的电气设备由于存在接地问题，在特别严重的情况下，当防雷装置出现问题以后，雷电天气时接地线会产生极高的反击过电压和残压，流入电气设备，引起设备发生故障。

（5）变电站接地网还有可能会存在腐蚀问题，当存在这一问题时，站内的电气设备参数会受到严重影响，严重的话还会造成电气设备和接地网各部分、电气设备接地和接地网之间的开路。

图2　腐蚀的接地网

3　接地网设计要求

3.110kV配电设备接地装置接地电阻相关要求

低压电气设备接地装置的电阻一般要求小于4Ω。当使用相同的接地装置对变电器、发电机等电器设备进行并行操作时，总容量不超过100kVA时，接地电阻不要大于10Ω。使用到零在电网中进行保护，是指变压器以及电气设备的接地电阻为零，不存在接地。低压电网中的中心点一定要直接接地，在支线终端和架空线路干线的没一公里，零线一定要进行重复接地，如果架空线或者是电缆引入到大型建筑或者是车间，零线也应该进行重复接地，当然距离地面不超过50m的除外。零线进行重复接地时一定要充分利用自然接地体，尽可能减少人工接地体的设置，不过直流电网的零线接地体除外，直流电网零线接地体要使用人工接地体，要杜绝连接到地下金属管道等金属导电物体。配电线路中每一个重复接地电阻都不要超过10Ω，如果网络允许接地电阻超过10Ω，那么相应的每一个重复接地电阻最好都要低于30Ω，设置的数量则是要不少于三个。最后为了减少触电事故的产生，电网中要坚决杜绝利用大地作为零线或者是相线。

3.2接地线的选择要求

如果是交流电网，那么接地线最好利用普通钢筋混凝土构件的钢筋、铝外皮、金属构件、穿线的钢管和电镀铝等，当时低压电力设备时接地线则可以充分利用大地中的金属管道，不过可燃或者是爆炸性气体管道、可燃液体管道等金属管道除外，在利用金属管道作为接地线时还需要满足两个条件：①保证金属管道的全长均是完好的电气通路；②如果利用串联的金属构件作为接地线时，要保证金属构件之间连接时截面不能够小于100mm2。在选择接地线时，一定不要选用蛇皮管、保温管的金属网作为线路，需要接电的电气设备房间，电气设备的金属外壳外部连接的线路要保证是通路，并且接地线和金属皮肤进行连接时所在用连接方式都是焊接。接地线的材料一般都是钢质的，不过如果某个地方选用钢连接地线存在问题，则除外。中性点直接接地的低压电力设备，在进行接地线连接时，要保证电网中的任一处的短路电流不要小于熔断熔体额定电流的4倍，或者说是不应该小于自动开关短延时动作电流或自动开关瞬时电流大小的1.5倍，还需要保证的是短路电流作用下零线以及接地线不应熔断。接地线要便于检查，不过像电缆的金属外皮和零芯、地下金属构件、暗敷的穿线钢管这些接地线除外。接地线要防止出现化学腐蚀或者是机械损伤，对于一些和公路铁路以及化学管道交叉的地方，以及其他一些有可能发生机械损伤的地方，一定要对接地线采取一定的保护措施，保护接地线能够正常工作，并且在接地线引入建筑的入口处要设置相应的标志。接地线一般不适宜用作其它用途，不过在其它一些特殊情况下它可以用作车床设备控制回路的零线。那些明敷的接地线还需要在表面涂抹黑漆，根据不同的建筑要求也可以涂抹其它颜色的。并且还要在分支处以及连接处涂抹两条紫带，间距通常为15cm（如图3）。

3.3接地线连接要求

图3　接地线

焊接地线连接时，如果采用搭接或者是搭焊，则长度一定要是两倍的宽度圆钢直径的6倍或者是宽度持平，架空线零线在连接时就可以利用相同的方法和相线，在一些腐蚀性强、潮湿的房间，接地装置一定要进行防腐处理。如果接地线是钢管，在钢管的连接处要保证具有可靠的电气连接：在非直接接地的中心点电力网中，钢管采用拧紧的管接头连接方式；暗敷钢管的中性点直接接地的电力网在接地时应该在管接头两侧焊接跨接线。电力设备各个接地部分要用单独的接地线和接地干线相连接，不要在一个接地线上串联多个需要接地的部分。总的来讲如果是接地线和接地体进行连接，适合采用焊接，如果电力设备和接地线进行连接最好采用螺栓进行连接，需要注意的是采用螺栓连接时要设置防松垫片或防松螺帽。