在中性点不接地、经消弧线圈接地的变电站中，保护接地电阻应符合如下要求。 当高、低压电气装置及设备共用接地装置时：
Rd?120I
且应使
Rd?4Ω。
仅供高压电气装置接地保护用时：
Rd?250I 且要求
Rd?10Rd
Ω。
两式中，A，有：
都是考虑季节变化时的最大接地电阻值，Ω；I为经接地装置入地的计算短路电流，
I?UP(35Lx?Lb)350Lx 式中，UP为相电压，kV；总长，km。
Lb为有电气连接的电缆线路总长，km；为有电气连接的架空线路
对变电站电气装置及设备防雷保护接地电阻要求：
独立避雷针（线）在一般土壤电阻率地区（??500Ω·m）其冲击电阻应满足：
Rch?10 Ω
但在高土壤电阻率地区，接地电阻达到要求值很有困难，允许采用较高电阻值，但必须满足： 独立避雷针与电气装置带电部分及电气设备接地部分和构架接地部分的空间距离为：
Sk?0.2Rch?0.1h
同时，独立避雷针的集中接地体与变电站接地网之间的地中距离应为： 两式中，
RchSd?0.3Rch
Sk为防雷电过电压的冲击接地电阻值， Ω ；为防雷电反击的空间距离，m；为
Sd防雷电反击的地中距离，m；h为避雷针上用来校验反击的高度，m。 （3）35KV变电站接地设计
该35KV变电站主变压器容量2500kV·A，电压为35/10.5kV，中性点不接地，经消弧线圈接地。最大运行方式下，低压母线三相短路电流为4.25kA，单相短路电流为10.8kA。低压侧主保护动作时限为0.7s。变电站范围为长为50m,宽为40m。
变电站电源进线为一回35KV架空线路，导线型号为LJ-95，3km长。电源变电站35KV母线最大运行方式下短路容量500MV·A，单相接地电容电流为15A。35kV出线继电保护动作时限为1.4s。功率因数要求不小于0.9。
1.5m
垂直接地体；
水平接地体及均压带；
接地线
低 压 配 电 室 工 具 间 变 压 器 室 值 班 室 高压配电室 1.5m 图3-18 35/10.5KV变电站接地网示意图
最热月平均温度27.9oC，最热月平均最高温度31.9oC，极端最高温度38.9oC，极端最低温度-9.4oC，最热月地下0.8m深处平均温度27.2oC，年平均雷电日数40日/年。土壤电阻率2×104Ω·cm，中等含水量，土壤热阻系数80C·cm/W。
接地设计步骤如下。
①接地电阻要求值 因为中性点不接地、经消弧线圈接地，仅供高压电气装置接地保护用时，要
Rd?250Io
求 ，
Rd?10Ω
②确定土壤电阻率 考虑季节变化，土壤电阻率应乘以季节系数??1.3，所以最大电阻率为：
??2?10?1.3?2.6?1044Ω·cm
③选择接地体及确定接地装置型式 选角钢L50×50×5，长3.5m做垂直接地体；并选扁钢40mm
×5mm做水平接地体，构成以垂直接地体为主的复式接地装置。
接地装置在距变电站建筑物外墙1.5m处，呈环路闭合的长孔型布置，中间加一条均匀带。垂直接地体间距取6～7m，沿闭合环路垂直打入地中，上端用扁钢连接，扁钢埋地0.5～0.7m。高、低压配电装置角钢基础及变压器底部钢轨均通过不少于2根的接地线连接到接地装置上。变电站各室出入口敷设帽檐式均压带或铺设沥青路面（变电站无自然接地体）。
④接地装置计算
1）单根垂直接地体的接地电阻
Rcd??2?lln4ld?2.6?102
2?3.14?3.5ln4?3.50.84?0.05
=68.72Ω
2）初定垂直接地体根数，确定屏蔽系数 因闭合接地装置的周长L=[(1.5×2+50)+(1.5×2+40)]×2=192m，接地体间距a=6～7m，故垂直接地体根数约为 n`=L/a=32～27.5根
实取 n=30 根
??0.6 按n=30及a/l?2，查得c
⑤接地装置的接地线（即连接扁钢）热稳定性校验
Smin?IjdCtd?2
10.8?107030.7?129.6 mm2
实选接地线40×5=200mm>Smin 合格 ⑥防雷接地
35KV变电站用独立避雷针, 避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离大于3m, 变电站电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网, 水平接地极采用扁钢50mm×5mm, 垂直接地极采用角钢50mm×5mm, 垂直接地极间距5m～6m, 主接地网接地装置电阻不大于4Ω, 主接地网埋于冻土层1m 以下。人工接地网的外缘应闭合, 外缘各角应做成圆弧形。
5、接地网的腐蚀
由于地网腐蚀引起的安全事故屡有发生,如接地引下线断开使高压运行设备处于无接地状态,地下主网腐蚀断裂使地网分割成几块,发生接地时使二次设备烧坏等。另外,由于地网属隐蔽工程,埋于地下后不易检查、修复等,因此,从设计的角度应加大对地网腐蚀的调查研究,以便有利于系统的安全运行。一般变电所的设计年限按25～30年考虑,但地网的实际安全寿命只有10～15年左右,与变电所的设计年限极不配套。加之,由于系统容量的增加,短路水平的提高,腐蚀后的地网更不能满足安全运
行的要求。
接地网的防腐设计接地网的材料一般为扁钢和圆钢,其腐蚀状态应根据变电所当地的腐蚀参数进行计算。但一般情况下其腐蚀参数很难测定。因此,在工程设计没有实际数据时(参见表1： 接地线和接地体年平均最大腐蚀速度(总厚度)土壤电阻率(Ω.m)腐蚀速度(mm/a)扁钢圆钢热镀锌扁钢50—300 0.2—0.1 0.3—0.2 0.065 >300 0.1—0.07 0.2—0.07 0.065)。在计算时,还应考虑不同敷设部位腐蚀情况不同的影响,可参考表2有关数据。（表2采用扁钢接地网的年腐蚀率接地网部位水平接地体设备引下线电缆沟中的接地带年腐蚀率mm/a(总厚度)0.1～0.12 0.2～0.3 0.47）。对于一般变电所地网的设计年限不应小于30年,对于重要枢纽变电站的地网寿命应按50年考虑。这两种情况都不大于规程规定的设计年限,但更接近于实际。关于地网材料的选用问题,常规选用扁钢和圆钢两种,相同截面的扁钢与圆钢与周围土壤介质的接触面不一致,扁钢约为50%左右,但由于其腐蚀机理不完全一致,腐蚀结果基本上一致。这从陕西电网和青海电网地网腐蚀调查中已得到确认,而且规程中也提供了不同的腐蚀数据。因此,关于接地材料选用扁钢还是圆钢没有很大差别。关于防腐的设计问题,一般应考虑在设计年限内,采用热镀锌材料。 6、接地网敷设深度
接地网敷设深度对最大接触系数的影响最大接触电势是地网设计中的一个重要参数,地网设计的问题之一就是如何降低地网的最大接触电势。地网的接触电势的最大接触系数Kjm与地网的埋深有如图2所示的关系。从图2可以看出,接地网的埋深由零开始增加时,其接触系数是减少的,但埋深超过一定范围后,Kjm又开始增大。这是因为地网图2 最大接触系数Kjm和埋深h的关系曲线(接地网面积A=40×40m2,接地体直径d=0.01m,网孔个数n=400个)敷设深度的不同,在网孔中心地面上产生的电场强度的变化决定的,引起网孔中心地面与地网之间产生的电位差不同。当埋深增加到一定深度后,电流趋向于地层深处流动,地面上的电流密度越来越小,因而网孔中心地面与地网之间的电位差又开始增大,因此,规程中规定的敷设深度是合理的。
敷设深度对接地电阻的影响目前所遇到的变电所一般都是处于季节性冻土地区。如按规程规定,将地网敷设在0.6m深度时,冬季将使地网处于冻土层中。由于土壤冻结后其电阻率将增大为原来的3倍以上,对地网接地电阻有一定的影响。目前采用的地网是以水平接地线为主边缘带有垂直接地极的复合型地网,冬季垂直接地极大部分伸于下层非冻结土壤中。此时土壤结构可以等效为两层电阻率不同的土壤结构。有研究表明,对于处于双层土壤介质中的垂直电极,其各部分的散流密度与周围介质的电阻率成反比,除了在电极尖端处,具有ρiJi=常数(其中Ji为处于电阻率为ρi土壤中的电极部分的散流密度)。此时,当电极有一部分进入下层土壤时,整个电极的散流电阻将主要取决于下层土壤。此时地网的接地电阻也将主要取决于地网的非冻结土壤。因此,在季节性冻土地区,采用这种带有垂直接地极的复合型地网是有很大的优点的,如果在冬季由于土壤的冻结,而对接地电阻没有很大的影响时,就没有必要把地网都埋于冻土层以下。将地网埋于冻土层以下,对地网的接地电阻来讲肯定是有利的。如果结合变电所基础的开挖敷设地网还可以,如果冻土深度为2m,如大武变电所等最大冻土深度为2.4m,单纯为地网敷设,将使工程开挖土方量大大增加,施工困难。工程造价也随之上升。规程中还规定,接地电阻应满足一年四季变化的要求,这在实际工程中很难做到,冬季土壤的冻结对接地电阻肯定有影响,但可通过其安全要求的各种因素进行综合比较,合理控制。因此,在工程设计中应合理的确定地网的埋设深度。
7、关于接地引下线
发生接地短路时,首先通过接地电流的就是设备接地引下线。
接地线截面的热稳定校验根据热稳定条件,接地线的最小截面应符合下式要求:S≥Igt/c式中:S——接地线的最小截面mm2Ig——流过接地线的短路电流稳定值Ac——材料热稳定系数(钢c=70)t——短路等效持续时间s对于引下线可按上式校验,对于主网,考虑主网的分流作用,可按上式的0.7倍考虑。关于短路等效持续时间的取值问题,也是近年来引起争论的问题之一。t值取值的合理与否,对材料使用量有较大的影响。目前各类变电所保护配置不同,是否考虑主保护失灵,采用后备保护动作时间,以及主保护拒动与接地短路同时发生的概率等,都是值得探讨的问题。参照有关方面的规定及专题研究,建议对于100kV变电所,取t=1.0s。其次,主网的截面略小些也比较合理,这也是合理设计地网的一种措施。 接地引下线设计应注意的几个问题：
（1）接地引下线应就近入地,并以最短的距离与地中的主网相连。设备引下线不应与电缆沟中的通长扁钢连接,因其敷设于电缆沟内壁表面的混凝土上,不起散流作用。发生短路时,易造成局部电位升高,引起电缆绝缘破坏等。
（2）带有二次回路的电气设备如CT、PT等,为减小接地引下线的阻抗,保证与主网可靠连接,应采用两根截面相同的,每根都能满足热稳定和腐蚀要求的接地线,在不同的部位与主网连接。 （3）加强主控室及弱电系统与地网连接的可靠性。
（4）不得使用钢筋混凝土电杆中的予应力钢筋作为主要引下线。
3.6 变电站弱电设备防雷措施
（1）采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小。
（2）改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。
（3）改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。 （4）除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。
（5）所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网。
（6）在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
四、结束语
变电所是电力系统防雷的重要保护设施,如果发生雷击事故,将造成大面积的停电,严重影响社会生产和人民生活。因此要求变电所的防雷措施必须十分可靠。根据变电站防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性，及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应雷电防护措施，保证变电站设备的安全稳定运行。
五、参考文献
1.《防雷与接地装置》 沈培顺编 化学工业出版社 2.《电气工程基础》 冯建勤编 中国电力出版社
3.《电力系统及电气设备概论》 刘柏青编 武汉大学出版社 4.《35kv变电站模式设计》 中国电力出版社
5.《变配电所及其安全运行》 谈笑君编 机械工业出版社