变电所接地设计问题（共11篇）
变电所接地设计问题 篇1
摘要：文章通过对江门市变电所接地设计方面的一些基本概念, 以及对合格地网应有的全面认识。结合具体工程设计, 对一般接地方法进行了分析和探讨, 提出了一些安全、可靠、切实可行的做法, 以利于变电所的安全运行, 控制工程造价。
关键词：变电所,接地,探讨
接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地, 对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视, 往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加, 接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此, 接地问题越来越受到重视。变电所地网因其在安全中的重要地位, 一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。另外, 在设计及施工时也不易控制, 这也是工程建设中的难点之一。因此, 为保证电力系统的安全运行, 如何降低接地工程造价, 本文从设计的角度谈谈变电所接地设计中的有关问题。
1 关于接地电阻
1) 接地电阻《电力设备接地设计技术规程》 (SDJ8—79) 中对接地电阻值有具体的规定, 一般不大于0.5Ω。在高土壤电阻率地区, 当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时, 大接地短路电流系统接地电阻允许达到5Ω, 但应采取措施, 如防止高电位外引采取的电位隔离措施, 验算接触电势, 跨步电压等。根据规程规定, 主要是以发生接地故障时, 接地电位的升高不超过2000V进行控制, 其次以接地电阻不大于0.5Ω和5Ω进行要求。因此, 人们普遍认为110k V及以上变电所中, 接地电阻值小于0.5Ω即认为合格, 大于0.5Ω就是不合格, 不管短路电流有多大都不必采取措施, 这是不合理的。2) 接地短路电流分析当系统发生接地故障时, 产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。a.经架空地线—杆塔系统;b.经设备接地引下线, 地网流入本站内变压器中性点;c.经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以, 正确地考虑和计算各部分短路电流值, 对合理地设计地网有着很大的影响。
2 关于接地装置的设计问题
1) 土壤电阻率的测量工程土壤电阻率的测量是工程接地设计重要的第一手资料, 由于受到测量设备、方法等条件的限制, 土壤电阻率的测量往往不够准确。各地地质结构复杂, 变电所占地虽然不大, 但多为不均匀地质结构。现在的实测, 往往只取3~4个测点, 过于简单。建议提高测量精度, 设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法, 使设计误差值减小。2) 接地网布置根据地网接地电阻的估算公式:R≈0.5ρ/S式中ρ———土壤电阻率 (Ω·m) ;S—接地网面积 (m2) ;R—地网接地电阻 (Ω) 。地网面积一旦确定, 其接地电阻也就基本一定, 因此, 在地网布置设计时, 应充分利用变电所的全部可利用面积, 如果地网面积不增加, 其接地电阻是很难减小的。3) 垂直接地极的作用在110k V变电所中, 一般采用水平接地线为主, 带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知, 接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明, 面积为30×30m2—100×100m2的水平地网中附加长2.5m, 40mm的垂直接地极若干, 其接地电阻仅下降2.8~8%。但是, 垂直接地极对冲击散流作用较好, 因此, 在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极, 以加强集中接地和散泄雷电流。例如, 在330k V阿兰变电所的接地设计中, 通过计算, 接地网的设计全部由水平接地体构成, 只在避雷针, 避雷器附近敷设少量垂直地极, 实际运行证明效果是较好的。4) 接地网的腐蚀状况在我国八十年代及以前变电所的设计中, 很少或根本就没有考虑地网的腐蚀问题。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。从一些地网的改造来看, 地网的腐蚀问题比较严重, 运行10年左右, 地网接地线的腐蚀率达40%以上;接地线采用6mm的圆钢, 几乎腐蚀断。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。
3 关于接地引下线
当发生接地短路时, 首先通过接地电流的就是设备接地引下线, 在我国八十年代的设计中, 往往只取引下线的截面为主网截面的一半, 这很不合理。
3.1 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mm2;Ig———流过接地线的短路电流稳定值A;c———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100k V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。
3.2 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。
4 结语
变电所地网的设计应结合实际情况进行, 在具体工程设计中应重点考虑地网布置, 敷设深度, 腐蚀及热稳定校验等方面。对合格地网的概念应有全面的认识, 接地电阻应按实际的流经地网入地的短路电流计算, 降低接地电阻、降低接触电势和跨步电压等都是合格地网要求的主要因素。因此, 在保证变电所接地的安全条件下, 应综合考虑各种因素, 合理地设计接地装置以便于变电所的安全运行和施工, 降低工程造价。
变电所接地设计问题 篇2
0 引言
接地网作为变电站主要设备之一，接地网的运行参数是否符合要求，直接关系到设备安全和运行检修人员的人身安全，因此在日常维护工作中必须给予足够的关注。本文结合几年的实际工作经验就接地网运行与维护中存在问题进行探讨。接地网热稳定校验
目前供电企业对接地网校验的方法普遍依据是行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）附录六中的规定。对于单相入地电流的选取按照母线最大单相（或异点两相）短路电流选取。关系到热稳定校验的数值是短路电流的持续时间，也是普遍存在争议的部分。选取方法也各异，按照规程规定，对于有效接地系统，短路的等效持续时间按主保护动作时间确定，这主要是考虑到主保护失灵，而又遇到系统最大方式和最不利短路形式的同时出现几率不大。另一种方法是计入后备保护动作时间，重合闸动作时间，在计算中取1s。美国将短路电流持续时间采用3s。
根据几年来接地网热稳定校验的经验，结合国内工程技术人员的研究结果，笔者认为应考虑断路器固有动作时间，保护动作时间取主保护与后备保护动作时间之和。
主保护动作时间t1：0+0.03s 后备保护动作时间t2：0.5+0.03s 母差保护动作时间t3：0.5+0.03s 失灵保护动作时间t5：0.5+0.03s 断路器分闸时间t5：0.05s（SW6型断路器）Σt= t1+ t2 +t3 +t4 +t5=1.67s 考虑充分的裕度,校验时间建议取2s。根据规程对中性点非有效接地系统（电阻接地、不接地系统），按照2s考虑，这样短路电流持续时间可以均取2s。即充分考虑了电网的安全性保留了足够的裕度也简化计算方法。对接地电阻的要求
按照《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）中规定。有效接地的变电站接地电阻按照如下公式计算：
R2000 I只要按照上式简单计算即能发现这样一个问题，按照《电业安全工作规程》的规定接地网电阻不能大于0.5Ω，那么短路电流I就不能大于4000A。
实际工作中，变电站母线最大短路电流都是很大的，以薛家湾供电局220kV薛家湾变电站为例，2009年220kV母线最大单相接地电流18kA，为限制地电势在2000V以内,接地网电阻应取0.111Ω。这样的电阻在实际工作中是无法做到的，也是没有必要的。接地网的安全性不仅仅要考虑接地电阻，还应考虑跨步电压、接触电势等多种问题，衡量接地网的指标也不仅仅是接地电阻，更重要的是接地网的各位置的电位均衡。在接地网的设计与改造工程中，应对如何降低接地网电阻和均衡各部位的电势综合考虑，对于接地网的电阻选取还应做更细致的计算与分析工作。
控制地电势在2000 V以内的思路出发点是防止地点位升高对二次设备反击，考虑二次设备的绝缘水平得出的。当地电位无法控制在2000 V以内，或很难做到时，可以考虑采取均电位措施。目前普遍采用的措施是在接地网干线铺设均压带，形成长方形接地网。在接地故障发生的集中区还应加强接地网，具体措施是铺设交叉网络。其作用是，增加短路电流的通道，降低故障点地电位的升高幅值，降低跨步电压和接触电势。能够很好的降低主控室与故障点的电位差。另一种方法是采取在电缆沟围绕接地网所有区域，电缆外皮与支架紧密相联（前提是支架与地网相联），进行沿途分流，这一措施可以避免大电流集中，避免电缆两端出现高电位差。以上两种措施可以作为解决接地电阻不满足要求的变电站的改造方案参考。设备引下线的选择
按照《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）附录二的规定，入地短路电流的计算公式为：
I=（Imax-Iz）（1-KfI）式中I为入地短路电流（A）Imax单相接地时最大短路电流（A）
Iz发生最大单相接地短路电流时，流经发电厂、变电所中性点的最大接地短路电流（A）KfI避雷线的工频分流系数
从公式可以看出，一般情况下，入地短路电流在数值上是小于单相接地短路电流的。对于主网来讲按照这个短路电流来计算是完全合适的，因为主网往往设计成环形，能够起到分流作用。而对于接地线的选择，按照这个电流来选择就显得不大合适，因为短路电流只有在入地之后方可在主网中得到分流，而在此之前是要通过接地引下线的。所以，接地引下线的选择一定要大于主接地网干线的截面积。只有这样才能保证故障时接地网的安全。
在实际运行中，很多变电站都发生过单相接地引下线烧断事故。究其原因，除短路电流持续时间选择较短外，主要是截面积选择过小。接地网设计、运行与维护中应注意的问题
接地网埋深的影响。众所周知，冻土的电特性是绝缘体，这就引申出一个问题。变电站在设计之初，是否充分考虑该地区的气候特征，30年内出现的最低温度，及对应的冻深。因为如果接地网埋深不足，低气温造成主接地网处于冻土中，就将造成接地网失效，引发事故。因此在设计之初一定要要求设计部门认真核实所在地区的气象资料，至少要获得30年内的冻深参数，接地网的设计埋深一定要大于最大冻深。在施工过程成也要加强对施工单位的监督管理，防止施工时埋深不满足设计要求。
对于主变压器中性点的引下线应予以特殊考虑。因为在系统发生接地时主变压器中性点往往会通过较大的电流，且由于保护配置对这种故障的切除一般都是后备保护，所以短路持续时间较长。这样就造成主变中性点的引下线实际热稳定大于计算所得的热稳定数据。针对这种情况，建议对主变中性点的接地引下线适当放大截面积，至少不应小于主网部分的导体截面积。
充分考虑腐蚀的影响。接地网在运行中会根据地区或运行环境不同而腐蚀程度不一。国内曾有单位对接地网腐蚀情况进行过一次系统的调查。经验表明接地网的腐蚀系数一般在0.1-0.4/年。圆钢的腐蚀速度是扁钢的3-4倍。虽然这个结论不能够完全适用于各个不同的地区，但其对接地网设计仍有一定的直到价值。在接地网设计时，考虑腐蚀程度，扁钢的截面积应大于热稳定校验结果的30%，圆钢截面选取也应根据地区特征做适当的放大。
设备接地的引下线联接方式必须引起足够的重视。接地引下线必须是独立的，通过扁钢与接地网有直接联接。在实际工作中，经常见到设备与接地网的联接是通过槽钢架构、抱箍、金属杆体等。其实这种方法是极不可取的，因为这种的接地方式截面积无法计算，牢固程度无法判断，一旦在这些设备出现短路接地极易引起接地体烧断，造成事故扩大。因此在工程验收过程中一定要注意对这类情况的监督和整改。
在运行维护中应严格按照反措的要求开展工作。特别是对双引下线的检查。双引下线一定要与电网的不同点相联，以便能够起到对短路入地电流的分流作用，特别是对于热稳定电流接近或者超过单根扁钢截面积的接地引下线更至关重要。按期对接地网进行开挖检查，以验证其腐蚀程度，及时采取措施。
变电站接地问题的分析与研究 篇3
关键词:土壤电阻率 接地网 接地电阻 地电位
中图分类号:TM1文献标识码:A文章编号:1007-3973(2010)06-085-02
1引言
郑州供电公司220KV庆丰变电站是郑州西部的枢纽变电站,承担着太祥电厂发电输出和郑州电网优化的重要责任。接地网是变电站建设中非常重要的基础设施之一,近些年的一些事故报告指出,国内外变电站雷击事故的形成,多数与接地网的不合格有关,因此接地网接地电阻的测量与校验是变电站安全运行的必要条件。本文结合庆丰变电站接地电阻和地电位的实际测量值与软件分析结果的比较,一方面分析了接地网的达标性,另一方面指出了“接地网性能分析”软件的有效性。
2庆丰变电站土壤电阻率的测量与软件计算
庆丰站土壤电阻率的工程测量,使用的是LEM公司生产的UNILAP GEO X地阻仪,应用等距温纳四极法,极间距的选取分散于1~100m之间,具体的测试结果如表1。
采用中国电力科学研究院开发的“土壤电磁模型分析”软件,计算分析得到四层土壤模型,四层模型的厚度和电阻率参数见表2。
综合分析表1和表2,构建同一极间距/视电阻率坐标系下的测量值,可得图1。
从图1可以看出,表2中的土壤结构计算得到的土壤视电阻率与测量值非常吻合,其均方差只有5.12%,这样的精度在工程允许的范围内。实验分析证明了“土壤电磁模型分析”软件的有效性。因而使用表2中的土壤结构计算分析该变电站的接地网是可行的。
3接地网的接地阻抗的测试与计算
接地网结构如图2所示。该接地网由三部分组成:主接地网、辅接地小网和一根长30m的水平悬浮接地极,各部分的具体位置及尺寸见图2。接地网的其它一些相关参数为:各接地体为55€?mm的扁钢,其电阻率为1.7€?0-7 m,相对磁导率为636;接地体埋深0.6m;主接地网和辅接地小网的接地体均为均匀网格布置。在图2中的A、B、C、D四点各接55€?mm的扁钢至地面作为上引线。
试验接地网周围有建筑物,以大楼为例如图3所示。将大楼地基按水平接地网模拟,假设大楼接地网埋深1.5米、接地体半径0.02米。图3中的大楼一与接地网最近的距离为12.5m。
接地网接地阻抗的测量采用三极法测量。为了减小背景干扰,提高信噪比,测量时采用了大电流变频法。为了减小远方电流极的电位对测量的影响,远方电流极选在距主接地网1000m处,位于主接地网东北方向;零电位参考点选在主接地网东南方向,距主接地网1000m处。主接地网上的电流入地点在图2所示的B点。
测量使用的变频电源由中国电力科学研究院研制,该变频电源参数如下:最大输出功率20kW,最大输出电流130A,最大输出电压750V,输出频率范围0-5000Hz,电压畸变率小于3%,输出电压、电流和频率连续可调。具体的测量值见表3。
与测量值对应的计算结果由“土壤电磁模型分析”软件计算得到,分为“不考虑周围大楼的计算结果”和“考虑周围大楼的计算结果”两种情况,具体计算值和对比结果见表3。
表3接地阻抗测量和计算结果
从表3可以看出,测量得到的接地阻抗和计算结果吻合的很好。考虑大楼时的计算结果比不考虑大楼时的计算结果要低,这是因为考虑大楼以后相当于土壤的局部导电性能变好的缘故,这说明计算结果与理论分析是相符的,同时也说明了 “接地网性能分析”软件的有效性。从表3还可以看到,接地阻抗随频率的变化不大,这说明在工频情况下,小接地网接地阻抗的感性分量非常小。
4接地网的地电位分布测试与计算
我们再来考虑变电站主接地网的地表电位分布,即图3所示的1、2、3各线上各点对零参考点的地表电位差。测量仪器与测量接地网接地阻抗的仪器相同,频率为30Hz时的测量与计算结果分别如图4、5、6所示。
从图4看到,在1线整个范围内,在考虑和不考虑大楼存在的情况下,地表电位的计算和测量结果非常相近。这进一步验证了“接地网性能分析”软件的有效性。另外也说明,1线离大楼较远,大楼对1线地表电位的影响可以忽略。工程测试表明悬浮极可以降低局部地表电位,在本试验中,1线横跨了悬浮极,但无论是从测量还是计算结果来看,悬浮极上方的地表电位都未出现特殊情况,这说明试验中所埋设的悬浮极太短,对降低局部地表电位的作用微乎其微。
从图5看到,在2线上离大楼较远的区域,如接地网附近和大楼一以南较远的地方,大楼对地表电位影响较小,除个别点外,地表电位的计算与测量值相差很小。在大楼附近,地表电位的计算值与测量值之间的误差大一些,但考虑大楼后的计算值更接近测量值。在图5的右方,测量得到的地表电位有一个明显的下凹区,可能是该区域下方存在金属管道,而计算模型中未考虑。
图6说明了与图5相同的问题,在离大楼较远的地方,计算和测量结果吻合较好;考虑大楼后的计算值更接近测量值。图中最右边的测量和计算结果比较表明,在紧靠大楼的地方,若不考虑大楼的存在,地表电位的计算值将会比实测值大好几倍。
由上可见,地下金属构体可以明显地影响其附近的地电位分布。这在城区电磁影响的分析中具有重要的理论意义;在电力建设的电磁影响防护中,挖掘这一有利潜力,对减少经济投入具有非常重要的经济价值。
与实测结果一样,计算结果也反映出了地表电位分布的某些特征。即,在接地网内部,接地体上方地表电位较高,在接地体之间地表电位较低,地表电位分布呈凸凹特征;在图5中的-10到-14m范围,有一略为平坦的小区域,这是由于2线穿过了辅接地网的缘故。这些特征的反映进一步说明了该软件在工程中的可靠性。
5 结论
(1)采用“土壤电磁模型分析”软件计算得到的土壤电阻率与测量结果非常相近,这说明该软件分析土壤模型非常有效,可以考虑引入实际工程中,以增强工程测量结果的可靠性。
(2)采用“接地网性能分析”软件分别计算接地网的接地阻抗和地表电位分布与测量结果误差很小,这也说明了该软件的有效性及引入实际工程的可行性。
(3)具有钢筋混凝土地基的楼房对接地网的接地阻抗和地表电位分布存在不同程度的影响,楼房愈靠近接地网影响愈大,在电磁影响的计算中应考虑这一因素。
参考文献:
[1]DL475-92.接地装置工频特性参数的测量导则[S].中华人民共和国能源部,1993.
[2]符信勇,万年彪.消弧线圈在配电网的应用及其效果[J].江西电力,2004,2.
变电所接地设计问题 篇4
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
变电所接地设计问题 篇5
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。
参考文献：
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变电所接地设计问题 篇6
1.1 防雷接地
接地过程中保持防雷接地与电气设备的距离应当以远为佳，并且按照就地原则进行。防雷接的接地方法主要为把防雷电保护装置（避雷线、避雷针、避雷带、避雷器等）向大地泄放雷电流，然后直接雷装置。户内变电站则需要将避雷、防雷的装置安放在房屋顶部，这种方法十分常见。避雷带引下线常常会和其它接地体、房屋建筑物的金属体相碰，这种现象目前不可避免。其原因是因为场地空间因素所造成的。因而采用等电位是唯一的接地方法，可把各个层楼面以及墙体的金属件联合为一个大的整体。
1.2 工作接地
电气装置在使用过程中常常需要其它辅助要素才能正常工作，这就需要借助于工作接地的作用了，该接地在目前实际的施工中得到了极为广泛的运用。
1.3 保护接地
(1)高压系统设备接地：一个设备或一组连在一起的设备利用一根引下线独立接地是高压系统设备接地的原则。有时需要用两根接地线进行分别接地，特别是对于具有二次元件的一次设备。采取这类措施对于一些不良现象有着很好的预防作用，如：高压电穿入二次回路、一根接地线断裂、出现二次设备毁坏等。(2)低压系统设备接地：TN2S系统、TN2C2S系统、TN2C系统、TT系统、IT系统是低压系统设备接地的五种形式。其中，变电站中运用TT系统最为科学，这是因为TT系统的PE线属于直接接地，变电站基本都保留着完整的接地网，给PE线与接地网的连接带来了方便。另外，装置的外露导电部分也能与至PE线直接接地，而电源零线与PE线隔离后对触电保护器的准确动作有着较大的保护意义。
1.4 屏蔽接地
屏蔽接地能够把电气干扰转入大地，这是它的主要作用，能够降低外来电磁干扰对弱电设备的负面作用，减少弱电设备所带来的阻碍，避免其他弱电设备遭到影响。以下三种是屏蔽接地的主要形式：(1)建筑屏蔽接地。(2)弱电设备的相关接地。(3)低压电缆屏蔽层接地。
1.5 逻辑信号接地
逻辑信号接地作为微机系统的参考电位，还能称为信号接地及数据线接地。3V、5V工作电压就可满足微机系统的需要，时钟数字脉冲的频率从几MHz至几GHz。在设备外的数据线与远距离的外围设备通信时，在数据线上的不同电位将为装置间提供了一个低阻抗，引起高频电噪声和瞬时电噪声。逻辑信号接地不能乱接，低噪声或电压可能引起数据中断，高瞬间电压将破坏芯片，阻碍了微机系统的正常运行。设零电位母线是处理强、弱电接地混接问题的有效途径，在实际的操作中应该多方面优化：母线接地点与强电接地保持较大的距离。由于大量设备接地时都提倡就近原则。但母线接地点需与强电接地保持足够大的距离，为避免强电对弱电的影响，弱电系统的接地必须与远离防雷接地。
2 主接地网的设计与施工
变电站都经填高处理，可避免外水倒灌和洪水危害，用废渣当填土可降低造价，但土壤电阻率比较高，约400Ω·m，不利于接地。这就要求主接地网两敷设于原土层中；填土层较高不但会使接地引下线过长，增加引下线的电阻，也给施工敷设、运行查找接地网带来困难。笔者认为，如果将填土层控制在1m内能够把主接地网敷设在原土层下0.2m，深埋深度约为1.2m。这样就有利于施工和运行中进行检查，当填土层超过1m，主接地网敷设深度为填土层0.8m以下。需要注意的是水平接地体的周围应采用电阻率良好的土壤材料或降阻剂进行填充，必要时设置接地深井。
3 户内接地网设计与施工
户内设置接地网应在户内设备区四周设置环形接地网、接地干线和均压带，以方便各电气设备能就近接地，该措施是保证户内设备接地的重要环节。环形接地网常规间隔为5～8m，通常多点与户外接地网相连。有些设计图容易留下接地隐患，该方法只是将水平接地体在屋外围成一圈，缺少无进入户内表。由于接地施工的隐蔽性使得漏接不易发现，而水平接地体能穿入户内，水平接地体的间距≥5m，这样可保证户内、外接地网的连接，减少建筑施工过程中的麻烦。铁附件常为#8或#10槽钢，土建预埋铁附件截面大大满足短路电流的热稳定校验，因此能够作为接地干线。但在接地过程中必须注意:需要在此复焊一块100mm长的接地扁钢以保证槽钢接头处的通流；此槽钢需多点与环形接地网连接以保证流过槽钢的电流尽可能地分流。
4 接地材料的选择
选择接地材料时需要综合考虑，钢材是最为常见的接地材料。短路电流过大时，变电所需降低施工难度，此时可选择铜接地。腐蚀方面应该根据土壤的具体环境决定材料。从部分投运时间长达10a的接地网来看，部分钢材完好如初，只是在焊接处和距空气接近处出现了锈蚀；少数锈蚀较为严重。这就提醒公用工程设计（Public Utilities Design）设计者在设计时需考虑到腐蚀情况，根据当地实际的腐蚀数据进行材料设计。笔者认为地方相关部门需要对材料生产进行调查研究，总结出科学实际的资料提供给施工单位的设计者，以做好抗腐蚀预防工作。笔者总结出下列几点：(1)加大截面：不适合运用与腐蚀严重的地区不，这是因为截面过大会给施工带来阻碍。(2)镀锌：主要用于腐蚀一般的地区。不适合在重盐碱地区使用，例如：沿海地区、化工厂等。(3)防腐涂料：施工过程工艺简单，且材料价格不高。但是防腐材料作用的持续时问较短，使用寿命周期短。因而，使用效果不是很理想。
5 结语
综上所言，35kV变电站接地系统设计及施工过程中需要结合各种不同的接地情况进行选择，综合考虑到实际的施工要素和方案的可行性，避免出现强、弱电混乱接地的情况，需使用等电位、均压等方式来科学地组成接地网。
参考文献
[1]孟庆波,何金良.降低接地装置接地电阻的新方法[J].高电压技术,1996,22(2):67268.
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[3]李永华,陈宏伟.中国电机工程学报,2003,23(3):166-169.
变电所接地设计问题 篇7
1 接地种类及其施工方法
1.1 防雷接地
防雷接地在进行接地过程中需要坚持就地原则, 与电气设备的距离尽量远一点。防雷接地是将避雷针、避雷线、避雷带、避雷器等防雷电保护装置向大地泄放雷电流直接雷装置的一种接地方法。对于户内变电站而言, 往往采用的是在房屋顶部进行避雷、防雷的措施, 由于场地空间的原因, 避雷带引下线会与其他接地体以及建筑中金属体相碰, 这是无法避免的。因此只能采用等电位的方法, 将每层楼面和墙体的金属件连接到一起, 成为整体。
1.2 工作接地
工作接地是一种为了满足电气装置在运行过程中所需要的接地, 其在现实的施工过程中运用相对比较广泛, 例如:直流绝缘监测接地、交流中性点接地、电压互感器一次接地、通信电源正极接地等, 这类接地可就近直接接于主接地网, 也可以在经过一定阻抗后进行接地。
1.3 保护接地
1.3.1 高压系统设备接地:
高原系统设备接地的原则是一个设备或一组连在一起的设备利用一根引下线独立接地, 如果是具有二次元件的一次设备, 则需要用两根接地线进行分别接地。这样可以避免造成一根接地线断裂、高压电穿入二次回路, 造成二次设备毁坏。
1.3.2 二次回路接地:
主要指互感器二次侧接地, 一般情况下此接地点设于配电装置现场和由几组互感器和电磁型 (或感应式) 继电器组成保护的接线上。例如差动保护等, 由于其电路上是“直接联系”, 为避免重复接地, 差动保护的接地点只能设在汇总点。又因为微机保护装置内线圈的独立造成内回路是无“直接联系”, 因此不用设汇总点接地。
电压回路:传统的接线情况是将各组电压互感器的YMn共用一根小母线, 然后把小母线一点接地, 这样能够减少屏顶小母线数量。由于监控、保护微机装置大量地安装在开关柜上, 控制室内个别装置需要的电压回路可单独用电缆连接, 无须与其他电压回路共用一根接地小母线。为此只要各电压等级的电压回路相互独立, 35k V、10k V电压回路接地点可设在开关室内。
1.3.3 低压系统设备接地:
该系统分别为TN2S系统、TN2C2S系统、TN2C系统、TT系统、IT系统五种形式。而TT系统最适合变电站, 该系统的PE线是直接接地。PE线可接在就近的接地网中是因为变电站具有完备的接地网, 装置的外露导电部分可接至PE线实现直接接地, 而电源零线与PE线分开则能保证触电保护器的正确动作。
1.4 屏蔽接地
目的将电气干扰源引入大地, 抑制外来电磁干扰对弱电设备的影响, 减少弱电设备产生的干扰, 以免影响其他弱电设备。屏蔽接地可分三种:建筑屏蔽接地;弱电设备的外壳上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低压电缆屏蔽层接地。其中, 低压电缆屏蔽层不能承受较大的电流, 因为流入接地网的短路电流如果出现分流, 将导致电缆损坏且影响电子设备的使用。因此低压电缆屏蔽层只能一端接地。笔者认为大量控制电缆来自于高压配电装置, 如果由于故障而将高压电传入控制电缆, 必定危及二次设备, 故控制电缆的屏蔽层应接于二次设备室的环形接地网, 自动化通信的电缆则接于保护屏上接地铜排处。在二次设备间的电缆入口处将外屏蔽的接地, 可将强电干扰信号阻挡在二次设备间外。为使屏蔽更有效, 在配电装置处, 尽可能地穿钢管埋地敷设。
1.5 逻辑信号接地
逻辑信号接地又称信号接地、数据线接地, 是微机系统稳定的参考电位。微机系统工作电压一般为3V、5V, 数字脉冲的时钟频率从几MHz到几GHz。因此逻辑信号接地不能乱接, 否则将会直接影响着微机系统正常工作。根据二次规程可知设零电位母线的规格一般为TMY240×4型铜排或100mm2铜绞线。
笔者认为, 设零电位母线是解决强、弱电接地混接问题比较有效的方法, 但在具体实施中还需要进一步优化:
(1) 母线接地点远离强电接地。由于大量设备原则上要求就近接地, 但为避免强电对弱电的影响, 弱电系统的接地必须与远离防雷接地。因此, 此母线接地点应远离强电接地, 千万不能将母线接地接于强电接地的支线上。
(2) 耐压不得低于弱电设备的耐压值。由于此母线属于专用的接地装置, 因此非接地部分必需与大地和主接地网绝缘, 这就要求其耐压不得低于弱电设备的耐压值, 可取用2000V (1min并采用热塑套绝缘。
(3) 地母线不得接有一、二次设备的工作接地。有些工作人员误将互感器的二次保护接地接于此, 这样就会使得互感器一、二次绕组击穿, 不但提高了该母线的电位, 而且危及弱电设备, 所以此接地母线不得接有一、二次设备的工作接地和控制电缆的屏蔽层接地。
(4) 接地母线不能太长。接地母线不能太长主要是为了减小一次电流所产生的感应电势, 接地母线长度需要根据具体情况进行研究, 适当接地, 对于距离较长的开关室可分片设置接地母线。对于较长的通信线路应采用光缆。
2 主接地网的设计与施工
变电站都经填高处理, 可避免外水倒灌和洪水危害, 用废渣当填土可降低造价, 但土壤电阻率比较高, 约400Ω·m, 不利于接地。这就要求主接地网两敷设于原土层中;填土层较高不但会使接地引下线过长, 增加引下线的电阻, 也给施工敷设、运行查找接地网带来困难。
笔者本人认为, 如果将填土层控制在1m内能够把主接地网敷设在原土层下0.2m, 深埋深度约为1.2m。这样就有利于施工和运行中进行检查, 当填土层超过1m, 主接地网敷设深度为填土层0.8m以下。需要注意的是水平接地体的周围应采用电阻率良好的土壤材料或降阻剂进行填充, 必要时设置接地深井。
3 户内接地网设计与施工
户内设置接地网应在户内设备区四周设置环形接地网、接地干线和均压带, 以方便各电气设备能就近接地, 该措施是保证户内设备接地的重要环节。环形接地网常规间隔为5~8m, 通常多点与户外接地网相连。有些设计图容易留下接地隐患, 该方法只是将水平接地体在屋外围成一圈, 缺少无进入户内表。由于接地施工的隐蔽性使得漏接不易发现, 而水平接地体能穿入户内, 水平接地体的间距≥5m, 这样可保证户内、外接地网的连接, 减少建筑施工过程中的麻烦。
铁附件常为#8或#10槽钢, 土建预埋铁附件截面大大满足短路电流的热稳定校验, 因此能够作为接地干线。但在接地过程中必须注意:需要在此复焊一块100mm长的接地扁钢以保证槽钢接头处的通流;此槽钢需多点与环形接地网连接以保证流过槽钢的电流尽可能地分流。
4 结语
总之, 110KV变电站接地系统设计与施工一定要从各类接地特点着手, 杜绝强、弱电接地混乱局面, 采取等电位、均压措施, 合理组成接地网。
参考文献
[1]孟庆波, 何金良.降低接地装置接地电阻的新方法[J].高电压技术.1996, 22 (2) :67268.
变电所接地设计问题 篇8
1.1 变电所接地装置的均压问题
通过对实际变电所接地装置的检验,我们可以发现很多接地装置存在均压不符合规范要求、电压梯度过大等问题,容易出现超标的跨步电压,产生这一问题的原因是由于片面追求变电所接地装置的接地电阻,而对接地均压和散流的参数没有进行合理控制,这会在变电所接地装置内产生高压电流,烧毁变电所接地装置,发生变电所的功能和安全事故。
1.2 变电所接地装置的联通问题
变电所接地装置接地引线与接地网没有进行规范的连接,出现焊接数量不足、焊点开焊、焊口腐蚀等问题;接地水平接头处出现腐蚀或者因焊接不良而产生断路;变电所接地装置的地下部位因潮湿发生腐蚀,进而出现电路的断路;变电所接地装置的接地引下线出现腐蚀,并且由于截面过小而导致引线锈蚀而断开;变电所接地装置外壳出现锈蚀,产生开路;由于疏忽变电所接地装置没有连接接地网。
1.3 变电所接地装置的截面问题
设计变电所接地装置时,对电网发展没有做到长期考量,只是单纯对电网的短路电流进行控制,结果导致在电网发展过程中随着接地短路电流的增大,出现变电所接地装置接地问题,产生接地线不稳定的问题。设计变电所接地装置时,没有对接地线的寿命和抗腐蚀进行适当考量,导致在大负荷、长时间的运行中变电所接地装置出现接地线和接地体截面不满足实际需要的问题,引发安全事故。在进行变电所接地装置截面设计时,没有充分重视,在施工中也没有按照图纸进行,导致截面问题的积累,进而导致更大的变电所接地装置安全问题。
1.4 变电所接地装置的腐蚀问题
变电所接地装置存在潮湿、地下水侵蚀、矿物质腐蚀等问题,进而会形成对变电所接地装置的腐蚀性影响,导致装置接地线不能满足电流要求,失去对变电所电气的保护作用,出现安全隐患。
1.5 变电所接地装置埋深的问题
变电所接地装置的埋深一般要≥0.6m,如果埋深不够会造成变电所接地装置的工作不良,进而出现各类安全问题。常见的后果有:第一,变电所接地装置接地电阻值过高,接地埋深不足会导致接地电阻出现上下波动,特别是干湿变化剧烈的表层土壤更会影响接地电阻的稳定。第二,接地网均压受到埋深影响会产生跨步电压,直接影响到行人的通行安全。第三,埋深不足会导致表层土壤中氧化剂的活跃,进而出现变电所接地装置的腐蚀,影响变电所接地装置的设计效果。
1.6 变电所接地装置接地电阻的超标问题
在山区或高电阻土壤的区域兴建变电所会导致电阻率较高,变电所接地装置腐蚀会导致接地网部分和主接地网断开,进而导致电阻变大,过大的电阻会提升变电所接地装置的风险,在运行中容易受到直击雷和绕击雷的侵扰。
1.7 接地网的运行维护问题
对地面的电气设备,要定期检查和测试设备的各种性能,如不能满足要求就要及时修整,但是由于接地装置常埋于地下,不便于检查,也很少受到人们的重视,即使试验也仅限于测量接地电阻,这样就使许多接地装置带故障运行,直到事故发生时才引起人们的重视。
2 变电所接地装置存在问题的解决措施
变电所接地装置应该通过加强设计、改造等方法进行处理,当出现变电所接地装置问题时,要进行改造。根据所要解决的问题,有降阻改造、均压改造、增容改造以及扩建改造等方案。
2.1 变电所接地装置的防腐处理
第一,变电所接地装置防腐要采用降阻防腐剂、导电涂料和锌牺牲电极联合保护的方法,这样有利于变电所接地装置总体的稳定。第二,变电所接地装置的不同部位和不同区域应该选用不同材料,腐蚀较严重的地区选用铜材,腐蚀轻微的地区选用钢材。第三,采用无腐蚀的或腐蚀性小的土壤回填接地体,尽量减少导致腐蚀的因素。
2.2 变电所接地装置的降阻处理
第一,充分利用自然接地体的方式降低变电所接地装置电阻。充分利用混凝土结构中的钢筋骨架、金属结构等自然接地体。第二,采用填充降阻剂改善土壤的电阻率。具体的方法有换土法、工业废渣填充法和降阻剂法。
2.3 变电所接地装置的均压处理
可以通过设置变电所接地装置的水平人工接地网,接地网的外缘闭合,网内设置均压带,尽可能地将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管道以及其他可以利用的金属结构物等连成通路,且与接地网可靠连接,这样可以达到均压的效果,提升变电所接地装置的安全性和稳定性。
3 结语
变电所接地装置是一个重要的功能性装置,要以系统的观点和方法对待变电所接地装置的各种问题,应该提高对变电所接地装置的重视,避免变电所接地装置出现均压、联通、截面、腐蚀、深度、电阻、维护等问题,以均压、腐蚀、降阻的方式实现变电所接地装置的稳定运行,确保变电所的安全运营。
参考文献
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变电所接地设计问题 篇9
随着电力系统的发展, 接地短路电流越来越大, 接地网的问题也越来越突出, 接地网的问题往往造成事故或使事故扩大。经过多年的实践经验, 其接地网主要存在以下一些问题:
1.1 接地网的均压问题
通过对变电所接地网的电位分布测试, 发现接地网的均压大多不符合要求, 电位梯度大, 跨步电压超标, 这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标, 而忽略了接地网的均压和散流, 特别是沿电缆沟没有均压措施。由于接地网的均压效果不好, 在短路电流或冲击电流下就会造成接地网的局部电位升高, 烧毁微机控制设备或低压控制回路。
1.2 设备的接地与接地网之间的联通问题
对于运行中的变电所中出现的电气设备与接地网的联通问题也是很严重的, 设备与接地网不通, 或连接不良, 既有变压器、断路器、也有隔离开关、避雷器等, 有的变电所多次发生雷击时烧坏断路器、隔离开关、互感器, 而避雷器不动作。原来变电所的避雷器没有与接地网连接, 在此情况下即使避雷器动作, 也同样会出现由于接地不良残压高而损坏其他设备, 造成上述情况的主要原因如下:
a.设备的接地引下线与接地网焊接不良, 焊接搭接倍数不够, 且大多为点焊, 经过长时间的腐蚀, 从焊口处开路。
b.接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求, 经过长时间的腐蚀形成电气开路。
c.变电所扩建时没有扩建接地网, 而是把新投入的设备的接地线直接接到电缆沟的接地带。由于电缆沟内阴暗潮湿, 容易发生腐蚀, 一旦电缆沟内接地带焊接头因腐蚀断开, 那么串接的设备接地就失去了与接地网的连接。
d.设备接地引下线的截面小, 经过长时间的锈蚀, 从地下锈断。
e.有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接, 经过长时间锈蚀, 在连接处由于生锈形成开路。
f.一些设备通过混凝土基础或构架的内筋接地, 而这些基础或内筋在施工时又没有进行可靠的电气连接和试验, 从而造成了开路。
g.有的早期的变电所接地网的水平接地体因腐蚀已多处锈断, 更有甚者, 有些变电所根本就没有接地网。
1.3 接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定
经检查这种现象较为普遍, 由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求, 在发生接地短路时, 接地引下线往往被烧断, 使设备外壳上有较高的过电压, 有时会反击到低压二次回路, 使事故扩大。造成接地引下线
或主接地体截面不够的主要原因如下:
a.设计时只考虑当时电网的短路电流, 没有考虑到电网的发展, 随着接地短路电流增大, 以至于设备的接地线已不能满足热稳定要求。
b.设计时只考虑接地线的截面能满足接地短路电流热稳定性的要求, 而没有在寿命周期内做腐蚀校核, 经过若干年的腐蚀, 接地线和接地体已不能满足接地短路电流热稳定的要求。
c.有些变电所是经过多次扩建的, 对接地网或扩建部分的接地引下线, 在扩建时仅考虑了新增部分, 而对原来的接地网和接地引下线没有进行改造, 以至于在一个变电所内, 有部分设备的接地线和接地网符合要求, 而又有一部分接地线和接地网不符合要求, 这在扩建的变电所内存在此问题较多。
d.对接地问题的重视程度不够。
e.不按图施工, 因接地工程是一个隐蔽工程, 一旦施工结束就不易检查, 所以偷工减料的现象较多, 在新建时留下事故隐患。
1.4 接地装置的腐蚀问题
接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题, 变电所接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线, 由于腐蚀, 接地线不能满足接地短路电流热稳定的要求, 或者形成电气上的开路, 使设备失去接地, 还有电缆沟内的接地带也容易发生腐蚀。
1.5 接地体的埋深不符合要求
标准规定接地体埋深不小于0.6米, 但埋深不够的现象屡屡发生, 有的甚至浮在地表。由于接地体埋深不够, 往往造成以下后果:
a.接地电阻受季节影响, 尤其受土壤干湿度影响较大, 由于表层土壤容易干燥, 所以造成接地装置的接地电阻不稳定。
b.由于接地体的埋深不够, 影响接地网的均压, 在发生接地短路时, 地面的跨步电压较大, 对行人造成威胁。
c.表层土壤的含氧高, 容易发生腐蚀, 这也是接地体容易损坏的原因。
1.6 接地电阻超标问题
有的变电所接地电阻超标, 接地电阻超标主要有两方面原因, 一是由于各种条件的限制, 在变电所建成时接地电阻就超标, 这些情况一般发生在山区土壤电阻率较高的地方, 二是由于腐蚀使接地网部分和主接地网断开, 由于腐蚀使接地体的电阻变大。
1.7 接地网的运行维护问题
对地面的电气设备, 要定期检查和测试设备的各种性能, 如不能满足要求就要及时修整, 但是由于接地装置常埋于地下, 不便于检查, 也很少受到人们的重视, 即使试验也仅仅限于测量接地电阻, 这样就使许多接地装置带故障运行, 直到事故发生时才引起重视。
2 变电所接地装置的改造
发现变电所接地装置有问题后, 就要进行改造, 根据所要解决的问题, 有降阻改造、均压改造、增容改造以及扩建改造等方案。无论采用哪种改造方案, 都与以下改造措施紧密相关。
2.1 防腐措施
a.采用降阻防腐剂、导电涂料和锌牺牲电极联合保护。
b.不同地域选用不同材料:腐蚀较严重的地区选用铜材, 腐蚀轻微的地区选用钢材。
c.采用无腐蚀的或腐蚀性小的土壤回填接地体, 尽量减少导致腐蚀的因素。
2.2 降阻措施
a.充分利用自然接地体降阻:充分利用混凝土结构中的钢筋骨架、金属结构等自然接地体。
b.填充降阻剂改善土壤电阻率:有换土法、工业废渣填充法和降阻剂法。
2.3 均压措施
在高压配电装置的地面下, 设置水平敷设的人工接地网, 接地网的外缘闭合, 网内设置均压带, 尽可能的将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管道以及其他可以利用的金属结构物等连成通路, 且与接地网可靠连接。
变电站接地网缺陷诊断系统 篇10
摘要：针对接地网腐蚀诊断问题，主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统，简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点，并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源，测量接地网各支路数据，采用ARM9嵌入式系统处理数据，人机交互采用QT软件，将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析，本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint
摘要：针对接地网腐蚀诊断问题，主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统，简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点，并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源，测量接地网各支路数据，采用ARM9嵌入式系统处理数据，人机交互采用QT软件，将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析，本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint
摘要：针对接地网腐蚀诊断问题，主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统，简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点，并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源，测量接地网各支路数据，采用ARM9嵌入式系统处理数据，人机交互采用QT软件，将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析，本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint
变电站接地设计研究 篇11
原有接地规程要求接地电阻值不得大于0.5欧姆，由于变电站的各级电压母线接地的故障电流较大，因此很难达到规程要求。现行的标准将允许电阻值在满足条件的情况下放宽至5欧姆，也就是说，并不是所有的接地电阻满足5欧姆就合格了，而是有条件限制的。接地标准中明确规定：必须采取隔离措施以防止转移电位引起的危害;短路电流非周期分量对接地网将造成影响，因此当其电位升高时，3～10k V避雷器不宜动作或者动作后不得损坏;接地应该采取均压措施，对接触电位差以及跨步电位差必须进行验算，看其是否满足要求。
为了满足接地规程的要求，当接地的故障电流比较大时，应该尽量的减小接电阻值。根据现行的接地规范要求在满足其附加条件的情况下，接地电阻值不大于5欧姆都是合格的。这也给我们做接地设计时提供了灵活的选择，根据实际情况选择合理的接地方式。现行的标准虽然放宽了接地电阻值的要求，但是仍然要求接地网具有很强的整体性与安全性，这也就是接地设计应该遵循的原则。
水平接地极为主边缘闭合的复合接地极的接地电阻可以采取下式进行计算。
式中：Rn—任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Ω;
Re—等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻，Ω;
S—接帝王的总面积，m2;
d—水平接地极的埋设深度，m;
h—水平接地极的直径或等效直径，o;
Lo—接地网的外援变现总长度，m;
L—水平接地极的总长度，m;
从公式可以看到，降低地网接地电阻可以减小地网的土壤电阻率、增大地网面积、增大水平接地极的直径及长度、增大水平接地极的埋设深度等方式，因此传统的接地方式和新型的接地方式都只从这条公式展开的。
2 传统的接地方式
2.1 扁钢地网
扁钢接地网有方孔地网与不等间距地网两种。方孔地网的网格尺寸往往是根据经验来确定的，设计比较简单粗糙。接地网边缘部位的导体散流量比中心部位大2至3倍，其电场强度也比中心部位的高，起点为梯度大，分布不均匀。另外，该接地网需要耗费大量的钢材，不经济。这种地网一般适用于220KV以下的变电站，由于接地故障电流较小，地网的面积较小，其缺点不太明显。550KV以上的变电站则不适合采用此种接地网。
不等间距地网其水平接地体的布置间距不相等，中部较大，边缘较小。这样就可以将方孔地网的缺点予以弥补，而具有如下几个优点：各个网孔的电势基本相同，个网孔的电势与平均值的差别不会大于5%，最大的网孔电势仅为方孔地网的一半多点。较方孔地网，不等间距地网大大降低了电势梯度过大的危险，增强了地网的对设备及人员的安全性。接地导体的利用率较高，可以节约钢材。入地故障电流分布较为均匀，可以降低其接地电阻值。地表的电位分布均匀，可以降低接触电势与跨步电势。
2.2 降阻剂
在接地极的周围敷设降阻剂，已达到增大接地极的尺寸，减小接地电阻的目的。降阻剂是一种化学物质，它具有很好的导电性能。它能够降低与地网接触的土壤的电阻率，从而达到降低电阻的目的。降阻剂的使用已经有比较长的历史了，其施工工艺已经相当成熟，其降阻性能也非常明显，因此是一种非常值得推广应用的方法。
2.3 外扩地网
在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。但是该种接地网需要占用较大的空间，不利于土地资源的节约。
2.4 深井接地
当地下深层的土壤结构的电阻率较低时，便可以采取深井接地的方式。深井接地具有占地少、收外界环境气候影响小，接地施工在站内，不与周围的群众发生关系，不需要征地协调等工作的优点，因此颇受变电站建设工程的偏爱。但是深井接地极一般布置在水平地网的边缘，接地极间的距离应该不得小于接地极长度的2倍，否则其屏蔽效应会导致深井接地极达不到预期效果。而且适合采取深井接地的地方比较少，只有在深层土壤电阻率较低及地下水丰富的地方才能有比较好的降阻效果。因此，深井接地极数量受到场地大小限制，对深层土壤电阻率较高的场地效果不明显。
3 几种新型辅助接地方式
3.1 降阻模块
降阻模块又称之为接地模块，以非金属材料为主要原材料，主要由导电性、稳定性较好的非金属矿物质和电解质组成。具有下列优点：接地电阻稳定;耐腐蚀性良好;能持续负载大电流;使用寿命至少30年;无毒性，不污染。
但由于降阻模块体积较小，其仅增大模块附近导电率及水平接地极的直径，因此降阻模块在工程应用上需要大量应用才会有比较好的效果。
3.2 置换土
采用换土法来降低高土壤电阻率区接地网接地电阻，是一种比较有效的措施。它包括更换土壤与人工处理土壤这两种方法。更换土壤是将接地体周围0.5米之内、接地体三分之一处范围内的原有电阻率高的土壤用电阻率较低的土壤(比如：黑土、粘土、砂质粘土等)替换出来。这种方法虽然效果明显，但由于变电站场地地质情况的区域性，难以在高电阻地质附近找到低电阻土壤。
为改善接地体周围的土壤的导电性，将食盐、木炭、电石渣等物质加入周围的土壤。该法效果明显，造价也较低，但是土壤经过处理后其热稳定性将会降低，接地极的腐蚀速度也将加快，其使用寿命也会降低。因此一般情况下不宜采用。
3.3 斜井接地
打斜井，并埋置外引的接地体，向原接地体直径的几倍范围内的土壤中施放电解质，以降低土壤的电阻率，从而降低接地电阻。现在都是采用非开挖施工技术，在变电站内打斜井，对比垂直深井接地增大了计算面积，并在斜井内设置电解离子接地极，可以很大幅度的降低接地电阻值。斜井接地不但可以有效的降低接地电阻，还可以缩短工期，节约投资。该方法对于山区地形及结构比较特殊的变电站的接地非常适用，尤其是在常规设计及施工满足不了接地电阻要求的情况下，采用斜井埋置电解离子的接地极的方法七效果是相当的明显。该法具有施工方便、施工工期短，且可以防止接地网外延而引起的征地纠纷以及浅埋接地体被偷盗。因此，该法是电阻率较高的地区变电站接地降阻很好的措施。
3.4 爆破接地
爆破接地技术是针对于降低岩石区域接地电阻的一种新技术。通过爆破制裂，然后再将接地极安装于裂缝中，再采用压浆机将降阻剂压入裂缝中，已达到改善较大范围内的土壤的导电性能的目的。
该法的原理是通过爆破将岩石炸裂，爆破裂缝可以与岩层中的节理裂隙相互贯通，在压入降阻剂后，便形成了范围非常广的低电阻率通道，以便于电流通过裂隙中的降阻剂流散至外部岩石。另外，在雨水或者地下水的作用下，降阻剂便会向更深更远处渗透，逐渐形成树枝状，更加有利于接地极的散流。
3.5 铺设水下地网和利用自然接地体
水电站大多都是建设于山谷、峡谷中，受到自然条件的限制，往往无法铺设接地网。而且该区域基本上都是岩石，其电阻率极高，因此，想要将接地电阻降低至合格范围内十分困难。但是大中型的水电站都有规模较大的水库，这时则可以考虑在水库中设置水下地网。首先便是要将水的电阻率测试出来，以便计算水下地网的大小。其网格大小可采用20m×20m的网孔，最好是能够将水下地网埋入水库底的泥土内，以免受到水位高低的影响。对于河道式水电站可沿河流两边设置河岸接地装置。对于水电站来说应充分利用水工建筑、厂房、管道等自然接地体来进行降阻。
4 结语
变电站接地设计时应该根据具体的工程采取对应的降阻措施，在计算接地电阻的目标值的基础上，对变电站所处的地形、地貌、地势等进行仔细勘查，并对土壤的电阻率进行测量，分析出一套技术可行、经济合理，安全可靠的接地措施。
摘要：变电站接地网的的方式有多种, 传统的接地方式有扁钢接地、采用降阻剂、外扩地网、深井接地等, 新型的接地措施有降阻模块、置换土法、斜井接地、爆破井接地等方式。文章重点对变电站的新型接地进行了分析, 希望能给变电站接地设计提供参考。
关键词：变电站,接地设计,深井接地
参考文献
[1]何金良, 康鹏, 曾嵘, 张波, 华普校.青藏铁路110kV输变电工程五道梁和沱沱河变电站的接地系统设计[J].电网技术.2006.
[2]葛红霞.浅议高土壤电阻率地区如何降低变电站接地电阻[J].中国高新技术企业.2009.