接地系統(tǒng)在變電所的重要性

王虎 劉波 張鵬

摘 ? 要：接地系統(tǒng)在變電所中發(fā)揮著重要作用，可以保障員工人身安全、保護(hù)變電所設(shè)備，避免變電所受到雷電影響，讓變電所穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定?；诖?，本文通過(guò)分析接地系統(tǒng)的重要性，進(jìn)一步研究了接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化措施。以期通過(guò)對(duì)接地系統(tǒng)的優(yōu)化，保證接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，讓變電所更穩(wěn)定的提供服務(wù)，維護(hù)電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：接地系統(tǒng) ?變電所 ?設(shè)備接地 ?線路保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM862 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（c）-0034-02

變電所中的接地系統(tǒng)看起來(lái)十分簡(jiǎn)單，但是其結(jié)構(gòu)構(gòu)成十分復(fù)雜，關(guān)系到系統(tǒng)和設(shè)備的安全，影響著員工人身安全，接地系統(tǒng)安全穩(wěn)定決定著系統(tǒng)安全性，近些年來(lái)，我國(guó)不斷擴(kuò)大供電面積，變電所功能更加豐富，需要利用安全穩(wěn)定的接地系統(tǒng)保證變電所安全運(yùn)行。因此研究接地系統(tǒng)的重要作用對(duì)于電力系統(tǒng)有著重要價(jià)值，有助于提高電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。

1 ?接地系統(tǒng)的重要性

1.1 保障設(shè)備工作接地

變電所常出現(xiàn)接地問(wèn)題是由于設(shè)備接地和主地網(wǎng)存在不通或者接觸不良的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析后，設(shè)備接地和主網(wǎng)不通是由于下述原因造成的。主地網(wǎng)由于焊接未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，存在不牢固的問(wèn)題，造成焊接頭出現(xiàn)電焊情況，極容易斷開。變電所長(zhǎng)期運(yùn)行造成接地裝置出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，出現(xiàn)接地不通的情況。主地網(wǎng)接地引下線最容易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，腐蝕造成截面無(wú)法保證電流的熱穩(wěn)定。電纜溝接地線容易出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，尤其是焊接位置，串接設(shè)備接地引線導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)接地不通的情況。

對(duì)接地裝置進(jìn)行檢查，可以發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)埋設(shè)不慎，受到外界環(huán)境影響，導(dǎo)致接地裝置電阻出現(xiàn)不穩(wěn)定。若設(shè)備出現(xiàn)短路，地面跨步電壓相對(duì)較大，影響到巡視人員。若出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，上層土壤的含氧量相對(duì)較高，很容易出現(xiàn)吸氧的腐蝕問(wèn)題。接地線長(zhǎng)時(shí)間受到腐蝕，接地線、接地體受到腐蝕，難以保證其接地穩(wěn)定。若出現(xiàn)短路問(wèn)題，接地線被燒斷，會(huì)造成設(shè)備外殼攜帶反擊過(guò)電壓，對(duì)低壓二次回路反擊，造成事故擴(kuò)大。

1.2 保護(hù)接地設(shè)備

變電所接地系統(tǒng)可以保證設(shè)備保護(hù)得到接地保護(hù)，二次裝置外殼妥善接地，要避免接地網(wǎng)不同點(diǎn)上出現(xiàn)電位差造成誤動(dòng)作故障出現(xiàn)，互感器二次回路仍然只能利用一點(diǎn)接地。出現(xiàn)兩點(diǎn)接地主要是由于保護(hù)屏和控制屏分開接地，造成兩點(diǎn)接地。設(shè)備出廠時(shí)，斷路器外殼和電流二次回路形成連接，安裝過(guò)程中接地網(wǎng)和開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)連接[1]。變電所施工期間由于人為影響出現(xiàn)電流回路接地，電流二次回路由于絕緣接地，出現(xiàn)回路上的兩點(diǎn)接地。兩點(diǎn)接地形成時(shí)，由于電流二次回路使用電纜進(jìn)行連接，若接地網(wǎng)受到雷擊電流或者形成短路電流，會(huì)造成屏蔽層燒毀，屏蔽層內(nèi)有電流流過(guò)，芯線會(huì)出現(xiàn)干擾信號(hào)。

在電流二次回路中，若電流線圈兩側(cè)都設(shè)置接地點(diǎn)，接地點(diǎn)形成并聯(lián)回路，造成電流線圈的短路故障，讓電流線圈上的電流明顯減少。若出現(xiàn)接地故障，接地兩點(diǎn)由于零序電流和電位差，電流線圈出現(xiàn)大量額外電流，經(jīng)過(guò)電流線圈和電流互感器兩者電流差異，造成不正確保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)造成不準(zhǔn)確計(jì)量，造成安全事故的發(fā)生。

2 ?接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 土壤電阻率

接地設(shè)計(jì)中，要收集土壤資料，在標(biāo)高地表及以下土壤電阻率，依據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)土壤電阻率進(jìn)行估測(cè)。

2.2 接地裝置

2.2.1 接地裝置截面

短路電流系統(tǒng)中由于單相接地電流值相對(duì)較大，確定接地體時(shí)要對(duì)熱穩(wěn)定性加以校驗(yàn)。依照計(jì)算情況，工程要使用橫截面積不小于173mm2的接地鋼材，使用不小于63mm2的銅材。扁鋼鍍鋅后壽命可以達(dá)到25～30年，但是地面和屋內(nèi)的接地線要使用防腐措施。短路電流連接接地線進(jìn)入到接地體之后，經(jīng)過(guò)接地線的并聯(lián)到地面，接地體截面不能小于75%的地線截面?？紤]到大氣和土壤的腐蝕影響，一般情況下余出20%裕量?？紤]到接地線腐蝕，可以確定接地線適宜選擇扁鋼，垂直接地體要選擇2.5m長(zhǎng)度的φ25銅棒。

2.2.2 接地布置形式

變電所中的接地裝置要充分使用接地體，使用自然接地體的接地電阻無(wú)法滿足接地要求，安裝人工接地體。變電所需要增加人工接地體，敷設(shè)水平人工接地網(wǎng)，保證人工接地網(wǎng)之間的銜接。為了減少接地電阻，需要依靠大面積接地體，通過(guò)減少接觸電勢(shì)，減少接地電阻的方式。變電所敷設(shè)人工接地網(wǎng)，要將外緣做成圓弧形狀，埋0.6m深。等距位置設(shè)置接地網(wǎng)，由于鄰近效應(yīng)和端部效應(yīng)，讓導(dǎo)體流散步均勻，接地網(wǎng)中部位置流散電流相對(duì)較小，邊角位置流散電流快速增加，接地網(wǎng)地表電位出現(xiàn)明顯的分布不均，在中心位置和邊角位置出現(xiàn)電勢(shì)差。若不等距布設(shè)接地網(wǎng)，電流密度分布增加，減少了邊緣導(dǎo)體電流泄露，讓導(dǎo)體上的電流均勻分布，讓網(wǎng)孔電位保持一致，減少跨步電壓以及接觸電壓。將接地裝置設(shè)置為閉合環(huán)狀，避免接地網(wǎng)流過(guò)不平衡電流，在接地裝置周圍出現(xiàn)跨步電壓，造成安全事故。

2.3 設(shè)備接地

在變電所中發(fā)電機(jī)座、金屬底座以及封閉母線上，都需要鋪設(shè)對(duì)應(yīng)的接地線，箱式變電所外殼、高壓電抗器等要安裝接地端子。GIS接地線的地母線要設(shè)置兩端接地線，和變電所接地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接，接地線需要和母線連接。若母線較長(zhǎng)，另加接地線，保證其同接地網(wǎng)相連接。接地線和接地母線需要使用螺栓形成連接，使用防腐措施保證接地線的完整[2]。此外變電所屋頂也要設(shè)置雷電保護(hù)裝置，若屋頂安裝了金屬結(jié)構(gòu)，需要將金屬部位進(jìn)行接地處理。

2.4 變電所接地系統(tǒng)的優(yōu)化措施

2.4.1 嚴(yán)格控制接地施工質(zhì)量

優(yōu)化接地系統(tǒng)需要從控制接地施工質(zhì)量開始，接地施工期間，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求展開施工，在接地扁鋼中間控制焊接的面積，避免出現(xiàn)電焊的情況。必要位置還需要增加一根焊接圓鋼，圓鋼長(zhǎng)度要超過(guò)其直徑12倍。在接地系統(tǒng)的拐彎位置要使用高溫對(duì)其加熱。經(jīng)過(guò)高溫加熱之后，鋼鐵界面出現(xiàn)明顯的變化，但是仍然不能保證其通流量，很容易就出現(xiàn)薄弱區(qū)域。要避免焊接設(shè)備和地下線形成串接，避免地線斷開，串接設(shè)備出現(xiàn)失地。

2.4.2 保證接地設(shè)備得到連接控制

變電所設(shè)備接地引線要直接連接到地網(wǎng)扁鋼上，保證相近設(shè)備分別和主地網(wǎng)連接，避免出現(xiàn)兩者之間的搭接。同時(shí)接地引下線不能和傳動(dòng)部分有接觸，由于傳動(dòng)部分具有一定接觸分散性，無(wú)法保證故障電流的傳導(dǎo)。且傳動(dòng)區(qū)域經(jīng)常有人員在附近作業(yè)，若故障電流經(jīng)過(guò)會(huì)威脅到人員安全。接地引線絕不能使用預(yù)制水泥桿，由于內(nèi)部鋼筋和材質(zhì)不容易受到檢查，要使用專門的接地引線進(jìn)行連接。同時(shí)還需要注意對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐處理。

2.4.3 嚴(yán)格控制二次保護(hù)接地

對(duì)于二次保護(hù)接地設(shè)備要加強(qiáng)控制，通過(guò)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，檢查設(shè)備細(xì)節(jié)，從而保證接地系統(tǒng)的完整性。嚴(yán)格依據(jù)施工要求控制施工質(zhì)量，如電流互感器上二次回路，經(jīng)常安裝在配電裝置附近，經(jīng)過(guò)端子實(shí)現(xiàn)接地，對(duì)于電流互感器連接位置，要做好保護(hù)裝置，在保護(hù)屏上經(jīng)過(guò)端子排實(shí)現(xiàn)接地。對(duì)于電壓互感器的二次回路，使用控制室母線實(shí)現(xiàn)地網(wǎng)的接入，一般情況下，控制保護(hù)屏接地需要先完成全部連接，再?gòu)囊稽c(diǎn)和主接地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接。

3 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電所中接地系統(tǒng)發(fā)揮著保障設(shè)備工作接地、保護(hù)接地設(shè)備的重要作用。同時(shí)分析了接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要先預(yù)測(cè)土壤電阻率，再確定接地裝置，確定接地裝置截面和布置形式，保證設(shè)備接地。同時(shí)需要對(duì)變電所接地系統(tǒng)加以優(yōu)化，要嚴(yán)格控制接地施工質(zhì)量，保證接地設(shè)備得到連接控制，嚴(yán)格控制二次保護(hù)接地。

參考文獻(xiàn)

[1] 張義，蔡漢生，賈磊，等.高速鐵路綜合接地系統(tǒng)對(duì)牽引變電所接地阻抗測(cè)量的影響[J].高電壓技術(shù)，2019，45（3）：723-729.

[2] 張寅川.變電所設(shè)計(jì)中的接地變、消弧線圈與自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)探析[J].工程技術(shù)研究，2017（9）：239-240.