国网山西检修公司山西太原030032
摘要：1000kV特高压变电站的电能容量大、电压等级高，一旦发生接地故障，瞬间的短路电流非常大，容易损坏特高压变电站的各种电气设备，甚至造成巨大的经济损失。为了确保1000kV特高压变电站的安全、稳定运行，必须高度重视其接地系统设计，采用科学合理的方式方法，优化和完善1000kV特高压变电站接地系统。本文分析了1000kV特高压变电站短路电流情况，阐述了1000kV特高压变电站接地系统设计，以供参考。
关键词：1000kV特高压变电站；接地系统；设计
近年来，我国政府加大了电网建设，但是由于接地系统设计不合理造成的变电站事故频繁，不仅影响了1000kV特高压变电站正常的输送电，而且严重威胁工作人员的人身安全，为了提高1000kV特高压变电站的安全性和稳定性，必须做好接地系统规划设计，结合1000kV特高压变电站运行要求，采取有效措施，充分发挥接地系统的重要作用。
11000kV特高压变电站短路电流情况分析
由于1000kV特高压变电站的电容量较大，短路电流不断增加，专家学者认为应进一步提高变电站系统的地电位，工频条件下电缆线路绝缘层电压耐受值为2kV，经过实验证明，二次电缆线路屏蔽层接地时，将所能够承受的电位差低于40%的地电位升，因此承受地电位升是2kV/40%=5kV，1000kV特高压变电站二次电缆屏蔽层接地可以将变电站系统的承受地电位上升到5kV，并且在这个过程中高度重视通信线路对特高压变电站系统造成的高电位问题。通常情况下，1000kV特高压变电站主要采用光缆通信线路，尽量采用沥青混凝土铺设地面，提高变电站的跨步电压和接触电压。同时，1000kV特高压变电站接地电阻和短路电流之间有着密切的关系，接地电阻和入地电流决定着变电站系统地电位升，结合接地电阻和分流系统之间的函数拟合关系，计算变电站系统应达到的接地电阻。
21000kV特高压变电站接地系统设计
2.1水平接地网
1000kV特高压变电站水平接地网要尽量埋设在冻土层下面，均布布设导体，埋设深度要超过1m，导体间隔15m，根据实验表面，1000kV特高压变电站的地电位升<5kV，最佳地电位升3943V，可确保变电站系统中各种电气设备的安全运行。跨步电压最大不能超过520V，满足基本的人身安全要求，单位由于高阻层安全限值460V远远小于接触电压，为了保障工作人员的生命安全，需在1000kV特高压变电站系统中设置厚度约6cm高阻层。
2.2垂直接地极
1000kV特高压变电站接地系统设计要考虑到当地土壤的导电性，通过合理设置垂直接地极，可有效降低变电站的接地电阻，减少1000kV特高压变电站接触电阻，通过设置深垂直接地极，可明显降低跨步电压和接触电压，发挥地表均压的效果。由于1000kV特高压变电站整体占地面积非常大，同时，如果不断增加垂直接地极长度，接地极对于降低接触电阻的效果越来越不明显，垂直接地极设置要充分考虑到经济性因素，在水平接地网每条边设置两根垂直接地极，四个角区域分别设置一根，在变电站合适位置铺设高阻层。
2.3接地系统优化设计
1000kV特高压变电站接地系统优化设计，调整接地导体布置，使跨步电压和接触电压最小，优化接地网压缩比。在实际应用中，冻土层在一定程度上会影响1000kV特高压变电站接地网的安全性，融冻季节和冰冻季节的土壤电阻值是不同的，结合不同季节土壤电阻值变化情况，综合得到1000kV特高压变电站接地系统优化设计方案。在融冻季节，接地系统跨步电压95.4V，接触电压926V，接地电阻0.075欧姆，计算得出最优压缩比为0.63，如果按照融冻季节进行接地系统优化，跨步电压为92.5V，接触电压为700V，接地电阻为0.075欧姆，当逐渐进入冰冻季节，跨步电压为105V，接触电压730V，接地电阻0.08欧姆，因此进入冰冻季节后，1000kV特高压变电站的跨步电压、接触电压和接地电阻不断增加。综合考虑，1000kV特高压变电站接地系统设计应综合融冻季节和冰冻季节实际情况，按照最优压缩比优化接地网布置，改善接地系统的安全性。
2.4二次电缆屏蔽层接地
1000kV特高压变电站发生短路故障，接地网不同区域导体之间的电位差较大，而这个电位差进入地网通过耦合影响二次电缆线路的安全运行，为了保障二次系统安全，应高度重视1000kV特高压变电站接地系统短路。由于接地系统中电位的不均匀分布，一旦发生短路故障，1000kV特高压变电站二次电缆屏蔽层接地，由于两端接地电位差明显低于单端接地电位差，考虑到电缆绝缘耐受电压，因此电缆屏蔽层尽量采用双端接地方式。另外，为了避免电缆屏蔽层流过的电流过大，确保电缆安全，和电缆线路相互平行设置一个铜条，发挥排流线的作用，将电缆屏蔽层电流及时分流。
31000kV输电线路防雷施工问题
上文中针对输电线的防雷工作进行了详细的分析和探索，因此为了有效的改进我国的防雷设计，需要从下面几个方面进行详细的分析。首先是需要有效的做好接地电阻的工作，对目前存在的线路设计不足的问题进行积极的改进，其次地线的加设水平的建设是亟待解决的问题，这样能够全面的增加输电线的防雷水平，最后，要根据输电线存在的地势，和存在的气候条件下制定详细的管理措施。
3.1输电线路的接地电阻设计
输电线的设计过程应该采取科学的接地形式，保证在在装置的过程中安全可靠，接地线设计和安装的过程中，一般是需要遵守接地线装置和地线的安全原则，这样的目的是可以对接地电阻进行适当的减小，减小了被雷电击中的概率。雷电在自然存在情况下，由于输电线和地面接触的电阻较小，杆塔的接地电阻的降低无疑也是非常重要的，实际施工中往往会采取延长接地线的设计，或者是杆塔接地装置相连，目前通过国内外的施工和使用经验来看，这样的设计方法能够有效的降低在输电线区域土壤的电阻，另外采用化学方法也是降低地面电阻非常重要的形式。
3.2输电线路地线架设方式
架设地线无疑是最能够解决输电线防雷问题的错数，在实践的过程中，最为常用的方法同时也是最为有效的方法是结合架设地线的形式，对输电线的地线架设进行严格的分析。首先采用输电线架设地线的方法能够有效的防止雷电的击中，其次采用接地线的方法，能够对雷电的电流进行分流，减少雷电的电流进行杆塔。最后由于地线本身在性质上有耦合作用，能够降低杆塔塔头上面的电压，另外地线还有屏障作用。
3.3输电线路绝缘性能的设计
随着科技的发展，绝缘材料的出现，因此提升输电线的绝缘性能无疑也是非常重要的，输电线的绝缘是保护电线最为基本的措施，目前在输电线的施工过程中，往往因为成本和施工的原因，因此输电线的质量存在很严重的缺陷，无疑这样对于输电线防止雷击是非常不利的。
4结束语
1000kV特高压变电站接地系统设计对于保障整个变电站系统的安全正常运行有着非常重要的显示意义。结合1000kV特高压变电站短路电流情况，合理设置水平接地网和接地极，优化接地系统设计，做好二次电缆屏蔽层接地，提高接地电阻值，减少特高压变电站短路故障损失，推动我国电力系统快速发展。
参考文献：
[1]何金良，张波，曾嵘，于刚.1000kV特高压变电站接地系统的设计[J].中国电机工程学报，2012，07：7-12.
[2]雷将锋.变电站接地系统优化设计方法及其应用研究[D].湖南大学，2013.
[3]方煜瑛，卢鹏.交流特高压晋东南变电站1100kVGIS接地系统设计[J].电力建设，2014，12：72-75.