变电站接地网论文

变电站接地网论文（通用12篇）

变电站接地网论文 篇1

0 引言

变电站接地装置是维护站内大型电力设备及运行人员安全的可靠保证与重要措施[1]。当发、变电站遭受雷击或者系统短路故障后,如果站内接地网接地阻值偏高或者材料、结构布置不合理,不仅会使得变压器等重要电力枢纽设备承受过电压造成绝缘破坏的危险,还将造成变电站内外一定区域内的电位偏高,给运行人员的人身安全带来潜在的威胁[2,3]。因此,在变电站接地网的设计及改造时,除了关注变电站接地网的接地电阻值以外,应该综合考虑材料本身对大型接地网的潜在影响。根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压[4]。

国内现行变电站接地网一般以扁钢、镀锌钢最为常见,虽然钢材料成本较低,但钢材料耐腐蚀性差的缺点使得接地网多次测量、检修、改造等二次投入增加[5,6]。近年来,为减少变电站接地网钢材料的腐蚀造成的全寿命周期成本的追加,材料成本较高的铜、铜包钢等接地材料也开始逐渐投入使用。

本文从变电站接地网铜、钢以及铜包钢接地材料实际应用存在的问题出发,对比分析了铜、钢以及铜包钢接地材料腐蚀及运行维护情况,采用CDEGS计算软件[7]对比分析了典型接地网设计中不同土壤条件和不同接地网面积下,铜、钢接地材料在接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的具体差别,为接地网的优化改造提供一定的参考。

1 变电站接地材料的腐蚀

从实际调查情况来看,我国变电站接地网仍以镀锌钢作为主要的接地材料,在一些土壤条件比较差、腐蚀性较强的新建变电站,已经广泛使用铜和铜包钢(镀层厚度一般在0.25 mm以上)接地材料从国内外研究情况来看,铜的耐腐蚀性一般为钢的4倍以上,尽管铜接地网一次建设投资高,但基本可以做到免维护[8]。镀锌钢或者普通钢接地材料易受土壤腐蚀,个别地区使用5～7年腐蚀已近一半,近年来我国出现多起由接地网腐蚀问题酿成的安全事故,如1981年广东员村220 kV变电站、1986年广西合山电厂110 kV开关站、1989年南京热电厂、1985-1986年湖北省胡集、潜江、武钢等3个220 kV变电站、1994年四川华莹发电厂、2009年六安牵引变电站等都曾因变电站接地网腐蚀引发大面积停电,损失严重[9]。

文献[10]给出了镀锌钢和铜包钢接地体的耐腐蚀性能对比,试验结果说明在该土壤条件下铜包钢能显著改善接地体腐蚀,而镀锌钢防腐性能较差实际施工应注意到,铜包钢接地材料在施工时应避免电镀层的破损,否则将形成局部化学原电池加速内芯钢材料的腐蚀。本文对几种接地材料在变电站应用时的接地特性做简要对比分析

2 土壤电阻率对几种接地材料特性的影响

根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压。因此,本节运用CDEGS接地计算软件对不同土壤条件下铜、钢接地网的接地特性进行对比分析。

计算选取的比接地材料电磁参数分别为黄铜、45号钢和不同直径的石墨复合接地材料,各接地材料的电磁参数及直径尺寸如表1所示

假设发、变电站采用面积为100 m×100 m,接地网网孔为10 m×10 m,地网埋深为0.8 m。选取某一边角点为注流点,入地电流取工频1 kA。变电站土壤电阻率分别取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m以及1 000Ω·m。计算结果如下:

2.1 接地电阻对比

表2列出了铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表2可知铜接地材料的接地电阻小于钢及铜包钢材料,且三者差异随着土壤电阻率的增大而减小。这种差异性主要来自于接地材料自身电阻率的不同,随着土壤电阻率的增大,其影响呈降低趋势,这也说明在高土壤电阻率地区仅更换接地材料的降阻效果不明显。

2.2 网内电位差及电位差百分数对比

接地网网内电位差反应了接地网的散流能力,过高的网内电位差使得低压设备的绝缘破坏危险性增大,对比不同土壤条件下的铜、钢接地网的网内电位差如表3所示。

由表3可知,随着土壤电阻率的增大,不同接地材料的网内电位差在数值上均呈现出上升趋势。这是由于土壤电阻率越低,接地体中的电流越容易散流到土壤中,各点电位差越均衡,网内电势差也就越小。随着土壤电阻率的增大,石墨复合接地材料与其他接地材料网内电位差的差异减小。

接地网网内电位差百分数直观地表征接地网各测量点的电位变化梯度,铜、钢接地网电位差百分数对比如图1所示。

由图1可知,相对于铜接地网,钢接地网的网内电位差变化幅度较大,这也说明铜接地体由于电阻率低、磁导率相对较小,电流更容易散流到土壤中,使得网内各点的电位相对平均。

根据以上分析可知,针对散流性相对较差的钢接地网,需根据变电站重要电气设备的安装位置对接地网进行优化,避免网内电位差对于电气设备绝缘的潜在破坏性显得尤为重要。当钢接地网网内电位差较大时,一般可采用增设接地网均压带,在电位极大点设置垂直接地体等优化措施改善接地网电位分布。

2.3 接触电势对比

接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边,距设备水平距离0.8 m,人手触及设备外壳时,手与脚两点之间呈现的电位差,是衡量接地网保障变电站运行人员的重要指标。表4列出铜、钢以及铜包钢组成的接地网在不同土壤条件下接地网的最大接触电势。

由表4仿真计算结果可知,在接地网某一边角注流的前提下,接地网最大接触电势均出现在了4个边角沿45°角外延方向上。其中铜材料接地网散流性能优于钢和铜包钢接地网,其最大接触电势小于钢和铜包钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,这种差别呈现出下降趋势。需要指出的是,接地网的接触电势与注流点位置密切相关。仍以实例所示的接地网为例,改变边角注流点为中心注流点,几种接地材料接地网的最大接触电压均降低。

对于接触电压相对较大的接地网而言,除了防患于未然,加强边角处电气设备的绝缘水平外(如增设绝缘支架等措施,设置警示牌等等),具体到接地网的优化措施包括:在接地网边角处用圆弧形接地网代替直角形接地网,在边角的接地网网格增设接地体数量尤其考虑增设垂直接地体的数量,对于新建变电站接地网,采用非等间距接地网不仅能降低网内电位差,同时可以降低接地网的最大接触电压。

2.4 跨步电压对比

跨步电压是评估变电站接地网安全的重要指标,跨步电压与网内电位差密切相关,对比铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压如表5所示。

由表5仿真计算结果可知,当接地网采用边角注流时,铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压为4个边角外延方向上(计算时采用梯形跨步电位)。与接触电势相类似,铜接地网的跨步电压小于钢和铜包钢接地网的跨步电压,但随着接地网土壤电阻率的增大,三者之间的差别减小。这主要是由于低土壤电阻率下各接地网能够克服接地体的屏蔽效应能散流到接地网中心,随着土壤电阻率的增大,各接地网的散流能力减弱,使得电流密度多集中在接地网周边,从而使得四周的跨步电压增大。

一般对于变电站接地网而言,虽然跨步电压的危险性比接触电压的小,但对于跨步电压超标的接地网,仍要采取接地网优化措施降低潜在危险。如采用地面铺鹅卵石、增设水泥沥青绝缘路面,在人行道附近增设均压带等方式。

3 接地面积对几种接地材料特性的影响

除了土壤电阻率对接地网的接地特性有影响之外,接地面积也直接影响着接地网的接地特性。对于土壤电阻率较高的变电站接地网,一些扩大接地面积、更换接地材料的降阻方式往往不能达到预期效果,下面对不同接地网面积下,铜、钢以及铜包钢等接地材料的接地特性进行对比分析。

取变电站土壤电阻率为300Ω·m,变电电站接地网边长为50 m、100 m、200 m和400 m,网孔设置假设均为10×10 m,埋深均为0.8 m。选取中心网孔为注流点,入地电流仍取工频1 kA。

3.1 接地电阻对比

表6列出了不同接地面积的铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表6可知,在接地面积较小时,铜、钢及铜包钢接地材料的差距不大,随着接地网面积的增大,—三者的差异性增大,这是因为接地电阻有接地网本体电阻、土壤电阻以及接触电阻组成,接地网面积增大,从而使得接地体本体电阻对接地电阻的影响越大。

3.2网内电位差及电位差百分数对比

铜、钢以及铜包钢3种接地材料接地网的网内电位差对比如表7所示。

由表7可知,随着接地网面积的增大,三种接地材料在网内电位差数值上的差异性变大。另外从接地电位差百分数可以直观地表征这一变化。

由图2可知,不同材料的接地网的电位差百分数均呈现出先下降后上升的趋势。其原因主要是接地网面积增大使得有效接地面积趋于饱和,使得边角处的电流密度减小,从而与网内电势最高点的差值表现为上升趋势。

3.3 接触电势对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的最大接触电势对比如表8所示。

随着接地网面积的增大,铜、钢以及铜包钢接地的最大接触电压均降低。同时,随着接地网面积的增大,同样受有效接地面积趋于饱和的影响,各接地网最大接触电势的差异性呈现出明显差异性。

3.4 跨步电压对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的跨步电压对比如图3所示

由图3可知,随着接地网面积的增大,不同接地材料的跨步电压呈现出与接触电压一致的变化特点。随着接地网面积的增大,各接地网的最大跨步电压在数值上均减小,但与其他接地材料的相对差异呈增大趋势。

4 结论

本文从变电站常用接地材料如铜、钢、镀锌钢、铜包钢等接地材料的使用成本及腐蚀问题出发,对比分析了几种接地材料在不同情况下的接地特性,主要结论包括:

(1)钢或镀锌钢材料材料成本较低,但长期耐腐蚀性能不佳,铜或铜包钢接地材料避免因腐蚀造成的二次维护成本,铜包钢接地材料在施工时应保证铜镀层的完整性,避免加速腐蚀钢芯材料。

(2)在低土壤电阻率下,铜接地材料的接地特性优于铜包钢和45#钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,三者在接地电阻、网内电位差及梯度、接触电压和跨步电压等接地特性的差异性降低。应根据实际材料接地特性采取可靠的优化及改造措施。

(3)随着接地网面积的增大,不同的接地材料的有效接地面积趋于饱和,各接地特性之间的差别增大,铜接地材料的接地特性优势明显。

本文所述内容为变电站接地网的设计、接地材料的选择及接地网的优化改造措施提供一定参考。

参考文献

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[6]LEWICKI T F,FOWLER N L.The Effect of Corrosion Myths on National Electrical StandardsfJ].IEEE Transactions on Industry Applications,1993,29(5):1006-1011.

[7]DAWALIBI F P,XIONG W,MA J.Transient Performance of Substation Structures and Associated Grounding Systems[J].IEEE Transactions on Industry Applications,1995,31(3):520-527.

[8]银耀德,张淑泉,高英.不锈钢、铜和铝合金土壤腐蚀行为研究[J].腐蚀科学与防护技术,1995,7(3):269-271.

[9]周蜜.钢制接地网土壤腐蚀特性及评价技术的研究[D].武汉:武汉大学,2011.

[10]LINDSEY T.National Electrical Grounding Research Project Technical Report[R].The Fire Protection Research Foundation,2007.

变电站接地网论文 篇2

2011-05-09 不久前，本刊记者在防雷接地工程质量的调研采访中获悉，今年上半年，广西电网公司曾下发紧急通知，要求所属各供电局，电力开发有限公司对变电站接地网质量进行监督检查，并责令工程承包方在6月30日前完成整改。

7月中旬，编辑部收到读者提供的整改文件图片共7页。这份由广西电网公司生技部便函发出的《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》涉及到两家承包单位：广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司和广西南宁雷电防护有限公司（南宁地凯科技有限公司）。

起初我们认为，广西电网公司的整改体现了抓安全生产、重工程质量的积极姿态，也正好契合了本刊正在着手进行的防雷接地工程质量的调研采访。为此，我们先后查询到了广西电网公司的行政事务部、总经办、生技部等部门电话，希望对事情有更直接准确的了解。遗憾的是，我们多次拨通广西电网公司有关部门的电话，大多数无人接听，偶尔有人接听，也对我们想了解的情况茫然不知。无奈之下，我们分别向“通知”中涉及的两家公司了解情况，结果却出乎我们的预料。

地凯：与我无关

广西地凯防雷工程有限公司及时做出了回应，该公司在回函中指出：“通知”中所针对的公司应为广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司，“提到对我公司曾施工的工程进行测量，曾于2006年进行普查过，在我公司承接的二十多个工程中，只有柳州供电局220kV静兰变电站的电阻出现了回升，我公司已对现场进行勘测，因为地网地面全部种有甘蔗，无法检查地网是否遭受人为破坏或盗窃。我公司针对现场情况已向广西电网公司提交了整改方案。一旦广西电网公司同意该方案，我们将免费整改，直到满足客户要求为止。基于当地施工现场农民较难协调的情况，柳州供电局拟要求将接地电阻降至1Ω即可（原合同要求为接地电阻为R≤0.5Ω）。”

记者查阅了广西电网公司生技部便函“通知”，附件中列举了几个变电站接地网改造工程情况，其中第四项这样表述： “静兰变（电站）的接地网在施工投运前接地电阻为2.5Ω，后经广西南宁雷电防护工程有限公司（与电力开发公司签订协议）加装DK接地棒后，于2002年11月1日进行了接地电阻的测试，接地电阻试验结果为：0.274Ω，测试报告变为符合设计要求。

2004年11月9日，广西电力试验研究院与柳州供电局共同对静兰变接地电阻进行了测试，测试得到的接地电阻为1.4Ω。

静兰变地网降阻协议书中，广西南宁雷电防护工程有限公司保证10年，柳州供电局向开发公司（黄瑜）反映过，但不见回复。

柳州供电局于2006年自行安排资金约20万元对接地网进行了改造。”

迪祥雷：疑遭“暗算”（小题大做？）

记者也与广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司总经理杨丹取得联系。杨总起初对本刊记者对此事的关注非常吃惊，“这点事情值得在杂志上报道吗？”他怀疑是有人在幕后指使，借题发挥，恶意炒作。他认为，如果仅仅是几个工程质量未达到合同指标而要求整改，事情何至于这么复杂？“一个生技部的便函文件，按理说只针对内部整改，为什么湖南电网公司和海南电网公司也都收到？”杨丹说，“我们做了上百个工程都验收合格了，有两个工程还没验收怎么就叫质量不好？施工质量差？即使是一两个工程有问题，也只占总数的1~2%，何况还没整改！”

因为这份便函“通知”作怪，导致参与竞标的地凯公司和迪祥雷公司在海南电网公司文昌宝邑110kV变电站地网投标中，双双落马。

与此同时，在与迪祥雷公司合作的广西来宾东糖纸业有限公司也先后六次收到便函“通知”文件（只有正文，没有附件），但并未损害与迪祥雷公司的信任和合作。

东糖公司收到的便函摘录，另一版本的便函摘录

在杨总看来，发函者用意很明显，就是要毁掉信誉，阻碍其业务开展。他说：“我们竞争来的工程已竣工，接地电阻是0.28Ω，而设计要求阻值是1Ω。东糖公司领导认为这个结果是相当好的，历年来均无这样低的阻值。半年来下雨打雷均没有雷害事故。”杨丹认为，良好的接地电阻，给客户带来了经济效益，东糖公司领导表示，“二期工程还是用我们的产品”。杨总坦言，目前在工程中采用的关键产品——离子接地棒是自主专利产品，在许多工程项目中运用，效果非常明显。目前在国内的防雷接地方面，地凯和迪祥雷两家是很好的。

迪祥雷有话要说

8月10日，广西迪祥雷防雷工程有限公司给本刊发来回函“说明”，对“通知”的指责进行了申辩。

“说明”指出，广西电网公司生技部便函[桂电生函（1007）41号]《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》中所列出的“广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司在公司系统多个变电站接地网建设、改造工程中施工不规范、施工质量差的事实”只有附件中的4个工程，而其中第4个工程是由广西地凯防雷工程公司施工的，“是真正的不合格，是柳州供电局花20万帮他们整改”！

回函对涉及迪祥雷公司的三个变电站接地网改造工程情况一一作了申辩。（1）关于北海供电局110kV翁山变电站接地改造情况 “通知”附件：

翁山变电站是2004年8月投运的110kV变电站，原设计的接地网的接地电阻设计值0.5Ω，实测值1Ω，不符合设计要求。南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司在原地网外围采用电解地极组成新的接地网与主地网连接以达到设计要求，但经查，竣工后的接地网没有提供地网改造竣工图。

2006年5月，南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司对翁山变电站使用了电解地极的接地网进行了开挖并做了处理，2006年6月申请进行验收。该公司提供的试验数据表明地网接地电阻已低于设计要求的0.5Ω，并要求北海供电局按照其提供的测试方向进行测试，北海供电局测试人员未予以采纳。测试前，北海供电局对整个翁山变电站的防雷设备进行了导通测试，结果发现电解地极与主地网没有连接，反而有两基独立避雷针与主地网连接了。南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司随时后再次对地网进行处理，处理后北海供电局组织了接地电阻复测，结果0.95Ω，仍未符合要求。”

迪祥雷公司的说明：

北海翁山110kV变电站2004年8月21日验收测试报告实测接地电阻0.48Ω小于设计要求0.5Ω，合格验收。2006年5月28日北海供电局实测，在验收合格方测试结果为0.463Ω，同时又在电流级与电压极的另一方向测电阻为0.691Ω，他们只认电阻大的方向（的结果），这与验收方向不一致。

2007年7月11日上午9时，由北海供电局测试队测试，结果是在三个方向测了四个点，第一点R=0.375Ω，第二点0.263Ω，第三点0.287Ω，第四点0.6105Ω，他们说他们自己测的不准，请以中试所测量为准。

（2）关于柳州供电局阳和变电站接地网改造情况 “通知”附件：

110kV阳和变接地工程由2个施工单位完成，建筑部分为博阳公司施工，完成后初步测试的接地电阻值为2.5Ω。之后由广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司进行的DXL离子列阵电解地极深埋施工（与电力开发公司签的合同），施工过程有监理见证，事后迪祥雷公司说没得0.56Ω(未见报告也没有监理人员证明)。

2007年1月20日由广西电力试验研究院、柳州供电局、迪祥雷公司、监理单位共同选择测试路径并进行测试，测得接地电阻值为1.89Ω，和迪祥雷公司自测数据相比差别很大，对此迪祥雷公司认为是测试的方位（向）不同造成的。启委会要求迪祥雷公司合同进行整改施工。

几天后迪祥雷公司说已整改完毕复测，监理人员询问迪祥雷公司进行了什么内容的整改，是如何进行的。回答是对DXL离子列阵电解地极进行了浇水。监理人员认为整改不力，没必要安排复测。但柳州供电局和试研院还是在2007年2月8日再进行测试，测试结果与20日数据没有实质性的变化。启委会要求迪祥雷公司与设计部门联系后按设计修改意见进行整改施工。

迪祥雷公司的说明：

阳和110kV变电站6月26日测得接地电阻0.86Ω、0.87Ω、0.88Ω。他们没再组织测量。

（3）关于河池供电局100kV寻田变电站接地网改造情况 “通知”附件：

“河池供电局进行新建110kV寻田变电站常规地网的中间验收及调试时发现主地网及独立避雷针接地网敷设均满足有关要求，变电站接地电阻2.1Ω，随后南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司对该站进行电解地极的安装（其隐蔽工程及接地网测量均未通知河池供电局参加验收）。

2007年3月12日，河池供电局在进行寻田变电站的竣工验收时发现变电站的四基独立避雷针针均与主地网接通，检查发现电解地极安装单位（南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司）没有按照主地网设计图纸施工，擅自将四基独立避雷针接地网与主地网接通，施工前未将设计施工方案报送有关单位审查确认。”

迪祥雷公司的说明：

6月27日，我们对寻田110kv变电站进行接地电阻自测，两个方向分别测得0.91Ω、0.84Ω。他们朝第三个方向测出1.7Ω，因为第三方向是上坡而且加大了对角线长度由100m→135m，电流极是650m，电压极400m，增大了n值（n = 0.615 ＞ 0.5~0.6）。

是有意刁难还是方法差异？

迪祥雷公司的“说明”中还表达了对广西电网公司在地网验收测试中的不满。“电流极长度，电压极长度，上坡方向并没有征求我们意见，……我们认为这样挑剔是很难共事的”，迪祥雷公司主张验收时只测一个方向，也就是验收报告中所提到的方向，或是建设时甲方测的接地电阻方向，也就是接地工程中土壤改良方向。在一个地网工程中，四周的土壤电阻率不一样，为了降低工程造价，必然选择土壤电阻率较低的地方进行地网改造。

从上面的对照中不难发现，双方的分歧主要集中在接地电阻的测量方法和接地电阻的数值选取上。迪祥雷公司认为，接地电阻的测量，应该在地网改造的方向进行，不应该四个方向都测量……如果在地网改造的方向测量是合格的，就应该验收合格。但广西电网公司在测量上要求在不同的方向进行，“接地电阻测量时不要按照……指定的方向进行测量，宜进行两个以上不同方向布线的测量”。

为此，记者请教了几位在防雷接地方面的资深人士。专家评述

梅忠恕（云南电力公司原副总工程师）：

甲方的要求是有点不合情理。要在四个方向上测量，不知这四个方向是指东南西北四方？是90度正方向，还是允许小于90度或大于90度？如果某一方向由于地质原因无法打辅助接地极，又如何办？因此，我认为，这样的要求是不切实际的，不能接受的。我从来也没有见到过如此要求的。

如果严格按测量接地电阻的要求测量，应该说，在任何方向的测量结果的误差都是在允许范围以内的。

对于使用三极直线法的测量方法和数值选取，我们摘取梅忠恕先生在《如何准确测量接地电阻》一文中有关论述：

三极直线法是接地电阻测试中使用最多和最普遍的方法，测试时被测接地网

1、电压辅助极

2、电流辅助极3三点（极）按一直线布置，如图１所示。

E 测试电源 A 电流表 V 电压表 1 被测接地装置，2 电压极，3 电流极 D 接地网最大对角尺寸，d13 接地网到电流极的距离 d12 接地网到电压极的距离，d23 电压极与电流极的距离

图１ 三极直线法测量接地电阻的接线

怎样获得准确的零电位点，是测准接地电阻的关键。

通常是采用试探法找寻大地零电位点的准确位置。其方法就是在三极连成的直线上，在比表1所列α的范围稍大的区域内，例如(0.5～0.7)d13范围内，以d13的3%为间距，连续打5～7个电压辅助极，进行5～7个点的测量。在具体操作上，可以打一点测一点，拔起电压极再打下一点位，测下一个数据。对于电压极的每一个点位，可以测得一个接地电阻值。

表1 在不同的d13距离下满足测量允许误差的α值范围 允许测量误差δ%下列d13距离下的α值范围 5D

3D

2D 50.56～0.670.59～0.650.59～0.63 100.50～0.710.55～0.680.58～0.66 注：D为接地装置最大对角长度。接地电阻测试结果的判断方法是：以接地电阻为纵坐标，以距离为横坐标，将测得的几个接地电阻值描绘在一张坐标图上，形成一条接地电阻的曲线。如果其中有至少三个电阻值的连线趋势走平，那这个位置对应的接地电阻值就是其准确值。不绘图也可直接判断，在所有测得值中，如果有三个以上电阻值之间相对误差小于3%时，就取这几个值的平均值为最后的测量结果。

要准确测量接地电阻，辅助电流极距被测接地装置的距离d13不能太小，至少应大于接地装置最大对角尺寸的3倍以上。电压极的位置在0.618倍d13处，但测量时应前后移动电压极5～7个点位，测得5～7个接地电阻的数值，选择其中至少三个相互误差小于3%的数据，取其平均值为最后的测量结果。

潘忠林（福州大学客座教授、硕士导师）：

接地电阻的测量，在条件许可的情况下，宜进行多点测试，然后取几个点的测试结果平均值作为接地电阻的值。“如果是真正合格的地网，正常情况下，无论从哪个方向测试，测试结果的误差都应该在允许范围之内。至于地网外的土壤电阻率高低对地网的接地电阻影响不会太大，因为我们测量的是改造过的接地网的接地电阻。在多点测量中，对于某个测试点偏差很大的特殊情况，可能是测试方法（仪表）、地下有异物等因素造成，解决的办法是在该点附近重新测量一次”。

测量应该避开附近的电磁干扰，尽可能在夜深人静的时候测量。谢琦（湖南电信电磁防护支撑中心主任）：

接地电阻的测量没有绝对的实际意义。在实际工作中。测量接地电阻值只是作为每年的测试比对数据，如果没有突变，认为地网是可靠的。因此，在测量接地电阻时，没有必要斤斤计较从几个方向测试。

对于接地电阻值较小（小于1欧）的地网测试，利用通信现有的摇表、钳表都不能测试其准确值，必须采用大电流注入法。如果是要我来评判，我会先利用数学计算的办法进行评估，如果评估结果在任何一个方向上得到测试验证，则认为是符合要求的。

另外还有一个折中的办法，就是在地网的几个不同方向分别测试，将其算术平均值作为地网的接地电阻值也是可行的。

后记

广西电网公司生技部便函《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》不仅对接地网工程承包方提出了严厉的指责，而且宣布暂停这两家单位在广西电网公司所属系统承包防雷接地工程资格。作为当事者，迪祥雷公司认为：即使取消其承包资格，也是迪祥雷公司与电网公司之间的事情；但电网公司内部下发的便函，按理只能在本公司内部发行，那么是谁将这一便函（甚至篡改）到处传播发布，把一件小事的负面影响甚至扩大到了省外？迪祥雷公司感到非常不解，并希望通过第三方检测机构对整改通知中提到的有关变电站地网改造工程进行检测，以求得客观公正的结论。

变电站电气一次主接地网设计分析 篇3

摘要：随着我国国民经济发展的不断加快，人们对电力的需求和服务质量要求也在不断的上升。因而在变电站建设过程中，就必须做好各项设计工作，才能从根本上确保变电站施工质量，进而为整个电网的安全运行奠定坚实的基础。基于此原因，本文对变电站电气一次主接地网设计的相关内容展开了探析，希望能为此提高变电站的设计质量。

关键词：变电站；电气一次；主接地网；设计

电气一次主接地网是变电站优质运行的核心支持，电气企业非常注重接地网的设计，以便达到变电站的规范标准。电力企业需深入分析变电站的实际运行，合理规划电气一次主接地网的设计，稳定变电站供配电的基础。电气一次主接地网的设计应以变电站稳定运行为标准，不断完善实际设计，为变电站提供可靠的技术支持，强化变电站的运行质量。

1、变电站电气一次主接地网设计的基础工作

变电站电气一次主接地网设计的基础工作，体现在两个方面，共同为变电站的接地网设计提供有利条件。第一，获取接地网设计的根本资料，包括设计参数与数据，设计人员在以往变电站运行的过程中，获得所需的历史信息，通过历史信息为接地网设计提出规划性设计，实际接地网设计需要到大量的数据信息，历史信息只能反馈以往的运行信息，还需进行相关的试验与测试，才可得出接地网设计的准确信息；第二，接地网设计并不是固定不变，设计过程中涉及到可行性原则，如果部分数据不适用于接地网设计，设计人员还需根据实际情况，核对参数信息，重新规划可用的技术指标，指标规划遵循变电站的技术政策，确保基础工作的標准性。基础工作在变电站电气一次主接地网设计中起到指导和支持的作用，为接地网设计提供实用信息，避免接地网设计时缺乏电力信息，影响接电气一次主接地网的设计效果。

2、变电站电气一次主接地网的方案设计

变电站电气一次主接地网的设计方案体现变电站的具体需求，结合接地网的布设，合理规划接地网的电阻率，最大限度满足变电站的需要。以某大型电力公司为例，分析其在接地网方面的设计方案，首先该公司合理布设地极，均为垂直分布，地极选用镀锌材质，避免接地网出现保护漏洞，该企业规定地极长度为 2.5 米，角度控制结合接地网的实际分布，最主要的是达到变电站的基础运行水平，垂直地极以组别分类，组间距控制在 5-7米即可，严格防止出现跨极分布；然后该公司实现深井保护，围绕变电站，开挖深井，深井内布设钢管，用于控制接地网的实际分布，稳定变电站与接地网的关系；最后连接接地网与变电站，重点是控制两者之间的设备连接，防止接地网漏电。

3、变电站电气一次主接地网的设计分析

电气一次主接地网中包含的项目比较多，重点分析在主接地线、勘测、技术和防雷四个方面。

3.1 主接地线设计

主接地线设计是接地网的一部分，关系到变电站的运行能力。主接地线设计主要为变电站内各项运行设备提供适宜的工作环境，以免出现干扰。接地网内的主接地线设计，需遵循低损耗、高效能的原则，重点是缩小变电站的运行面积，营造高效益的运行环境。

3.2 勘测设计

勘测设计以电气一次主接地网的现场设计为主，在勘测的状态下，实现网络敷设。因为接地网设计时，受到变电站所处环境的影响，特别是地质信息，导致接地网设计面临严峻的压力。电力企业将勘测设计中的电阻率分配作为主要内容，确保接地网电阻率的稳定性，以此来提高变电站的运行寿命。接地网受到土壤影响，干扰电阻率，会导致勘测设计不准确，所以电力企业需结合变电站接地网的设计方式，降低土壤电阻率，缓解接地网设计的压力。常见的降阻方式有：（1）利用砂质土壤代替勘测设计中的潮湿土壤，而且砂质土壤的电阻率普遍偏低，有利于接地网设计；（2）合理设计勘测深度，深层土壤内的电阻率相对低，防止勘测设计受到表层地质环境的影响，致使电阻率突增；（3）勘测设计中适当增设化学方式，利用化学反应，改善土壤本身的电阻率，促使土壤本身表现出低阻性；（4）外接方式，如果前几种方法都无法降低勘测设计中的电阻率，则需采取外接的方式，借助金属线疏导，分担土壤内的电阻率。

3.3 技术设计

电气一次主接地网设计需通过接地技术控制，确保变电站的工作方式，技术设计的目的明显，保护变电站的运行安全，既可以有效控制突发事件，又可以避免触电、火灾等风险影响。例如：某电力企业针对接地网的技术设计，采用接地装置配合，构成接地体，实现科学的设备接地，该企业将技术设计分为两类，第一是自然设计，通过连接接地网中的设备、接地体等，自然转化成接地网，自然设计的安全性能高，有利于提高接地网的优质性；第二是人工设计，此类设计在该企业中不常用，因为涉及较多参数设计和技术指导，容易出现技术失误，该企业利用自然设计不能满足接地网设计时，才会采取人工设计，将接地装置作为外置导体，埋入土壤内，充当接地体。

3.4 防雷设计

电气一次主接地网在变电站中发挥较大的保护作用，由于变电站与接地网的构成特殊，容易受到雷击强烈的冲击干预。以某电力企业的电气一次主接地网设计为例，主要分析该企业的防雷设计。该企业采用过电压防雷，控制雷电波的过电压冲击。在接地网的进线部分，布设避雷装置，在变电站的主变位置，侧方牵引母线，利用母线作为避雷装置的保护点，维护变电站的防雷效益，还可起到隔离的效果。防雷设计的过程中需找准中性点的位置，由此才可保障避雷器的准确安装，更好的发挥防雷设计的优势，体现接地网设计的效率。

4、结束语

电气一次接地网的合理设计有助于改善变电站的供配电环境，降低变电站的事故发生频率，稳定变电站的运行基础。电力企业需提高对电气一次接地网的重视度，不断优化变电站的设计管理，同时新时期的设计人员需要从变电站实际的工程情况为设计的立足点，认真规划变电站电气一次主接地网的设计方式，不断优化设计方案，提升变电站运行的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[5]李泽宏.浅谈变电站电气一次主接地网的设计[J].中国新技术新产品.2013（18）

变电站接地网设计探讨 篇4

一、站址地理情况分析

变电站站址位于融安县大将镇, 距离融安～板榄三级公路约20m, 站址区位于丘顶, 覆盖土层厚0.5m～2.6m, 厚度不大, 其下土层以完全风化及强风化泥岩为主, 土壤视电阻率分布如下表:

根据场地土质情况及勘测时的气象条件, 主接地网接地阻值时5m层土壤电阻率的季节系数取1.4, 经加权计算, 本接地网接地电阻值约为1.75Ω。按接触电位差和跨步电位差进行校验, 接地网的接地电阻应不大于2.784Ω, 本变电站接地网接地电阻满足规程的要求, 但根据广西电网公司规定, “变电站的接地电阻值不宜大于1Ω”, 故本变电站需对人工接地装置进行降阻措施。

二、接地方案及降阻措施

因地制宜地选择合适的接地方案很重要, 从本站实际地质情况并结合地形特点来看, 站址区位于山包顶端, 南侧有公路, 西侧有民房, 西北侧有果园, 东侧紧挨着35kV大将变电站, 扩大接地网面积、引外接地及深孔爆破接地等方法不宜本站。

根据土壤电阻率报告, 垂直深度方向上的土壤电阻率值有随测量深度的加深而呈减小趋势的特点, 理论上可考虑采用接地深井法降阻, 方案一:

在变电站围墙内敷设热镀锌扁钢作为水平接地体, 若每米添加25kg长效物理降阻剂, 需敷设降阻剂约48吨;设计外加新型压力灌浆灌注降阻剂的接地深井4口, 井深30m, 每口井灌注降阻剂约3吨。经计算, 理论上可将变电站接地电阻降到0.9545Ω, 可满足接地电阻<1Ω要求。

但由于站址相对地势较高, 地下水排泄良好, 地下水水量相对较少, 基岩裂隙水埋藏于基岩的裂隙中, 水位埋藏较深, 现场深钻勘探未发现稳定的地下含水层, 从山顶往下做深井, 降阻效果可能会受到影响。为此, 应考虑从另一方面切入, 寻找可行性更大的比选方案。

注意到本站区域土壤电阻率不高的特点, 若采用以水平接地网为主, 辅以垂直接地极的复合接地网, 并配合降阻剂的使用以改善地网中的土壤电阻率, 接地电阻降至1Ω一下的可能性也会较大。相关设计及计算论证如下 (方案二) :

在变电站围墙内敷设水平接地均压环网, 接地网的外缘闭合。在站内主地网外缘闭合环上进行降阻剂的敷设, 地网内部不使用降阻剂。在站内水平地网闭合外缘导线上布设一定深度的垂直接地极, 根据设备及建筑物的现场实际分布, 在水平网内部也布设的垂直接地极, 深度较闭合外缘浅。

设计水平地网闭合外缘垂直地极埋设深度在5m左右、水平网内部垂直接地极埋设深度在2.5米左右, 这样既能充分利用浅表土层较为潮湿的土壤来降阻。

经计算:

(1) 站内水平均压网接地电阻:

undefined (依据DL/T621-1997)

≈1.639Ω

加权平均土壤电阻率:317Ω·m,

站内接地网设计面积约:9350m2。

沿外缘闭合环进行土壤电阻改良剂剂的敷设, 其敷设后的实际接地电阻值为:

Rs≈ 1.147Ω (降阻系数综合取值为0.7)

(2) 闭合地网最外缘单组4.88m埋设深度垂直接地极接地电阻计算:

undefined (依据DL/T621-1997)

=71.533 Ω

(3) 主地网最外缘闭合环上64组4.88m埋设深度垂直接地极接地电阻为:

undefined (依据BS7430-1991)

=2.095Ω

(4) 均压闭合环网与外缘闭合环垂直接地极并联后的复合地网总电阻:

undefined

其中:η— 并联屏蔽系数, 取1.25

由于计算未考虑站内地下水条件情况的计算, 现场实际情况下, 在关联地下水时, 接地电阻值会更低。因此, 方案二可行。

三、接地材料及地网连接

从目前该变电站所在网区变电站接地系统整体运行状况看, 数年前新建的几个变电站的水平接地网都出现了比较严重的化学腐蚀和电化学腐蚀情况, 尤其是地网连接焊接点多处出现断点, 导致闭合地网失去其原有设计功能。良好的接地系统除了能够提供一个尽可能低的低电阻对地路径 (接地电阻) 外, 其接地导体还应具有良好的防腐能力并能重复通过大的故障电流, 接地系统的寿命应不小于地面主要设备的寿命, 一般至少要求30年以上寿命。长期、可靠、稳定的接地系统, 是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障。而支持接地系统长期安全可靠运行的关键因数在于选择正确的接地材料和可靠的连接。

(一) 接地材料。

由于传统镀锌角钢的垂直埋设深度只能达到2.5m, 而该深度潮湿的地下环境对角钢的腐蚀影响很大。针对腐蚀严重的问题, 若选用镀铜圆钢作为接地材料, 可较好地解决问题, 优点如下:

1.导电性能。铜的导电率约是钢的10倍左右, 而40%导电率镀铜钢线导电率为40%, 尤其是在集肤效应下, 高频时镀铜圆钢导电性能远远优于其他钢材。

2.热稳定性。同等热稳定性能时, 钢接地体所需的截面积为铜材的3倍, 是30%镀铜钢绞线的2.5倍, 是40%镀铜钢绞线的2.8倍。

3.耐腐性。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50, 是镀锌钢的耐腐蚀性能的3倍以上, 而且电气性能稳定。

(二) 接地系统的电气连接。

变电站的接地网金属导体存在着大量的连接, 只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。除材料因素外, 连接工艺也是主要影响因素之一。若采用传统镀锌钢接地体, 接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式, 而高温电弧能破坏接地体接头部位的镀锌层, 会直接导致焊接点腐蚀的出现, 受腐蚀并断点的隐患较大。若采用铜接地体或镀铜接地体, 可采用放热焊接连接法。该方法焊接后能产生永久性的分子结合效果, 焊接点不会松脱, 同时焊接点还具有与导线相等的载流能力、像铜一样的耐腐蚀性, 并能从焊口的外观上鉴定焊接的质量。

四、综合比较

为了体现材料差异, 方案一使用了传统的热镀锌扁钢、角钢材料, 方案二采用优化材料, 即镀铜圆钢。通过上表可看出, 方案一为常规方法, 与方案二对比投资省5万元左右, 但存在前面所提的腐蚀严重及焊接点断开等隐患;方案二虽投资稍大, 但具有优异的长期耐腐蚀稳定接地性能, 且其大电流过流性能明显强于方案一, 能较好满足“长效稳定免维护”的技术要求, 同时施工操作便捷快速。

通过技术及经济综合比较, 设计主推采用方案二, 方案一作为备选, 并通过了设计评审。

五、结语

发电厂厂区接地网要点 篇5

厂区接地网要点

1.厂区土壤电阻率较高，为降低接地电阻值，在地下接地网0.5m范围内回填土选用电阻率不大于100Ω∙m的低电阻率、不易流失、性能稳定、易于吸收水分、无强烈腐蚀的回填土进线回填，严禁使用石粉及建筑垃圾。

本设计土壤电阻率按照100Ω∙m计算施工后应在干燥季节进线接地电阻值测量，接地电阻值≤0.1Ω。

2.水平接地干线采用-80×8的热镀锌扁钢，垂直接地极采用DN50的热镀锌水煤气钢管（σ≥3.5mm，L=2500），接地装置埋于冻土层下。水平接地干线的外缘应闭合，外缘各角做成圆弧形，垂直接地极的间距不小于其长度的两倍，水平接地干线的间距不小于5m，接地线与公路、铁路、化学管道灯交叉的地方，对接地线应采

取保护措施。

3.厂区地下接地干线深埋-2.0m，距离建筑物2.0-3.0m。地下接地干线横跨工业管沟和电缆沟道隧道时，一般从沟底穿过，遇到建筑物和设备基础时，应从其中穿越或绕过，接地线不得断开。

4.交流电气设备应尽可能利用自然接地体（不包括易燃易爆管道）接地，如与大地有可靠连接的建筑物的金属结构，起重机与升降机的钢轨道和构架，运输皮带的钢梁，电除尘器的钢构架和配线的钢管灯接地体接地，但不得使用蛇皮管，保温管的金属网或外皮以及低压照明网络的导线铅皮做接地线，自然接地体至少两点与接地网相连。自然接地体保必须有良好的电气通路。当利用串接的金属构件做接地线时，构件之间应以截面不小于

100mm2的钢材焊接。

5.电气设备每个接点部分应以单独的接地线与接地网连接，严禁在一个接地线中串接几个需要接地的部

分。

6.当厂区地下接地干线不与独立避雷针的接地装置相连时，两者地中距离应大于3.00m。厂区接地干线

与烟囱接地干线的地中距离应大于3m。

7.接地线的连接均采用搭焊接，其搭接长度必须符合下列规定：

扁钢为其宽度的2倍，且至少3个棱边焊接。

 圆钢为其直径的6倍。

圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。

 扁钢与钢管、扁钢与角钢焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进线焊接外，并应焊以由钢

带完成的弧形（或直角形）卡子或直接由钢带本身弯成弧形（或直角形）与钢管（或角钢）焊接。

接地线埋入地下部分，焊接点均做防锈处理，地上部分涂防锈漆。

8.厂区接地干线应尽可能与自然接地体连接，以降低人工接地装置的接地电阻值。

9.厂区易燃油、可燃油、天然气和氢气灯储罐，装卸油台、管道、鹤管、套筒以及油槽车等防静电接地的接地位置、接地线、接地极布置方式应符合下列要求：

管道以及金属桥台，应在其始端、末端、分支处以及每隔50m处设防静电接地，鹤管应在两端接地。

 净距小于100mm的平行合闸交叉管道，应每隔20m用金属线跨接。

不能保持良好接触的阀门、法兰、弯头灯管道连接处也应跨接。

油槽车应设防静电临时接地卡。

浮动式电气测量的铠装电缆应埋于地中，长度不宜小于50m。

 金属罐罐体钢板的接缝，灌顶与罐体之间以及所有管阀与罐体之间应保证可靠的电气连接。

 油罐应可靠接地，周围应设闭合环形接地体，接地电阻不应超过30Ω，油罐与周围接地网要可靠连接，连接点不得少于两处。

 厂内主接地网应通过厂外输煤系统与洗煤厂主接地网不少于两点可靠电气连接。

10.进出建筑物的金属管道在进出口处就近接入接地装置上。电缆沟、隧道内的预埋扁铁应焊成良好的电气通路，不允许有断开点，并多处与厂区接地网相连。接地网与电缆沟隧道接近或交叉处，应将接地网和电缆

沟隧道预埋扁铁可靠焊接。

11.接地网的边缘经常有人出入的走道处及各建筑物的主要出口处需做“帽檐式”均压带。

变电站接地网论文 篇6

关键词：220 kV变电站；接地网；设计施工；电阻

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0199-02

改革开放以来我国国民经济产生了较大的变化，经济快速发展的背景下，电力供应的稳定性也引起了政府部门和供电企业的注意。为了保证供电的稳定性，以及工作人员的人身安全，变电站接地网必须进行严格的设计和标准的施工。笔者针对220 kV变电站接地网的设计与施工，进行简要的剖析，以盼能为我国220 kV变电站接地网的设计施工提供参考。

1 220 kV变电站

一般情况为了保证电能的低损耗，以及针对距离较远地区的供应。电能经发电厂生产，之后通过输电电路进入变电站。通过变电站将电压升高，之后再次通过输电线路进行电能的传输。电力传输至用电户区域范围内，再通过变电站将电压降低。之后进入配电站再进入用电户内，进行电力的使用。220 kV变电站指其内部进行电力输出或输入的电压为220 kV，220 kV变电站为我国电网运行中的中间变电环节，其对于整体电网的稳定运行影响重大。

2 变电站接地网

变电站在运行的过程中，由于自身的电压较大。因此为了保证变电站的安全运行，以及操作人员的人身安全，一般情况下在进行变电站施工的过程中，通常会进行接地网的施工。其中由多条接地线路进行连接，并形成的网络称之为接地网。

接地网一般情况下为直接与地面进行接触的金属类导体。接地网在运行的过程中，与单条接地线路相比，其具有电阻小、接地性能稳定等特性。

在当前的实践发展中，适用于绝大多数的电气设备以及相关电力场所的接地设计，例如变电站、地铁站等场所中，一般都采用接地网形式的接地。

3 当前220 kV变电站接地网设计与施工中存在的 问题

当前220 kV变电站接地网设计与施工的整体的发展态势较为稳定，其施工与设计大多数都能起到良好的接地效果。但在部分变电站的接地设计施工中，也出现了较多的问题。此类问题的出现，也引起了较为严重的后果。针对此类现状笔者分析案例，将问题总结如下例如：接地网施工工艺引起的问题、施工地土壤电阻较大、接地网设计中的腐蚀因素。针对此类问题，笔者进行简要的分析研究。

3.1 接地网施工工艺引起的问题

220 kV变电站接地网的主要作用为释放雷击造成的电流冲击，以及设备故障或短路现象出现的电流。因此接地网对于变电站以及电器设备的安全稳定运行影响重大，当前在接地网设计施工中，主要出现的问题为：接地网施工工艺引起的问题。具体的表现方式为：施工工艺标准不符合变电站要求，接地体埋深过浅，接地体连接部位搭界面不符合要求，回填材料过于随意，导致地网断开，并在此后雷电气候出现时，发生了较为严重的事故，接地网不能完全释放雷击现象造成的巨大电流，随后引发了较为严重的爆炸火灾事件，并伴随着较为严重的人员伤亡事件。

3.2 施工地土壤电阻较大

电阻的计算公式为：

R=ρL/S。

其中电阻为：R；

横截面积：S；

长度：L；

电阻率为：ρ。

一般情况下为了保证接地网能够起到应有的效果，其在设计施工的过程中，都会对施工地点的电阻进行测量。一般情况下施工地电阻较低，施工过程中面临的问题较少，施工过程也较为简单。当前220 kV变电站接地网在设计与施工过程中，主要面临的问题为：变电站一般位于山地或者利用价值不高的土地，此类施工地电阻率较高，增加了接地网的施工难度，同时增加了接地网的施工要求。当前关于变电站接地网的施工标准中，要求接地网电阻不得大于0.5 Ω。

3.3 接地网设计中的腐蚀因素

220 kV变电站接地网工程，一般情况下使用时间较长。因此关于土壤自然变化中的腐蚀情况，也为影响变电站接地网的重要因素之一。

腐蚀因素对于变电站接地网设计与施工过程中，主要产生影响的为施工材料以及施工技术。当前在多数出现问题的案例中，220 kV变电站接地网施工作业中，使用的接地网材料随着时间的过渡产生了腐蚀现象。

随着腐蚀现象的出现接地网电阻增加，接地体材料有效截面变小，更有甚者，出现接地材料断开，因此在出现雷击事件或设备故障短路时，无法有效的保障设备的安全性。接地网的可靠性也随之下降，对于变电站工作人员的人身安全也产生了威胁。

4 220 kV变电站接地网设计与施工中存在问题的改 善对策

当前220 kV变电站接地网设计与施工整体的发展较为稳定，但在部分变电站接地网的施工中，也出现了较多的问题，应引起设计、施工、运行人员的重视。针对此类问题笔者分析案例，提出了以下的改善对策。例如：针对施工地进行降阻作业、采用成熟度较好施工工艺、施工中针对施工材料进行防腐处理。针对此类改善对策，笔者进行简要的剖析介绍。

4.1 针对施工地进行降阻作业

某220 kV变电站在进行接地网设计施工中，由于施工地点电阻较大。设计人员经过研究讨论后，为了保证后期工程施工的成功性，以及考虑变电站当地的施工环境。最终确定施工方案为：深井接地方式。并且在施工的过程中，加入化学降阻剂，同时对施工地电阻进行降低。

施工的过程中针对整体接地网进行平均分布，对其区域范围内利用钻探机进行打眼，共计打眼10孔。打孔的过程中要求孔洞直径应为14 ～20 cm。孔洞之间的距离应根据接地网实际大小平均分配，打孔结束之后利用镀铜扁钢材料打入孔洞内，以此作为深井接地材料。并在回填的过程中，利用电阻较低土壤进行回填。

施工结束之后，经比对施工地点施工前期电阻为5 Ω，进行深井接地，并加入化学降阻剂后。最终测试施工地点电阻R<0.5欧姆，电阻符合施工要求。

4.2 根据工地情况选择接地网施工工艺

我国地域面积较大，因此各220 kV变电站所在地地质情况也有所不同。变电站接地网在施工的过程中，对于施工地电阻情况要求较高。因此针对各地的情况的不同，设计施工人员应进行考察之后，选择符合当地情况的施工工艺。

当前关于220 kV变电站接地网的设计要求和施工原则为：电阻R<0.5 Ω、接地网尽可能与建筑物体金属材料进行连接、尽可能使用施工地现场条件进行接地网施工。

4.3 施工中针对施工材料进行防腐处理

220 kV变电站接地网设计与施工的过程中，为了保证接地网的长效使用，以此整体接地网的有效性。变电站接地网必须针对接地网材料，进行防腐处理。当前关于220 kV变电站接地网的施工中，主要应用的施工材料为镀铜扁钢。此类材料本身具备较好的抗腐蚀性和抗氧化性，在施工中焊接结束之后，应针对材料涂刷防腐油漆，特别是焊接部位。根据腐蚀现状以及进行计算腐蚀速率，以此计算接地材料的最小厚度和宽度，并留有一定的裕度。并在此后在使用的过程中，定期对地网进行开挖检查，加强对整体接地网的维护作业。针对接地网材料出现的腐蚀状况，应及时进行分析原因，并采取有效的措施迟缓腐蚀的速度。以此延长接地网的使用年限，并保证接地网的使用效应。

5 结 语

当前关于220 kV变电站接地网的设计与施工，整体的发展较为稳定。但在部分变电站的施工中，也出现了较多的问题。例如：接地网施工工艺问题、施工地土壤电阻较大、接地网设计中的腐蚀因素。针对此类问题，笔者分析案例提出了以下的改善对策，例如：针对施工地进行降阻作业、采用成熟度较好施工工艺、选择使用新材料、施工中针对施工材料进行防腐处理，同时考虑绿色因素。以此改善220 kV变电站接地网设计与施工中存在的问题，并提升220 kV变电站接地网的实际效应，提升接地网的可靠性，增强220 kV变电站在运行中的安全稳定性。

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变电站接地网论文 篇7

关键词：变电站接地,垂直接地体,接地电阻

一、接地参数的外界影响因素的考虑

其一, 将接地装置的不规则形状进行适当的改变, 以便于进行数学分析。如将水平接地网用实心圆盘来代替, 然后进行适当的修正, 以考虑接地网的实际结构。

其二, 假设电流在接地系统的所有接地导体上均匀分布, 这与实际情况相差较远。对于大型接地网, 内部导体被外部导体屏蔽, 导致电流分布不均匀。

二、圆盘和圆环的接地电阻理论

若变电站的接地网所占面积A, 则当该面积内全部铺满钢材, 即地网成为一面积为A的金属板时, 其接地电阻可达最小值。反之, 把水平接地体减少到只剩一个勾划出地网轮廓的外框上时, 接地电阻将达到最大值。如果把变电站的地网所占面积用一等值的圆面积近似取代, 则地网接地电阻的最小值R1和最大值R2可分别用圆盘电极和圆环电极的接地电阻计算公式进行估算, 即:

undefined或undefined[圆盘接地电阻] (1)

undefined或undefined[圆环接地电阻] (2)

其中undefined

式中 h ——埋深, m;b ——圆盘、环的等效半径, m

d ——接地导体等效直径, m

取undefined, 代入上式, 可得地网接地电阻的最小值R1=0.435Ω;最大值R2=0.734Ω。也就是说, 即使我们把地网内全部铺满钢材, 接地电阻不过下降undefined, 这是因为内部的钢材被四周的轮廓所屏蔽, 电流绝大部分都是由四周的轮廓所散出的缘故。可见, 在地网内铺设很多钢材, 对降低接地电阻的效果是不大的。

由于R1和R2相差不太大, 所以在估算实际的网状接地极的接地电阻时, 可以用在R1的基础上加修正项△R的方法。略去埋深h的影响, 把式 (1) 简化为

undefined

这样, 实际网状接地电极的接地电阻可按下式估算

undefined

式中:L——接地体 (包括水平与垂直的) 总长度, m;undefined—— 面积为A的金属板的接地电阻;undefined——考虑到实际地网不是金属板而引入的修正项, 它比前一项要小很多。

式 (4) 也可进一步简化为:undefined[变电站接地网接地电阻估算公式];

也就是说, 当ρ=100Ω.m时, 为得到0.5Ω的接地电阻, 接地网的面积不能小于100×100 (㎡) 。

三、垂直接地体对地网接地电阻的影响

为了搞清垂直接地体对降低地网的总接地电阻的作用, 可比较一下圆盘接地体的接地电阻和带垂直电极的圆盘接地体的接地电阻, 作为圆盘下的垂直电极的长度a的垂直电极的接地电阻, 注意到垂直电极的长度一般不超过2.5m, 要比地网的等值半径小得多。因此, 这一厚度为a的圆盘可以近似为椭球体, 其短半径为a, 长半径为b。在由拉麦方法所得出的椭球体的电容计算公式中, 令θ=0, b=c, 即可求出该球体的电容为:

undefined

由此可得半个扁球体的接地电阻为:

undefined

比较式 (3) 和式 (7) 可知, 打许多密密麻麻的垂直接地体对降低接地电阻所起的作用不过为:

undefined

不同面积地网中垂直接地极对降低地网接地电阻所起的作用, 其中地网为方形由9根×9根、40㎜×40㎜扁钢水平排列组成, 垂直接地体为均匀分布的81根2.5m长接地体, 可见在大中型地网中, 垂直接地体对降低接地网工频接地电阻的作用很小, 约为3%～10%。

四、结语

变电站主接地网设计研究 篇8

1.1 设计要点

(1) 主接地网的面积决定了其接地电阻的大小, 在地网上增设2~3m的垂直接地极对于减小接地电阻的意义并不大。垂直接地极可设在避雷器或避雷针等处以加强雷电流的集中散流效果。在地网的中间或外缘增设几个垂直接地极也可起到稳定地网的作用。

(2) 接地电阻在接地网孔数超过16个后减小的很少, 即使是大型的主接地网, 其接地网孔个数也不宜超过32个。最大接触系数并不会一直随着均压带根数的增加而减小, 有研究表明0.1~0.15是最大接触系数减小的极限值。

(3) 接地电阻在接地网的埋深达一定值时减小的很少, 所以埋深一般取0.6~0.8m。

(4) 如果土壤的电阻率过高, 对于小面积接地网可以采用置换法或化学方法进行改善以有效减小接触电阻, 但难以有效减小接地电阻。

(5) 接地网采用圆弧形四角能够显著地降低接地网外直角处的跨步电势。

1.2 常用措施

(1) 接地网的电位可以采取不等间距布置的方式来进行均衡。

(2) 长接地极的埋设可以利用地质钻孔来有效降低造价。

(3) 可以综合采用降阻剂和置换土的方式来降低土壤电阻率。

(4) 在长垂直接地极加降阻剂, 并充分利用地下水的降阻作用。

(5) 引外接地体。

(6) 在变电站围墙内采用超深井接地。

1.3 接地网防腐蚀技术

接地网防腐蚀是接地网设计的重要内容之一, 当前所常用的接地网防腐蚀措施主要有将接地体截面积增大、以镀锌或镀铜的方式保护接地极、接地体采用耐腐蚀的金属、采用导电涂料和牺牲阳极保护等。此外, 接地体的形状也会影响到接地网的抗腐蚀性能。例如, 东北地区变电站通常采用25mm圆钢作为水平接地体, 相对于其他地区所大量采用的扁钢, 由于接触土壤的面积更小, 所以具有更好的抗腐蚀性。特别值得注意的是, 铜、钢2种金属所组成的复合接地网会发生电化学腐蚀。另外还有镀锌钢, 如果施工过程中破坏了镀锌层, 就一定要及时对其进行修补, 否则也会导致接地网的电化学腐蚀[1]。

2 变电站主接地网设计需要注意的问题

2.1 短路电流的计算

在接地网设计中短路电流计算主要是计算最大接地短路电流Imax和入地短路电流I。其中, 接地引下线和水平接地极截面是根据Imax来进行选择的, 而发生接地故障时变电站地电位升高、接触电位差和跨步电位差是根据I来进行计算的。根据相关电力规范, 在得到变电站中性点的回流以及避雷线的分流系数的条件下可以由Imax求出I。通常情况下, I的值在考虑回流以及分流后会比Imax小得多。如果变电站中性点回流和避雷线分流系数计算不合理, 那么变电站主接地网的设计结果也必然是不科学和不合理的。特别是避雷线的分流系数, 如果能对变电站的出线避雷线进行优化, 那么将会得到更为合理的接地网设计结果[2]。

2.2 主接地网接地材料的选择

主接地网的接地材料一般有钢和铜2种, 以往变电站的接地材料主要采用钢, 但现在一些新建变电站, 特别是GIS变电站开始越来越多地采用铜作为接地材料[3]。

(1) 需要注意的是, 铜接地网会对周边建筑物的钢筋混凝土基础有一个阳极腐蚀效果。由于变电站中各种构筑物和建筑的基础中大量使用钢筋, 当采用铜材接地网, 接地网将与基础中的钢材发生电化学反应, 进而导致钢筋混凝土基础被腐蚀, 所以必须采取一些代价较高的保护措施。

(2) 铜材对降低接地电阻并无特别优势。根据接地电阻的原理, 其大小主要是由土壤电阻率、接地网面积、接地极的布置方案所决定, 与接地材料的关系并不大。所以使用铜材作为接地材料并不能有效降低接地电阻, 其主要优点在于铜接地网没有钢接地网那么严重的不等电位问题。

(3) 在碱性或中性土壤环境中, 铜材的抗腐蚀能力是钢的10倍, 是镀锌钢的3倍。但在酸性土壤环境中, 铜材的抗腐蚀能力并不比镀锌钢更具优势。电解腐蚀试验证明, 在酸性土壤环境中, 铜也会被腐蚀, 而且其腐蚀速度与镀锌钢相当。因此, 在进行变电站主接地网设计时, 设计人员一定要谨慎选择接地材料。

2.3 高土壤电阻率地区的降阻

对于高土壤电阻率问题, 在进行主接地网设计时, 必须结合站址的实际情况来采取有效的降阻措施[4]。

(1) 作为降阻的一个常用措施, 打接地深井是否能够有效降阻其实与站址地下的地质条件有很大关系。当地下深处有较低电阻率的土壤或有较高的地下水位时, 打接地深井会取得良好的降阻效果;但如果地下深处的土壤电阻率没有降低甚至比表层还要高, 又缺乏较高的地下水位, 那么打接地深井就难以取得理想的降阻效果, 还会因为过高的造价而得不偿失。因此, 若要采用打接地深井的降阻方式, 设计人员就一定要事先掌握好站址地下深处的地质条件和土壤情况, 切忌不经过现场勘察就轻易选择设计方案。

(2) 降阻剂虽然可以有效地降低接地网的接地电阻, 但其一般都具有一定的使用年限, 一旦超出使用年限, 那么接地电阻又将升高。特别是一些化学降阻剂具有极强的腐蚀性, 在添加到土壤中后, 不仅会带来污染, 还会加速接地导体的腐蚀过程, 所以要慎重使用降阻剂。

2.4 水平接地极的埋设深度

在冰冻季节, 变电站主接地网的安全可能会受到一定影响。为减小接地网受到的影响, 目前常用的做法是在冻土层以下敷设水平接地网, 这样接地网受冻土层的影响就很小。对于有数米深冻土层的特殊工程, 可以将垂直接地极的根数适当增加, 并在冻土层以下埋设, 这样会降低水平接地极的敷设深度, 从而大大降低施工的难度, 取得很好的效果。简而言之, 水平接地网的埋设要结合变电站工程的实际情况, 在经过严密的技术、经济比较后方可最终确定。

3 变电站主接地网设计实例分析

某220kV变电站位于郊区, 采用全户外常规设备布置型式, 占地面积约22 000m2, 为开挖山头平整场地建设, 测得土壤电阻率约600Ω·m。站址三侧均为石山, 仅南侧有一片洪水冲积洼地。设计要求变电站的接地电阻小于0.5Ω。主接地网原设计方案为在变电站四周做一圈主接地网, 并将其与变电站内各层的接地带相连, 再在外围制作8口深井作为垂直接地极。接地深井深30m, 把24mm的钢管放入钻孔后加入降阻剂, 随后将这8个深井相连并连接至主接地网, 计算接地电阻结果为0.43Ω。但在实际施工过程中, 发现钻第一口深井时并未发现地下水, 且施工难度较大, 完成8口深井造价会很高, 且效果无法估计。经再次现场勘察后发现, 站址南侧洼地大部分时间土壤较潮湿, 经测得土壤电阻率为100Ω·m, 且地上水位较浅, 因此临时更改方案在变电站南侧洼地打3口斜井, 斜井深2.3m, 长150m, 内置20mm镀锌圆钢并灌入降阻剂, 斜井首端与变电站主接地网连接, 末端相互连通。主接地网建成后经实测, 接地电阻仅为0.48Ω, 满足要求, 取得极为理想的接地效果。

4 结语

变电站主接地网的设计对于确保变电站建成投运后的安全、稳定、可靠和经济运行极为关键。而接地设计可以采取的方法和措施多种多样, 在主接地网的具体设计过程中, 设计人员必须充分勘察站址, 结合工程的实际情况, 有针对性地采取科学、合理的设计方法和处理措施, 以取得最佳设计方案。

参考文献

[1]姚晓健, 洪炜宁, 张劲松, 等.变电站接地网设计及有关问题探讨[J].广东水利水电, 2006 (4) :81~83

[2]石改萍.变电站接地设计探讨[J].山西电力, 2006 (4) :19~21

[3]方静, 陈海焱.变电站接地的现状及相关设计技术的探讨[J].华东电力, 2009 (12) :51~56

大型变电站接地网测试方法分析 篇9

1.1 接地概述

接地是电力系统中十分常见的一个概念。具体来说, 它指的是:将电力系统中的中性点、外壳等设备, 通过导体作为电气连接桥梁, 与接地装置连接在一起。通常情况下, 接地设备是电力系统得以安全运行的重要保护措施, 在我国变电站系统的建设中, 一般要求变电站的接地网具有较小的接地电阻, 并需要技术人员对接地网进行定期检测, 以此确保电力系统运行的可靠性、稳定性。

1.2 变电站接地网测试的内容

(1) 变电站系统接地线和接地体自身的电阻。 (2) 变电站接地体与大地之间的电阻, 主要指的是两者之间的接触电阻。 (3) 不同接地体之间的大地电阻。整体上看, 大型变电站接地网的测试, 所涵盖的技术要求、技术方法十分繁多, 每一种方法又各有特点, 为使研究的重点突出, 本文仅对几种常见的变电站接地网测试方法进行归纳分析。

2 大型变电站接地网测试技术分析

2.1 工频大电流测试技术

工频大电流法是一种广泛应用于大型变电站接地网测试的技术方法, 也称为“电压-电流表法”。在具体的操作中, 技术人员通常需要应用380V隔离变压器作为供电电源, 对电网AB相进行供电, 再换向为BA相供电, 以此消除工频干扰, 并获取电压, 同时, 对接地网中注入电流, 通过对电压电流值的换算, 计算出变电站接地网中的电阻及其他参数。

2.1.1 测试操作流程

应用工频大电流法对大型变电站接地网进行测试的操作较为复杂, 在具体的操作中, 应遵循如下流程。 (1) 采用“三角形法”布置电流电压极, 并保证A=B=3D, 同时, 电流和电压的夹角a=30O。 (2) 采用“对角测量法”, 分别对接地体的三个角度点测量点电压进行测量, 得到电压值Uab、Uca和Ubc, 同时获取三点上的电流值Ia、IC和Ib。 (3) 应用公式“ (Ubc2+Uca2+Uab2-3U2) / (Ia2+IC2+Ib2-3I2) ”计算被测变电站接地网上的电阻, 式中, U和I分别为干扰电压和干扰电流值。

2.1.2 注意事项

应用工频大电流法对大型变电站接地网进行测试时, 需要注意以下几方面内容。 (1) 测量时, 应维持电源频率f=50Hz, 从而为测试提供良好的电环境。 (2) 在选用测量仪器时, 应保证所有仪器的精准级在0.5级以上, 且应使截流导线的截面积大于2mm2, 与接地体之间的连接应保证良好。

2.1.3 综合评述

工频大电流测量法, 具有高信噪比, 低干扰的优点, 因此, 所测量的数据具有较高的精准度, 常用在大型变电站高精度接地网电阻的测量过程中。然而, 该种方法也存在一些缺陷, 例如, 由于测试电流较大, 容易产生较强的互感, 会对测试结果带来一些负面影响;此外, 在实际操作中, 该种方法需要借助笨重的设备完成, 使得测试的成本、难度增加不少。因此, 技术人员应结合测试现场的实际情况, 予以应用。

2.2 夹角补偿测试技术

夹角补偿测试法是大型变电站接地网测试中的常用技术。在具体的测试中, 技术人员利用布极位置的偏移、电压极与电流极与接地网之间的夹角作为测量参照指标, 对变电站接地网的接地电阻进行测试。

2.2.1 测试操作流程

(1) 假定大型变电站接地极半径为a, 接地极为G, 电压极和电流极分别为P和C, 电流I从G点流入, C点流出。 (2) G、P两点在接地极G点作用下, 形成电位差U1, 而G、P两点在电流极C点作用下, 形成的点位差为U2。 (3) G、P两点的被测电压值U=U1+U2, 而接地电阻值R=U/I。

2.2.2 注意事项

(1) 在应用夹角补偿测试技术时, 布极位置、土壤电阻率等因素, 对测试的结果将产生一些影响, 因此, 在测试之前, 技术人员应对上述环境参量进行提前测定, 尽量避免应环境参量不达标, 造成的测量误差。 (2) 在操作过程中, 为控制测量误差, 技术人员可将电流极的位置布放在距离地网中心约2.5~30C处 (C即为接地网最大对角线的长度) , 如此一来, 一般能将测量的误差控制在10%以内, 符合工程测试精度要求。

2.2.3 综合评述

应用夹角测试技术, 对大型变电站接地网进行测试, 具有计算简便、施工便利, 容易获取数据等优点。但存在参数受周边环境影响较大、数据精准度不够高等缺陷, 因此, 在日常测量应用中, 技术人员可在应用夹角测量法获取数据的基础上, 综合应用其他接地网测试技术, 获取多组数据, 并互相验证, 以此提升测量结果的精准度与可信度。

2.3 阻频特性测试技术

阻频特性测试技术也是一种广泛应用在大型变电站接地网测试中的技术。该技术可用于220k V以上大型变电站接地网电阻的测试, 效果十分突出。

2.3.1 测试操作流程

(1) 采用“电压-电流表法”, 测试变电站电网上的干扰电压, 并计算出干扰频率。在具体的测量中, 多在40~128Hz之内, 测量多次频率, 得到电网上的多个阻抗。 (2) 运用DSP数字信号分析仪, 对测试数据进行计算、分析, 并采用逐次逼近曲线拟合得到阻频特性曲线。 (3) 利用上述数据, 直接在曲线上插值计算得出工频接地阻抗Z和电网的纯接地电阻R。

2.3.2 注意事项

(1) 该测试方法的技术依据为“电压-电流”法, 在测试中, 需要运用“电压-电流”技术得到流过接地网的测试电流I。 (2) 在操作过程中, 技术人员需要对辅助电流极和电压极进行放线, 从而为被测电网提供电压和电流。

2.3.3 综合评述

采用阻频特性测试技术, 能够有效规避变电站接地网上的干扰频率, 同时, 对测量电流要求不高, 通常在1A以下, 能够在有效避免干扰信号的情况下, 提升测量数据的精确性。此外, 由于采用了DSP数字测量仪表, 使得整个测量过程中, 对辅助极接地电阻的精度要求并不高, 因此, 操作流程更为简便。

3 结语

该文详细分析了夹角补偿法、工频大电流法和阻频特性法三种大型变电站接地网测试技术, 并对各个测试方法的优缺点、测量流程进行了综合评述。随着电力电子技术的飞速发展, 未来将有更多、更好的变电站接地电网测试技术涌现, 因此, 对大型变电站接地电网的测试也变得越来越精确、便捷。

参考文献

[1]黄德英.变电站接地网大电流测试试验及分析[J].重庆电力高等专科学校学报, 2011.

大型水电站接地网接地电阻测试 篇10

1 电站接地网

锦屏一级水电站大坝为305 m高的混凝土双曲拱坝, 总装机容量6×600 MW, 年平均发电量166.2 k W·h。电站出线电压等级为500 k V, 出线回路数4回, 其中3回出线至锦屏500 k V换流站 (到锦屏换流站的直线距离约为81 km) , 预留1回。发电机-变压器组采用单元接线, 500 k V侧采用4/3和双断路器的混合接线方式, 经过550 k V GIL引出至地面。

电站利用雅砻江水、坝前区、大坝迎水面和两岸边坡的低土壤电阻率区域, 综合运用均压、散流、分流和隔离等措施, 降低电站全网接地电阻。锦屏一级水电站接地系统按工程区域可分为引水发电系统和大坝两大接地系统。

(1) 电站进水口接地网通过引水钢管与地下厂房接地网连接, 通过坝前水下接地网与大坝接地网连接。

(2) 主厂房接地网通过母线洞接地网与主变压器室及500 k V GIS洞室接地网连接;通过机组尾水管与尾水调压室接地网连接;通过排风洞与坝后水下接地网连接。

(3) 500 k V GIS接地铜网及主变压器室接地网通过550k V GIL出线洞接地网与地面出线场接地网连接;出线场通过电缆沟与大坝接地网连接。

主厂房、主变洞和尾水调压室三者之间通过母线洞、交通洞和尾水洞等接地导体相互连接, 各部分接地网多重互连。在500 k V GIS开关站、出线场等处设置均压网以减少接触电势和跨步电势, 电气二次采用等电位网, 以减少二次回路干扰。通过各分网的可靠连接, 形成了一个安全有效的接地网。

2 试验原理

接地阻抗是当电流由接地体注入土壤时, 土壤中呈现的阻抗, 包括了接地体与设备间的连线、接地体本身和接地体与土壤间阻抗的总和。其值等于接地网对大地零电位点的电压和流经接地网电流的比值[3]。

被测电站土壤电阻率因测量深度和测量位置不同而不同, 且接地体的深度和结构也不规则。为简化计算, 考虑土壤电阻率为等值均匀分布, 接地体为半球形, 地中电位分布如图1所示。

如不考虑大地回流的影响, 则当一定电流经接地体流入大地时, 接地体的电位即为接地体与无穷远零位面之间的电位差。在接地体周围的电流密度大, 致使电压梯度大。而电流密度的大小与距接地体距离的平方成反比, 因此在一定范围外, 电流密度趋于零, 该处可视作大地的零电位。

三极法测量接地阻抗试验原理如图2所示。三极法是在接地装置较远处打上电流极, 在固定零区内打上电位极, 用补偿法可推导, 零区在接地网与电流极之间距离的0.618倍处[4]。图2中, G为被试接地装置;P为电位极;C为电流极;dPG为电位极与被试接地装置边缘的距离;dGC为电流极与被试接地装置边缘的距离;dPC为电流极与电位极间的距离。

采用三极法的电极直线布置法, 即被试接地装置、电位极、电流极位于一条直线上, 即dPG+dPC=dGC, 电位分布如图3所示, D为被试接地装置最大对角线长度。

dCG取接地网最大对角线长度D的4~5倍;dPG通常为 (0.5~0.6) dCG, 电位极P在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次, 每次移动的距离为dCG的5%左右, 当三次测试的结果误差在5%以内, 则证明电位极的位置已在零电位平台区[3]。此时, 取其三点处电压表的算术平均值计算接地网的接地阻抗。

3 电站接地电阻测量

锦屏一级电站接地阻抗测试采用电压、电流和功率表法。变频电源为F450 k VA, 测试范围为0~400 V、0~1 250 A, 电源经隔离变压器供电, 频率在40 Hz~60 Hz范围, 异于工频又尽量接近工频。电流极、电压极布置如图4所示。其中:A为接地装置 (锦屏一级水电站) ;B为电压极;C为电流极 (大沱35 k V变电站) 。锦屏西110 k V变电站至印坝子35 k V变电站的“锦-印Ⅰ线”, 和印坝子35 k V变电站至大沱35 k V变电站间的“印-沱Ⅱ线”架空线作为电流线, 现场施放同轴电缆作为电位线, 并在现场敷设电压极。

注:角度以锦屏一级水电站为原点, 正北方向为0°。

即dPG约为6.7 km;dCG约为11.0 km;电流极与电压极间的夹角θ约为0°。锦屏一级水电站的接地网最大对角线长度D约为2 km。dCG满足为 (4~5) D的要求。

在大坝蓄水前、蓄水后, 对电站接地网进行了两次接地电阻测试。蓄水后测试时, 坝前水位为1 719.74 m, 蓄水高度约139.5 m, 电站500 k V系统还未投入运行。测试数据见表2。

Z'为接地阻抗, Ω;Rg为接地电阻, Ω;Lg为接地阻抗中的电感量, H。利用式 (1) 与多次测得的数据, 可计算得到Rg和Lg值, 由此求得Z'值。

根据式 (2) 对测试数据进行修正计算。蓄水前接地网工频接地阻抗为0.435Ω, 其中电阻为0.427Ω;蓄水后工频接地阻抗约为0.424Ω, 其中电阻为0.400Ω。向地网中注入50 A电流, 测试跨步电位差和接触电位差。测得锦屏一级水电站最大实际跨步电位差为16.24 V, 最大实际接触电位差为6.81 V。

根据继电保护定值、锦屏一级水电站投运初期及远期系统归算到500 k V侧的系统阻抗、出线避雷线相关参数进行计算, 投运初期流经接地装置的最大入地短路电流为8.16 k A, 电站允许接地电阻应不大于0.612Ω;远期流经接地装置的最大入地短路电流为8.48 k A, 电站允许接地电阻应不大于0.589Ω。当人脚站立处地表面土壤电阻率为1 500Ω·m时, 允许接触电位差应不大于678 V, 允许跨步电位差应不大于1 935 V。本次试验结果均符合规程规定及设计要求。

4 结语

(1) 锦屏一级水电站接地网接地电阻0.400Ω, 小于设计值0.612Ω, 满足文献[5]规定的Z≤0.5Ω。测试方法有效, 试验结果可靠, 符合电厂的安全运行要求。随着电站蓄水的增加, 接地电阻值还可能降低。

(2) 锦屏一级水电站地处高山峡谷中, 河流的堤岸非常陡峭, 受地形影响, 采用电极直线布置法测量其接地电阻值。电极三角形布置法有引线互感小、受土壤电阻率不均匀影响小等优点, 条件允许的情况下, 可采用三角形布置法或其他方法更精确的测量, 并进行比较。

(3) 电站周围有多回35 k V、110 k V交流输电线路, 运行中的交流线路不平衡负荷引起周围变电站的零序电流对地电位的影响。测试时, 停运了周围的输电线路, 选择现场敷设同轴电缆线作为测量电压线, 减少干扰及线路间互感带来的影响;采用异频电源, 增大测试电流, 减小误差。

(4) 选用好的接地材料, 利用众多的水下钢筋网和自然接地体进行接地;充分利用水下水工建筑物中自然接地网的有效面积, 能有效降低电站接地网接地电阻值。

(5) 定期检查接地引下线的导通性能, 应无开断、松脱或蚀锈等现象。在有大入地电流的接地点附近, 如主变压器中性点、避雷线引下接地处及避雷器接地处, 加设集中接地设施。应按照规程要求, 定期测量接地网的接地电阻值, 以评价接地网的健康状况及安全性。

摘要：锦屏一级水电站地处高土壤电阻率地区, 其接地网设计能否满足运行要求, 是关系到电站安全运行的重大问题。在大坝蓄水前、蓄水后及机组投运前, 对电站接地网的接地电阻进行了测量, 其结果满足要求。同时为山区大型水电站接地网的接地电阻测试提供参考。

关键词：锦屏一级水电站,接地电阻,接地网,测试

参考文献

[1]何金良, 曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社, 2007.

[2]DL/T 5091-1999.水力发电厂接地设计技术导则[S].

[3]DL/T 475-2006.接地装置特性参数测量导则[S].

[4]邹建明, 蒋静坪, 李阳春.大型地网接地电阻测试方法的探讨[J].电力建设, 2003, 24 (3) :23-25.

变电站直流系统接地故障的论述 篇11

1、直流系统接地故障原因

直流系统在变电站中分布范围较广，遍及各开关端子箱，电缆多且长，一些外露部分容易受尘土、潮气的侵蚀，容易造成绝缘降低甚至绝缘破坏，造成直流系统接地故障。造成直流接地的主要原因可以概括为以下几点：①二次回路、设备绝缘材料不合格，绝缘性能低，二次回路检修维护不当，绝缘老化，或存在某些损伤缺陷等，都可能造成直流接地；②二次回路接线错误或设备元件组装不合理。如带电体和接地体，直流带电体与交流带电体之间距离过小，当直流回路出现过电压时，将间隙击穿，形成直流接地，另外还可能存在一些潜伏性的接地，一旦通电就会出现直流接地故障；③二次回路及设备严重污秽受潮、接线盒进水等原因使直流对地绝缘下降。由于电缆沟密封性较差，造成雨水浸泡，造成电缆绝缘性能下降，另外端子箱内电缆孔洞封堵不严，使端子箱严重受潮，也会造成接地故障；④小动物爬入或小金属零件掉落在二次回路上造成直流接地故障。

2、直流系统接地故障的危害

2.1正极接地。直流正极接地有使继电保护及自动装置误动的可能。因为一般跳合闸继电器线圈正常接于负极电源。若这些回路中再有一点发生接地，就可能引起误动作。由图1所示，直流接地发生在A、B两点，将使1K1、2K1触点被短接，KC励磁，KC常开触点闭合，通过断路器常开辅助触点引起误跳闸。同理，A、D两点或F、D两点接地，都能造成开关误跳闸。两点接地还可以导致误跳闸，误发信号。

2.2直流负极接地。负极接地时造成继电保护或断路器拒绝动作。因为回路中若再有一点发生接地时，就可能使跳闸回路或合闸回路短路，造成继电保护或断路器不能动作。同时直流回路短路，会使电源保险熔断，使继电保护或断路器失去电源，并可能烧毁继电器。上图中，B、E两点接地，KC线圈被短接，线路故障，保护动作时，KC不动作，断路器不跳闸，且保险会熔断；D、E两点接地时，跳闸线圈TQ被短接，保护动作断路器拒绝跳闸，同时电源保险熔断。

2.3直流系统正、负极分别接地。该种情况接地会造成直流短路，使电源保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。图1所示，接地故障发生在A、E或F、E两点时，即形成短路，电源保险熔断；B、E两点和D、E两点接地，当保护动作或操作时，不但断路器拒跳，而且使电源保险熔断，同时还會烧毁继电器。综上所述，直流系统发生接地故障，可能造成继电保护或断路器误动或拒动。影响设备的安全稳定运行，因此系统直流接地时，要及时查找，尽快处理，切勿造成直流系统接地。

3、直流系统接地故障处理措施

直流系统两点接地，对设备和系统的安全稳定运行有很大影响，但是一般的两点接地都由一点接地发展而成的。当发生一点接地时，系统会发出“直流系统接地”信号，要尽快查找并处理。在查找前，要首选判断的接地极性和绝缘状况，是金属性接地还是非金属性接地，到直流盘（直流系统接地巡检仪）前检查接地情况，记录报警信息，根据信息提示，判断接地点的具体位置和绝缘状况，并及时汇报值长或调度。查找直流接地故障的一般顺序和方法：（1）根据直流接地的极性，分析接地原因。判断接地与气候变化是否有关，长时期的阴雨天使直流系统绝缘受潮，端子箱、机构箱、接线盒密封不良而进水；二次回路上有无作业或操作，如站内二次回路上有人工作，或设备有检修试验工作，应立即停止工作，拉开直流试验电源，查看接地信号是否消失。（2）用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几部分，但要注意不能使保护失去电源。（3）用瞬停法，查找所带各回路有无接地。（4）对于重要的直流负荷，不能间断供电的，可以用转移负荷法，查明故障所在回路。（5）进一步查出故障点，用瞬拔直流保险和信号保险的方法，查出故障点所在回路，从而进一步查出故障点。查找直流接地应由两人进行，一人操作，一人监护，具体步骤如下：（1）对瞬停带有重合闸、备用电源的直流回路，应取得调度或值班长允许，并考虑切断直流后发生事故的相应措施。（2）对瞬停带有距离保护的线路直流时，应得到调度同意，将保护退出运行后方可进行。（3）对于微机保护（带有高频保护），应先与调度联系，退出两侧高频保护后，再将该微机保护整屏退出，进行查找。（4）在断开某一回路直流电源时，不论接地与否，都应立即合上。且正、负极保险都要拔掉，防止存在寄生回路。（5）要特别注意，查找过程中，切勿造成直流另一点接地。

4、应用举例

以通辽科尔沁变电站为例，其直流系统正常运行采用1号充电机带1号蓄电池组给Ⅰ段母线供电，2号充电机带2号蓄电池组给Ⅱ段母线供电。1号充电机退出系统运行时，先将Q4空关置于合位后，再将DK1刀闸旋转至Ⅰ组电池充电试验位置，DK3旋转至母线联络位置，最后再将Q4空开置于分位。此时系统状态为2号充电机带2号蓄电池组给两段母线供电。1号充电机可以单独带1号蓄电池充电。当发生直流接地故障时，查找直流接地应根据运行方式、操作情况判断可能的接地点。利用绝缘监察装置查出是哪一极、哪一支路接地后，采用拉路寻找，分段处理。，记录报警信息，根据信息提示，判断接地点的具体位置和绝缘状况。当确定直流接地故障发生在哪一段母线后，可用“瞬停法”和“转移负荷法”查找故障母线中各支路。运行值班人员查找直流接地故障时的注意事项：①瞬拔操作、信号保险时，应经调度同意。断开直流的间隔时间不得超过3秒钟，不论接地与否，均应立即投；②为了防止误判断，观察接地故障是否消失时，应从信号、光字、表计指示综合判断；③防止人为造成另一点接地；④防止保护误动作；⑤查找直流接地应二人进行，一人操作，一人监护，防止人身感电；⑥运行人员不得改动直流系统接线。

（作者单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司）

作者简介

杨建中（1977），性别：男，籍贯：内蒙古自治区通辽市开鲁县，工作单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，学历：本科，职称：工程师.

变电站接地网论文 篇12

1 地网设计

1.1 地网设计中存在的问题

设计时只给一张总体布置图及其简要说明, 对土壤电阻率、入地电流等重要参数的取值既没有提供设计计算说明书, 也不知道如何得到, 在这种情况下设计出来的地网电阻值, 其可信度很低。

总体布置图当作竣工图纸给运行单位是不妥的, 因为实际施工中有不少改动, 是不可能做到横平、竖直的, 拐弯的增减的都存在。

总体布置图只画出主干线, 一些特殊设备的接地线如何连接, 如电缆沟 (要求一米以外有一主干线, 每隔10~15米与电缆沟地线相连) 主变中性点接地地点 (要求有2根引下线引到不同的主干线连接) 等与主干线的连接点在何处, 应当在图上标示出来。

总体布置图未考虑设备密集区的接地线连接, 如开关、CT、刀闸都是排成一列, 可往往中间无主干线, 连到远处主干线, 耗费材料, 又增大了接地引下线的长度, 影响接地效果, 施工中会带来一些问题, 宜临时增加1~2条主干线, 而照图施工的人就不管这么多了。

控制室, 高压室及穿墙套管的接地网无单独的接地设计图, 运行单位无从查起, 不知道引入了几条主干线, 也不知道主干线是否穿过房子地下。

防雷设施的接地也没有在图上标示, 只在大概的位置画了几个垂直接地极, 而实际施工时到底往哪一侧布置, 还要看附近设备情况, 既不能靠近路, 也不能太靠近设备 (特别是端子箱和电缆沟) , 由于没有图, 施工人员往往随意布置而造成不合理, 不安全。

变电站引外和金属管道引内接地的措施也常常未加考虑, 设计上未采取任何措施和说明。

总之, 只有一张总布置图是不行的, 对上述这些部位应有分图, 并与土建、设备基础的施工图互相衔接起来, 且要求房屋基础钢筋, 设备基础钢筋与地网主干线连通, 以提高接地效果。

1.2 对地网设计的建议和要求关于入地短路电流的计算

按DL/T621-1997标准中的计算公式

I= (Imax-In) (1-Ke1) 和I=In (1-Ke2) 并取两式中较大值, 式中I为入地短路电流, 即通过地网进行散流的电流。

Imax为接地短路时的最大接地短路电流。

In为发生最大接地短路电流时, 流往变电站主变接地的中性点的短路电流, 当该站运行中变压器中性点不接地时, 该电流实际上不存在, 上述公式可简化为I=Imax (1-Ke1)

Ke1为站内短路时, 与变电站地网相连的所有避雷线的分流系数, 应根据经验值和实际情况做相应的增减。

Ke2为站外接地时, 避雷线向两侧的分流系数, 一般取0.18。

取值时还应考虑至少10年的发展规划, 需乘以1.2~1.5的系数。另外, 有些站由于地形及地质构造的原因, 散流比较困难, 例如在山区, 土壤电阻率不均匀, 还应乘以散流系数1.25。

关于土壤电阻率ρ的取值和测试方法

ρ是决定地网质量的关键参数, 选站址时, 就应当考虑该处的土质情况。ρ的取值, 不能仅取表层土壤的ρ, 应取从地面至深度为地网等效半径之内的平均土壤电阻率, 同时还应知道各层土壤的ρ, 作为设计的依据。

关于接地电阻值的要求

长期以来存在一种观点, 即对接地装置的评估指标只提到接地电阻, 认为只要接地电阻小于0.5Ω地网就是合格的, 足以保证安全运行。在实际工作中, 往往简单地追求这一指标, 不惜任何代价, 一定要把接地电阻降到0.5Ω以下, 这种想法和做法是错误的。

按DL/T621-1997的规定, R≤2000/I即:IR≤2000 (V)

实际情况是, 不少变电站的地电位升高后不能满足低于2000V的要求, 所以DL/T621-1997中提出, 当接地电阻不符合上述要求时, 可根据技术经济比较, 增大接地电阻, 但不得大于5Ω。

微机保护要求不得大于1Ω, 所以对微机保护还要采取一系列其它措施, 如铺设接地铜排等。

关于地网中垂直接地极及深井接地极的布置

在地网中间采用垂直接地极是被水平接地极屏蔽的, 对改善接地电阻作用不大, 垂直接地极只对某些设备的散流效果起加强作用, 因此, 除避雷器、构架避雷针、变压器中性点, 消弧线圈中性点等要增设垂直接地极外, 其余地方有一次设备的可适当装一些, 而地网边沿一圈可多装垂直接地极, 提高散流效果, 相当于扩大了地网的面积, 减少接地电阻。

同理, 如果搞深井接地, 也应安放在地网边沿, 效果才好, 安放于地网中间时, 由于水平接地极的屏蔽作用, 其效果大减。

关于接地极的热稳定校验

热稳定校验中按流过接地线的短路电流稳定值进行, 与前述 (1) 中所述入地电流不同, 指的就是Imax, 不存在分流问题, 所以设备的接地引下线截面应大于地网主干线截面, 因到主干线后至少会向两侧分流, 但考虑到地下主干线易腐蚀, 及采购钢材的规格不宜过多, 一般地下主干线与接地引下线都用同一规格, 但必须符合下式要求的截面积;Sg≥Ig/c·√te, 式中的te, 为简化起见对110k V及以上系统取1s, 对35k V及以下取

2 s。

2 地网施工安装

由于施工人员素质等各种原因, 地网施工的质量往往难以保证, 会出现虚焊、断开、串联接地现象, 甚至引下接地线不接到主网干线等也有可能发生。为防止上述事件的发生, 关键是地网检查试验要由专业人员去认真进行通断检查, 做好中间验收和竣工验收, 发现不合格及时返工, 才能保证施工质量。应注意的问题:

关于设备的接地方式, 接地引下线扁铁应与底座相连接, 也应与设备的接地端子连接, 且接地端子有多少孔都要用上, 才能保证接触良好且截面足够。

地网四角应做成圆弧型, 曲率半径不小于一个小网格间距的一半。

主干线水平接地极应竖直放置, 减少水沉积于宽面上使锈蚀加快。

根据运行经验, 电缆沟内的接地扁铁是最容易锈断的, 施工中可将扁铁埋入水泥中, 在需焊支架及与主网相连处加焊一小块扁钢, 以增加焊点厚度, 焊后清除干净焊渣, 并刷上防锈漆。

控制室内的接地应形成环网, 主网干线穿过控制室时, 应从两侧都往楼上引接地线, 盖房子宜将高压室、控制室的基础钢筋与接地主干线连接, 可改善接地效果。

穿墙套管的接地宜在室外, 且每组套管的接地线都要引至主干线, 对运行人员和屋内二次设备都比较安全。

按照接地线应便于检查的要求, 宜在接地网的两条主干线上 (长宽两个方向) 的网格交叉点上作永久性标记。

一次设备的接地引下线不得往电缆沟接地扁铁连接, 也不宜悬空穿越电缆沟。

接地网水平接地极铺设后, 回填土时, 底下一定要用干净的原土, 不得将碎石, 脏土填到下部。

3 结束语

一方面, 接地网的质量好坏直接决定着生产设备能否安全稳定运行和人身是否安全。另一方面, 接地网的施工又是整个基建工程的基础部分。所以必须对相关规程深刻理解、认真把握, 做好设计和施工, 从源头上把握好工程质量。

摘要：通过对地网设计和施工中存在问题的分析, 按照标准和规程的要求, 提出了解决问题的一些意见和建议。

关键词：接地网,设计,施工,接地电阻

参考文献