35kV-110kV变电扩建中的电力工程接地装置设计.pdf

2023年第6期新 疆 有 色 金 属35kV-110kV变电扩建中的电力工程接地装置设计丁伟玲（山东锡安同信项目管理有限公司，山东潍坊 261041）摘要：接地装置对电力系统的安全、可靠、经济运行起着决定作用，分析了35kV-110kV变电扩建中电力工程接地装置设计的必要性。基于解决传统接地装置的局限性，设计了一种新型电力工程接地装置。阐述了装置构成及工作原理，介绍了使用流程。该装置通过设置连接柱、滑块与扇叶等实现了稳定接地，通过设置固定夹、固定块与螺杆等保证了接地连接固定。关键词：35kV-110kV；接地装置；电力工程1 35kV-110kV变电扩建中电力工程接地装置设计的必要性电力是国民经济高质量发展的动力之源，是提升新时代人民群众幸福感、获得感、满足感的重要保障。潍坊市作为山东省西电东送的枢纽，陕西榆横山东潍坊1000kV特高压交流输变电工程、内蒙古扎鲁特山东青州800kV 特高压直流输电工程等交流、直流特高压工程均在此落户，为区域经济社会发展提供了坚强电力保障。数据显示，近五年潍坊市全社会用电量、工业用电量高速增长，平均增速达8.0%（表1）。2022上半年，全市全社会用电量、工业用电量分别465.3亿千瓦时、342.8亿千瓦时，均超过2016年全年用电量。随着新冠疫情形势持续向好和经济全面复苏，全社会用电、工业用电需求将进一步增大。表12016-2021年潍坊市用电量情况年度201620172018201920202021平均全社会用电量（亿千瓦时）455493.9536.2580.6643690.5566.5同比增长（%）4.78.58.68.310.77.48.0工业用电量（亿千瓦时）339.9367.9397.7431.2488.9521.9424.6同比增长（%）3.48.28.18.413.46.88.0数据来源：潍坊市统计局三交三直特高压输变电构成了潍坊电力工程的躯干，而遍布城乡的35kV-110kV输变电则构成了潍坊电力工程的血管网。供电可靠性、用户受电端电压合格率是评价供电质量的重要指标，其在迎峰度图1潍坊市月降雨量占比（数据来源：根据潍坊市气象局数据测算）夏期间易受到电煤供应、外电输送、极端天气等影响。电煤、外电等尚可人为协调解决，但天气状况不以人的主观意志转移，成为影响电力质量的不确定因素。在诸多极端天气中，降雨最为普遍。近年来，作者简介：丁伟玲（1981-），女，工程师，主要从事电力工程项目相关工作。DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.06.029672023年第6期新 疆 有 色 金 属潍坊年降雨量超850mm，其中8月降雨占比超过40%（图1），短时降雨的可能性非常大，由此给电力工程安全带来极大不确定性。在35kV-110kV输变电工程中，接地装置对电力系统的安全、可靠、经济运行起着决定作用，如果设置不当，极易因短时极端降雨而使供电质量大打折扣，甚至产生严重的安全事故。设计适合多种工况、牢固稳定、雨水影响小的电力工程接地装置，是国家电网监管的要求，也是提高效率、节约能耗、保证安全的现实需要。2 传统接地装置的局限性综合考虑项目负荷类型、装机容量、工程特点以及所在地区电网结构和供电能力等要素，35KV-110KV变电设计应用最为普遍，是电力事业发展过程中的基础性工作1，有效保证了电力工程项目的高效、经济、可持续发展。接地是维护35KV-110KV变电系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的重要措施2，一般分为保护接地、工作接地和保护接零等 3 种类型3。依据 35kV-110kV变电站设计规范，中性点不接地、中性点谐振接地、中性点电阻接地、中性点直接接地等接地方式在实践中已得到广泛应用4。电力工程接地装置由不同材质制成，但接地方式一致，都是将不同材质制成圆锤固定于地下。这样的设计易使接地装置松动，时间长了出现接地不完全、接地不能实现，影响人身安全。在施工和检修中，最为突出的就是接地线固定点不合格5。传统电力工程接地装置大多通过螺纹实现电线与接地装置连接，长期位于地下，经过水的侵蚀会使螺纹锈蚀，最终导致与接地装置分离，导致不能实现接地保护，引起或扩大事故。接地网隐藏于地下，并非显性工程，远离人们视线，容易被人忽视。遇到电力系统容量迅速扩大、入地短路电流瞬间大幅升高等突发状况时，由于接地不良引起的事故扩大问题屡有发生6。据统计，2020年全国发生电力人身伤亡事故36起，其中触电造成的事故8起，包括可靠接地装置在内的安全系统设计必须贯穿 35KV-110KV变电扩建工程的全过程、全人员、全方位。3 新型电力工程接地装置设计3.1 装置构成及工作原理以安全为第一出发点，兼顾方便、实用、可靠和经济性，设计具有稳定接地、接地连接固定等优点的电力工程接地装置。该装置由外壳、把手、连接柱、固定架、滑块、扇叶、固定板、固定夹、固定块、螺杆、护板等11个主要部件构成（图2）。其中外壳内部上端安装可以活动的连接柱，柱的顶部焊接固定把手、底部用轴承连接滑块，滑块底部以铰接的方式连接可以活动的扇叶。整个设计结构紧凑、小巧轻便、材料节省，可以实现如下效果：（1）电线与接地装置具有更好的连接性固定架右侧焊接固定板，板顶部焊接固定夹，形成一个可靠的整体。固定夹通过螺纹在顶部与螺杆图2新型电力工程接地装置结构示意图682023年第6期新 疆 有 色 金 属连接，且安装可以活动的护板，起到很好的保护作用，保证了电线与接地装置稳定的连接性。（2）接地更加牢固连接柱中部设置螺纹，与外壳内部螺纹连接。通过连接柱可以将外壳内部的扇叶展开，使接地装置在地下有更强的固定性。外壳下端四周开设4个矩形孔洞，扇叶即位于孔洞内部。当需要将接地装置固定于地下时，插入地下并旋转把手，连接柱通过螺纹向下移动并推动滑块、推开扇叶。按压把手使扇叶受到泥土阻力，在下降过程中慢慢散开，对接地装置进行固定。（3）稳定性更好4个扇叶环形等角度分布于连接柱底部，固定过程中受力均匀。扇叶上端宽、下端窄的设计可以使装置有更好的稳定性，当扇叶推出外壳内部时，因受到泥土阻力而分散开，其下端与泥土的接触面积更大，保证装置良好的稳定性。此外，固定夹前后两侧下端开设矩形槽，护板呈倒U字形，其底部滑动于矩形槽内。通过这样的设计，一是可以保护固定夹上的螺杆，防止装置触碰水导致锈蚀而使装置难以拆卸；二是在电线放入固定夹内部时，可以更加稳定地固定电线防止脱落。（4）循环使用该装置适合不同大小的线束，通过连接柱可将扇叶收回，方便装置取出，达到循环使用的目的。3.2 使用流程首先将装置外壳底部插入泥土，用力按压把手，使装置向下移动。当外壳达到一半深度时，旋转把手，使连接柱通过螺纹向下移动，推动滑块将底部扇叶推出外壳，实现与泥土固定。此时按压并旋转把手，扇叶因受到泥土阻力而慢慢展开，完全展开后对装置进行固定。再将护板固定于固定夹表面，以避免雨水接触固定夹而导致锈蚀难以拆卸。取下护板，将需要接地的电线放置于固定夹内部，旋转螺杆，使固定块内部与电线表面接触实现对电线的固定，最后将护板固定于固定夹表面。4 结语安全是电力工程项目顺利开展的前提条件，而能否稳定、可靠接地对35kV-110kV变电扩建工程至关重要。本装置通过设置连接柱、滑块与扇叶等，达到了稳定接地的目的，通过设置固定夹、固定块与螺杆等，达到了接地连接固定的目的。目前，该装置已应用在潍坊五洲浩特电气有限公司新建变电站及改造项目的接地设计，有效提高了项目的安全性和可靠性。参考文献：1杜金秋.35kV-110kV输电线路设计要点分析J.电子制作，2013，（14）：12.2张晓玲，黄青阳.电力系统接地网故障诊断J.电力系统及其自动化学报，2002，（01）:48-51.3于振华.电力系统接地技术综述C.第二届“科协文化中关村论坛”论文集.2013:111.4陈海.接地技术在10kV电力工程中的应用浅析J.沿海企业与科技，2009，（09）:161-162.5曹建庄，刘宁，雷晓东.变电站多用接地线夹的功能研究J.通讯世界，2015，（17）:151.6邬春玲.乌海地区变电站接地工程设计方法研究D.华北电力大学（河北），2008.收稿：2022-11-0469