干货｜110 kV全户内智能变电站接地网优化设计

为了使降阻效果较明显，在接地网初步设计方案的基础上增加4根不同长度的深井接地极，表6是深井接地极长度不同时的技术经济比较。由表6可知，接地极长度越长，降阻和降压效果越好。从表5和表6可以看出，深井接地极总长度相同的前提下，当总长度超过一定数值(这里为160 m)时，增加接地极长度比增加接地极数量降阻效果更好。

2.4 小结

全户内智能变电站短路水平高达25.6 kA，接地电阻和GPR等参数难以降低。双层地网对接地电阻的降阻率约为3%左右，而深井接地极在数量较多、长度较长的情况下却可达到40%左右。深井接地极的建设成本远远高于双层地网，但在短路电流水平非常高的全户内智能变电站中，对接地网进行优化设计时，双层地网很难将地网特性参数尤其是GPR降低到安全范围内。然而，双层地网对GPD的降低作用较为显著，降低百分比约为23.96%，这对整个地网的均压较为有利。但全户内智能变电站在占地面积较小，其接地网压差本身就不会过大，在这种情况下，双层地网的应用价值并不高。因此，变电站接地网优化设计时，在综合考虑变电站面积、土壤、短路电流以及设备耐受等情况的前提下，可以使用深井接地极降阻或深井接地极和双层地网组合降阻。

3 110-A2-X1方案接地网优化设计

通过对双层地网和深井接地极的仿真分析，并根据110-A2-X1变电站无人值守和短路电流水平过大的特点，采用以下3种方案对接地网进行优化，并进行技术经济比较。

3.1 接地网优化方案

方案1：在接地网初步设计方案的基础上，采用接地深井降阻。即在接地网外缘敷设12口接地深井，深井深度为40 m，深井接地极与水平地网相连。深井接地极总长度为480 m。

方案2：在接地网初步设计方案的基础上，采用接地深井降阻。即在接地网外缘敷设6口接地深井，深井深度为55 m，深井接地极与水平地网相连。深井接地极总长度为330 m。

方案3：在接地网初步设计方案的基础上，采用配电楼下二层地网与深井接地极组合降阻。即变电站上层接地网为如图1所示的埋深在地下0.8 m的矩形地网，面积为72 m×37 m;二层地网在配电楼条基上方，是外延等同于条基外延面积为48.0 m×18.5 m的矩形框，在边角处就近与上层地网相连;在接地网外缘敷设6口55 m的接地深井，深井接地极与上层地网相连。

3.2 技术经济比较

对上述4个接地网模型进行计算，各方案接地参数计算值如表7所示。所有参数均在安全限值范围以内，可见3种接地方案都满足接地设计规范的要求。下面将对3种方案进行技术经济比较。

与方案1相比，方案2接地电阻和GPR水平偏低0.7%，GPD水平相差不多，接触电位差和跨步电位差均在安全限值内，但静态投资相差30.28万元，方案2的静态投资比方案1低29%。

与方案3相比，方案2接地电阻和GPR水平偏高0.6%，GPD水平偏高21.6%，接触电位差和跨步电位差均在安全限值内，静态投资只相差2万元，方案2比方案3低2.6%。

方案1与方案2的降阻方式均采用深井接地极。二者不同点在于方案1达到安全性指标所用深井接地极数量较多，长度较短，深井接地极总长度较长。从数据上看，在110-A2-X1变电站的接地网优化中，增加的每根深井接地极长度需保持在40 m以上，在此基础上，适当增加深井接地极的长度，减少深井接地极的数量，能使降阻效果更加明显，并能有效控制成本的增加。另外也可以看出接地深井口数增加可以显著降低接触电位差，而接地体深埋则可以有效降低接地电阻。

方案3仅比方案2增加了二层接地网。从数据上来看，二层地网增加了成本，却对接地电阻和GPR的降低几乎没起作用，然而在需要降低GPD的情况可以考虑使用二层地网来实现。可见仅使用深井接地极来降阻即可达到优化接地网的效果。

综上所述，110-A2-X1全户内智能变电站的接地网适宜采用6口长度为55 m的接地深井进行优化，使接地网满足各项安全性要求。

4 结论

通过模拟计算和分析，并结合110-A2-X1典型设计验证，得出结论：(1)沿配电楼条基敷设的矩形外框形式的二层地网与其他形式的二层地网相比降阻和降压效果相差不多，但成本最低，因此若使用双层地网降阻推荐沿配电楼条基敷设的矩形外框形式的二层地网。(2)深井接地极数量越多，降阻和降压效果越好，但随数量增加会逐渐趋于饱和，另外，深井接地极总长度相同的前提下，当总长度超过一定数值时，增加接地极长度比增加接地极数量降阻效果更好。深井接地极成本高于双层地网，但其降阻效果优于双层地网，在占地面积较小、短路电流水平很高的智能变电站接地网中宜选用深井接地极。(3)110-A2-X1全户内智能变电站占地面积小，入地短路电流高达25.6 kA，虽然土壤条件良好，但接地电阻和GPR难以降低，加上无人值守的运行管理方式，接触电位差和跨步电位差可适当放宽，因此其接地网适宜采用6口长度为55 m的接地深井进行优化，使接地网满足各项安全要求。

作者：王平 , 贾立莉 , 李守学 , 李抗 , 律方成

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