变电所接地系统

变电所接地系统（精选12篇）

变电所接地系统 篇1

0 引言

变电所接地系统是通过金属导线与接地装置间的连接来实现, 是一种用电安全保障措施, 是保障电力系统安全运行、确保人员安全的重要前提。接地电阻大小直接体现了电气装置与地接触的良好程度, 也反映了接地网的规模。

1 变电所接地系统的设计

1.1 接地装置材料、截面的选择

一般而言, 接地电阻、地电位分布、接触电位差等参数会随着时间的推移而缓慢升高, 是逐步劣化的标志。钢质接地材料检测、施工难度相对较大, 无法进行更换。铜质接地材料则可以免于维护, 因此, 检测工作较为简单, 节省了大量检测费用。

在露天、易于维修更换的地方, 设计镀锌、镀铜的钢质接地材料较多, 使接地系统有一定的防腐能力, 性价比也比较高。而在深入地下、更换困难的地方, 则只能采用免维护的铜材接地。

接地线系统的寿命一般为25~30年, 对接地材料的截面积有一定的要求。根据设计规范防腐要求, 室外钢质接地材料截面积不<48 mm2;室外铜质接地材料截面积不<25 mm2。

在接地网的设计中, 截面数据根据热稳定校核要求确定。接地材料截面积

Ig=流经接地线的短路电流稳定值;t=短路时间;C=热稳定系数。

1.2 变电所接地网参数选择

接地网布置必须考虑到均压问题, 接地装置的地面跨步电压和设备接触电压的主要参数直接关系到人身和设备安全, 因此, 在设计时必须校核这两个参数, 不应工程完工后可能还要进行试验验证。在变电所主接地设计中, 一般采用5~10 m的网格式布置。

跨步电压和接触电压的计算过程如下:

入地短路电流I= (Im-In) (1-K) ;I=In (1-K) 。

Im=最大短路电流;In=流经中性点的最大短路电流;K=避雷器分流系数。入地短路电流取两式较大值。

接地装置电位U=I×R。R=接地装置接地电阻。

最大接触电位差Uj=Kj×U。Kj=最大接触电位差系数。

最大跨步电位差Uk=Kk×U。Kk=最大跨步电位差系数。

由上述过程确定接地系统接地电阻的最大允许值。

1.3 变电所接地规模设计

按照《交流电气装置的接地》中的相关规定, 大接地短路电流系统接地装置的接地电阻值应满足R≤2000/I的要求。随着电力系统规模不断扩大, 要满足以上要求非常困难。现行标准不再规定变电所接地电阻要达到0.5Ω, 而是允许放宽到5Ω, 放宽的条件是要采取防止转移电位的隔离措施, 并验算接触电位差和跨步电压差满足要求。

根据确定的接地电阻的最大允许值, 按照计算公式:

确定水平接地网面积S。

接地网布置还必须考虑散流问题, 在主要设备附近, 可以采用加密垂直接地体加强冲击电流的扩散作用。根据理论和模拟实验, 垂直接地体对降低接地网工频接地电阻的作用很小, 约为2%~8%, 而且地网面积越大, 影响越小, 因此在计算变电所接地电阻时, 不考虑垂直接地极。

2 变电所接地电阻的测量方法

接地电阻测试原理很简单, 给接地装置加一个电流, 测量出接地装置上的电压, 两者相除即得接地电阻。但电流如何正确施加, 电压如何测量准确, 在实际中却比较困难。

接地网完成后, 不是都能够准确测量的。由于地下金属管道、线缆影响, 测试结果无法反映实际情况;土壤电阻率极大的地区, 接地网对角线在100 m以上, 测量这样的地网, 一般是测量结果要比实际大许多倍, 或测试极落在地网内, 测试结果很小。

目前, 市场上存在的接地电阻测试仪有很多类型, 归纳起来, 测量方法只有三类:打地桩法、钳夹法、地桩与钳夹结合法。

2.1 打地桩法

1) 二线法:这是最初的测量方法, 即将一根线接在被测接地体上, 另一根接辅助地极。此法的测量结果R=接地电阻+地桩电阻+引线及接触电阻, 所以误差较大, 现一般不用。

2) 三线法:这是二线法的改进型, 即采用两个辅助地极, 通过公式计算, 在中间一根辅助地极在总长的0.62倍时, 可基本消除由于地桩电阻引起的误差;现在这种方法仍然在用。但是此法不能消除由于被测接地体由于风化锈蚀引起接触电阻的误差。

3) 四线法:这是在三线法基础上的改进法, 在测量时两根测量线必须单独直接连接到被测物上。这种方法可以消除由于辅助地极接地电阻、测试引线及接触电阻引起的误差。该方法是所有接地电阻测量方法中准确度最高的。

2.2 钳夹法

1) 双钳法:利用在变化磁场中的导体会产生感应电压的原理, 用一个钳子通以变化的电流, 从而产生交变的磁场, 该磁场使得其内的导体产生一定的感应电压, 用另一个钳子测量由此电压产生的感应电流, 最后用欧姆定律计算出环路电路值。其适用条件一是接地系统要形成回路, 二是另一端电阻可忽略不计。

2) 单钳法:单钳法的实质是将双钳法的两个钳子做成一体, 但如果发生机械损伤, 邻近的两个钳子难免相互干扰, 从而影响测量精度。另外, 当接地回路中有电流干扰时, 其电阻测量准确度将受影响。

2.3 地桩与钳夹结合法

这种方法的测量原理同四线法, 由于在利用欧姆定律计算结果时, 其电流值由外置的电流钳测得, 而不是像四线法那样由内部的电路测得, 因而极大地增加了测量的适用范围, 解决了多点接地并且地下有金属连接的问题。

在实际测试中, 有一些常见因素造成测试不准确, 应尽量予以避免:

1) 接地系统 (地网) 周边土壤紧密、干湿程度不均匀, 地表面杂散电流、架空地线、地下水管、电缆外皮等, 对测试影响特别大。解决的方法是, 取不同的点进行测量, 取平均值。

2) 测试线方向不对, 距离不够长, 解决的方法是, 找准测试方向和距离。

3) 辅助接地极电阻过大。解决的方法是, 在地桩处泼水或使用降阻剂降低电流极的接地电阻。

4) 测试夹与接地测量点接触电阻过大。解决的方法是, 将接触点用锉刀或砂纸磨光, 用测试线夹子充分夹好磨光触点。

5) 其他干扰影响。解决的方法, 调整放线方向, 尽量避开干扰大的方向, 使仪表读数减少跳动。

接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关, 因此, 接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行, 不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。

3 降低接地电阻的方法

当接地点的土壤 (如岩石、砂质土壤和长期冰冻的土壤) 电阻率较高时, 为了满足接地电阻的要求, 须采取措施来降低接地电阻, 这些措施包括:

1) 换土:用电阻率较低的黑土、黏土和砂质黏土等替换电阻率较高的土壤。一般换掉接地体上部1/3长度、周围0.5 m以内的土壤。

2) 深埋:如果接地点的深层土壤电阻率较低, 可适当增加接地体的埋入深度;但一般情况下, 接地线在0.6~0.8 m以下对接地电阻的影响已经很小。

3) 外引接地:通过金属引线将接地体埋设在附近土壤电阻率较低的地点。这种方法类似于扩大接地网面积。

4) 化学处理:在接地点的土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质, 以及采用专用的化学降阻剂, 可以有效地降低土壤电阻率。

5) 保土:采取措施保持接地点土壤长期湿润;往接地点的土壤中加泥炭, 防止土壤冻结, 或者将接地体埋在建筑物的下面。

4 工程实例

现以西南铁路灞源牵引所和在建深圳11号线宝碧区间中间风井接地系统为例, 进行如下探讨。

4.1 西南铁路灞源牵引所接地系统施工

西南铁路灞源牵引所于2004年竣工, 接地网尺寸50 m×72 m, 在水平接地体上使用化学降阻剂, 根据设计计算阻值为0.49Ω, 设计阻值为0.5Ω。但施工完成后, 实测为3.3Ω, 笔者采用两种方法处理: (1) 增大接地网面积到66 m×80 m, 预计将接地电阻降到2.72Ω。 (2) 在主接地网四个角上增加25 m的深井, 进入地下水位以下, 用Ф80×4的钢管作为接地极, 计算得可将阻值降到0.5Ω以下。

施工结束后, 实测为0.79Ω, 不符合设计要求;又经外延接地处理, 阻值几乎不变。后经设计院复核计算接触电位差和跨步电压差, 能满足要求, 甲方才予以接收。

事后结合这一案例总结, 得出以下结论: (1) 不能盲目依据设计的计算值, 灞源变电所土壤性质为土夹石, 水位又很低, 土壤电阻率很大, 接地施工时应一定范围内换填土。 (2) 大多情况下土壤为不均匀土壤, 电阻率沿水平和垂直方向不均匀分布, 勘探的不准确性可能造成计算的较大误差。 (3) 当地气候少雨, 土壤性质不能保留水分, 电阻率受天气影响较大, 造成勘探、施工、测量时数据区别很大。

4.2 深圳地铁11号线接地系统施工

在建的深圳地铁11号线宝碧区间中间风井综合接地系统, 接地网尺寸为18 m×20 m, 设计的接地电阻值不>1Ω;根据地勘报告, 土壤电阻率为13Ω·m, 接地电阻计算值为0.34Ω。

该工程按照设计施工, 实测数据为0.048Ω, 远低于计算值。分析其原因可能有:接地网位于地下28 m处, 处于地下水位以下, 土壤含水率在取样时流失, 造成土壤电阻率测量值偏大;接地系统施工时处于雨季, 地表水较多, 使实测值偏小, 系季节因素造成。

5 结语

变电所接地系统在电力系统中起到相当重要的作用, 其关键在于设计、施工、测试这几个环节, 只有在工程实际中不断优化研究, 特别是在条件恶劣的环境下采取措施, 才能取得良好效果。

参考文献

[1]周波.变电所接地系统设计浅析[J].甘肃科技, 2011 (11) .

[2]中华人民共和国电力工业部.DL/T621-1997.交流电气装置接地[S].

变电所接地系统 篇2

贺瑞和

方利祥

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

摘要：介绍了首钢京唐一冷轧110 kV变电站直流系统接地的事故概况，分析了交流串入直流回路及直流系统环路对直流系统绝缘监察的影响及解决方案。

关键词：交流串入直流；接地报警；事故原因

0 引言

直流系统是电力系统一次设备的操作、监控、保护、信号回路等综保装置的稳定不间断供电电源，直流供电的中断将造成二次设备的停运，使一次设备失去保护和监控，极端情况下将有可能造成变电站一次设备烧毁和供电系统瓦解。保证直流系统的正常运行是电力系统运行人员的重要职责。事故概况

一冷轧110KV变电站直流系统运行方式为两组100Ah蓄电池各带一段直流母线分裂运行，保护及控制直流负荷按照对称原则分别由两段母线供电，如图1所示。变电站投入以后发现，直流接地检测开关打到检测仪表侧，直流屏偶尔报直流接地，并能及时自动恢复；直流接地检测开关打到继电器侧，直流屏一直报直流接地，无法恢复。

图1 110 kV变电站直流系统图 原因分析

2.1 直流接地监测原理

绝缘监察继电器由平衡电阻和监测电路组成，如图2所示。当两侧直流母线对地电阻值相等时，无电流流过监测电路，继电器不动作。当某一侧母线的绝缘电阻值下降时，不平衡电流流过监测电路，测量电路监测并显示电流的数值和方向，正母线接地时数值为正，负母线接地数值为负，当此电流大于设定的动作阀值时，继电器动作，发出报警信号。+R1R2R1R2+R+KSRKS（a）原理图（b）等效电路图

图2 直流接地监测原理

2.2 直流系统环路及交流串入直流系统

两段直流母线分裂运行时，直流屏一段控制母线电流达到5A以上，二段控制母线电流基本为零，调高二段控制母线电压后，二段控制母线电流增加，一段控制母线电流降低。另测量直流母线对地电压时，均检测出90V左右交流分量。由此可以推断，变电站直流系统存在环路及交流串入直流系统现象，并打破了直流系统绝缘监察装置电桥平衡，导致直流系统报接地。解决方案

3.1 直流系统环路问题

变电站直流系统由两组充电机带两段直流母线，两段母线间设置母线联络开关。其中Ⅰ段直流母线供10kVⅠ、Ⅲ开关柜直流电源，Ⅱ段直流母线供10kVⅡ、Ⅳ开关柜直流电源。10kV开关柜Ⅰ、Ⅱ柜内直流电源通过柜内小母线直接相连，中间没有设置联络开关。Ⅲ、Ⅳ开关柜亦是如此，如图3所示。

图3 直流系统环路问题

由上图可见直流屏Ⅰ、Ⅱ段直流母线通过10kV开关柜ⅠⅡ段、ⅢⅣ段柜内小母线分别构成两条环路。分别解开10kVⅠⅡ段、ⅢⅣ段柜内小母线连接处，即可解决直流屏两段直流母线环路现象，直流屏Ⅰ、Ⅱ段控母电流均与分配。3.2 交流串入直流系统问题

变电站10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段开关柜共4路交流电源分别引至低压配电屏2DP-

4、9DP-

4、2DP-

5、9DP-5。拉开10kVⅡ段开关柜交流电源9DP-4开关。测量10kV开关柜内直流电源端子X11:3、4、5、6均无交流分量；测量直流屏Ⅰ、Ⅱ段直流母线亦均无交流分量；测量开关柜内交流电源端子X11：

1、2发现均存在负110V直流分量。由此可以推断直流系统里交流分量通过10kVⅡ段开关柜串入。分别查10kVⅡ段开关柜交流端子X11：

1、2接线，查至13GⅡ段滤波器2#柜时，发现X11：

1、2端子较其他开关柜多出3颗接线，X11：4端子较其他开关柜多出1颗接线。查看设计图纸及其他滤波器柜接线，发现滤波器柜X11：

1、2端子应该多出4颗接线，分别供滤波补偿装置2台隔离柜交流电源。13G柜内X11：4直流电源端子多出的一颗线应该改接至X11：2交流端子。完成改接后，测量X11：

1、2交流端子无直流分量。端子接线如图4所示。完成二次线改接后，直流系统接地报警消除。

图4 端子接线图 结语

（1）直流-直流串电。本文中直流系统环路现象就是两套直流系统发生直流-直流串电，即两套直流电源有一点连在一起。该故障属于变电站中常发生的直流接地报警故障。由于变电站中直流回路比较多，有的综保装置本身就有几组直流电源，还要给其它一次设备提供操作电源。这样就可能造成几组本应该相互独立的直流电源之间发生串接，打破直流绝缘监察装置电桥平衡，装置误报直流接地。直流串电使相互独立的直流回路之间发生关联，一组直流接地扩大到两组、三组直流接地，甚至造成整个变电站直流系统全部接地，扩大事故。所以，在变电站二次接线安装调试程中，直流电源一定要从直流馈线屏根源处分开，最好采用目前使用较多的辐射式馈电，避免产生电气联系而影响继电保护。

（2）交流串入直流。本文中交流串入直流只是引起直流系统接地报警，然而交流串入直流危害性远不止如此。由于二次接线中跳闸回路电缆较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起开关误跳。因此，在变电站二次接线中一方面一定要杜绝交直流混接现象，另一方面可以在跳闸回路中加装大功率继电器，能够提高继电器交流电压的动作门槛，进而防止了跳闸继电器的误动。

[参考文献] [1] 朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].电力工业出版社，2005 [2] 韩天行.微机型继电保护及自动化装置检验调试手册[M].机械工业出版社，2004 [3] 国家电网生技400号文 国家电网公司十八项电网重大反事故措施[S]，2005

变电所接地系统 篇3

关键词：变电站；直流系统；接地故障；分析

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0114-01

无论是变电站还是其他电力系统，直流系统是重要的组成部分，是电力二次系统，不仅仅关系到继保装置的运行，还会直接影响远动装置和通讯装置的运行，相关研究者积极探索研究直流系统。在电网的运行过程中，直流系统正常运行与否直接会影响电网安全问题，因此有必要加强直流系统的建设和维护。及时发现直流系统故障问题，并针对原因提出可靠、科学的解决方案，有利于提高电力系统的安全性和稳定性。本文主要分析直流系统接地故障发生的原因，并具有针对性的提出相关措施。

1 变电站运行中直流系统接地故障的原因分析

1.1 气候因素影响

在变电站的运行中，直流系统很大一部分是直接暴露在外界环境中的，所以就会受到外界环境的影响。尤其是想雨、雾等含有水分的天气会直接影响直流系统。水分含量过高会导致端子箱、压力表等电子构成部件受潮或者出现进水现象，最终影响其绝缘性，容易导致电力系统发生故障，出现直流接地故障问题。

1.2 设备损坏的影响

由于使用时间较长，年份较长，会出现设备老化、线路老化等问题，在变电站运行过程中由于机械振动等因素影响会直接造成线路表皮脱落或者破损等，这样裸露的电缆芯不能得到很好密封，出现直流系统接地故障问题。而且一般设备运行过程中如果电缆出现弯折等问题会发生磨损现象，长期磨损裸露就会发生直流接地情况。

1.3 蓄电池接地问题

蓄电池作为直流系统的重要组成部分，蓄电池出现问题会导致出现直流接地故障问题。例如蓄电池工作过程中经常出现温度过高等问题，这些问题导致了蓄电池体积膨胀，会出现蓄电池出现裂缝，裂缝会导致直流系统接地故障。

1.4 人为因素的影响

由于工作人员操作等相关问题会导致相关问题的发生，尤其是某些工作人员不按照相关规章制度进行相关操作，更增大了事故发生的可能性。一般工作人员进行设备操作时，不规范操作直接导致设备零件脱落，而且甚至会出现线头裸露问题。由于人为因素导致的设备故障以及接地故障问题并不一定完全显现，但是却存在极大的安全隐患。

2 变电站运行中直流系统接地故障及危害分析

经过长期的工作经验发现，变电站运行中直流系统接地故障主要归纳为三种，第一种是直流正极接地，第二种是直流负极接地，第三种是直流正负极各一点接地。不同的故障产生原因和造成的危害也不一样，接下来进行相应分析。

2.1 直流系统正极接地及危害分析

电站运行中出现直流系统接地故障时往往会导致电力系统的不正常动作。当出现直流系统正极接地时，保护装置可能就会出现误动，如图1所示。误动主要是指系统中的跳合闸线圈、继电线圈等原应该与直接负极电源接通，发生故障时会与正极接地，这时形成回路就会导致误动出现。

作为直流系统，其中的A、B两点如果一旦出现正极接地现象，就会导致系统中的1.2LJ两点短接，出现这种状况的时候，系统为安全考虑会导致CKJ继电器误动作保护性跳闸。同样，当A、D以及F、D两点接地时一样会出现同样情况，另外特殊情况时还可能发生误合闸，出现信号误报等问题。

2.2 直流系统负极接地及危害分析

变电站直流系统负极接地时往往会导致不正常接地自动保护装置自动开启，这种情况下直流系统控制会进行某些拒绝指令。同时如果直流系统出现二次接地现象，电力系统会直接因为短接停止运转。如图1，一旦CJK线圈出现短结故障，线圈以及线路电流会急剧增大，并且产生大量热量导致温度升高，熔断保险丝，严重时导致电器设备损坏。

2.3 直流系统正负极各一点接地及危害分析

在变电站直流系统中一旦发生正负极各一点接地问题，会直接出现保险丝熔断现象（电源），这样电力系统就会失去电源，不能运转，保护装置以及控制回路失去其功能。如图1所示，不同的位置发生不同的故障。例如A、E点发生故障时会出现线路短接，系统停止运行，而B、E发生该该故障时，保险丝不会熔断，却会导致相应电器原件发生相应损坏。

通过分析可以发现，无论是直流正极接地、负极接地还是正负极各一点接地都会产生极其严重的危害，甚至会直接损害电力设备，整个电力系统也会遭受威胁。作为电力工作人员应该积极面对这些问题，能够及时发现故障，并及时排除，保证变电站的正常运行，保证其安全性和稳定性。

3 变电站运行中直流系统接地故障预防与应对策略

面对变电站运行中直流系统接地故障的原因与危害，并且结合自己的工作经验提出相应的解决策略，希望能够较好的预防和处理直流系统接地故障问题。

3.1 注意事故高发区

工作人员需要进一步了解并且掌握自己工作的情况，对于工作中或者变电站中问题高发的集中区域应该尤为关注，平时关注这些区域，并且就故障发生原因进行分析，得出原因尽可能解决，避免事故发生。

3.2 加强排查监督

进行电力相关工作的时候要学会防患于未然，做好相应预防工作可以减少不必要的损失。在变电站直流系统运行过程中必须要加强相应监督与管理，并且进行不定期的检查，从而能够及时发现其中存在的安全隐患，并且及时处理，避免了很多不必要的麻烦，也方便了后期的工作，避免了事故的发生。

3.3 加强专业知识、专业技能的学习与培养

随着相关知识与技术的进步，必须要加强相关知识和技能的学习，才能更好的适应直流系统中的新设备以及新问题。因此相关工作人员应该借助一切机会发展自己，充实自己，能够掌握新颖的知识和技能，并且很好的应用于直流系统问题的优化以及问题的解决，这样也能够减少直流系统中的问题。

3.4 控制设备质量

由于某些设备以及线路等不符合质量问题直接导致接地故障产生，因此就必须注意控制设备的质量，避免相关问题的发生。例如在采购设备的时候，虽然要考虑经济性的原则，同时也要注意设备质量要达标。

3.5 事故处理

事故发生是不可避免的，但是当事故发生时相关人员必须及时赶往现场进行处理，避免问题的发生以及事故的进一步恶化，尽可能降低损失。

4 结 语

直流系统工作的好坏直接关系到整个变电站运行的情况，因此必须加强其相关建设。因此工作人员应该注重提高自身水平以及能力，对于直流系统中可能出现的故障问题进行分析和总结，做好预防以及应急处理等一系列工作，保证变电站电力系统的正常运行。

参考文献：

[1] 张朝湘.电力系统中变电站直流系统接地故障的分析[J].低碳世界，

2014，（17）.

[2] 谷志伟.220 kV变电站中直流系统接地故障探究[J].科技资讯，2014，（31）.

[3] 童驭疆.变电站运行中直流系统接地故障的分析[J].通讯世界，2015，

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[4] 陈韬，胡书琴.变电站直流系统接地故障的分析及对策[J].电力学报，

2009，（2）.

[5] 严国胜.变电站直流系统的设计及故障分析[D].北京：华北电力大学，

2014.

[6] 邢鲁华.高压直流输电线路保护与故障测距原理研究[D].济南：山东大 学，2014.

变电所接地系统设计浅析 篇4

1 接地系统设计要点

接地设计首先根据项目要求确定接地设计原则:根据地网的类型、目的、接地要求进行设计。

如主要用于防雷接地的地网, 其接地线长度应满足undefined;主要用于短路电流泄流保护的地网可以不受上述限制, 在高土壤电阻率地区甚至可以在2km范围内补充外引接地体;接地网布置类型多样:水平、垂直布置, 长孔、方孔接地网其计算工频接地电阻的方法也不同。不同建设项目的目的不同, 接地网寿命要求不同, 因此其接地材质的选择也不同。

设计前要充分收集有关资料数据, 尽可能进行现场勘察。应掌握现场地形、地貌、水文、气象、地质结构、矿藏、电磁场、实测土壤电阻率。可供利用的自然接地体的状况及接地电阻值。这些对接地工程设计计算和施工布置都是很重要的。在具体工程中变电所不同地点和不同深度的土壤电阻率是不相同的。在计算接地电阻时如何选取一个等值的土壤电阻率进行计算是每个工程中都要解决的问题。

在设计时需考虑以下几点:

(1) 设施的作用;

(2) 设施的设计寿命;

(3) 土壤电阻率;

(4) 土壤的自然腐蚀性;

(5) 地网面积和形状;

(6) 周边的建筑物和他们的接地系统;

(7) 季节因素和温度因素。

变电所接地系统主要用于短路电流泄流保护, 一般为水平接地为主, 外加少量垂直接地体且边缘闭合的复合式接地网。通常变电所接地网作为一种大电流接地短路电流系统, 其对接地电阻的要求通常极其严格, 因此在设计时要对其接地电阻值进行重点研究。

根据《交流电气装置的接地 DL/T 621—1997》中规定, 其接地电阻计算公式如下:

Rn=α1Re (1)

undefined

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——接地网的总面积, m2;

d——水平接地极的直径或等效直径, m;

h——水平接地极的埋设深度, m;

L0——接地网的外缘边线总长度, m;

L——水平接地极的总长度, m;

ρ——土壤电阻率, Ω·m, 这里所指的土壤电阻率均是指考虑季节影响系数的值。

2 选取接地网材料

地网接地材料的选择, 应在满足工程建设标准的前提下, 尽可能的选择最经济合理的材料。目前变电所主要有以下几种接地材料:

纯铜:适用于要求较高的永久性地网, 导电性能高, 防腐蚀性能特别强, 但造价高、垂直接地极安装较麻烦。

铜包钢:适用于要求较高的半永久性地网, 导电性能高, 防腐蚀性能特别强, 但造价高、垂直接地极安装较容易。

镀锌扁钢:适用于要求造价低廉、对时间要求较短的地网, 造价较低, 施工方便, 但地网寿命较短。

离子接地极:对高土壤电阻率地区能有效的降低接地电阻, 但造价高。

目前电力系统变电所一般均采用纯铜材料搭建地网, 一些建设标准要求相对较低的工程则采用铜包钢作为接地主网材料。而对于某些处于高土壤电阻率地区的变电所, 离子接地极则作为一种降阻材料与主地网搭配使用。

3 变电所接地电阻要求

在电力系统相关规范中有明确要求变电所接地电阻的允许值, 应符合下式要求:

undefined

当I≥4000A时, 可采用

R≤0.5 (6)

式中:R——接地装置的最大接地电阻 (Ω) ;

I ——流经接地装置的入地短路电流 (A) 。

通过公式 (5) (6) 不难看出接地电阻的允许值R始终是不大于0.5的, 因此一般变电所接地设计均按R≤0.5考虑。

而在高土壤电阻率 (ρ>500Ω·m) 地区, 接地装置要做到规定的接地电阻值可能会在技术经济上极不合理。因此, 其接地电阻允许值可相应放宽。小接地短路电流系统中, 变电所的接地电阻≤15Ω;大接地短路电流系统中, 变电所的接地电阻≤5Ω。且在设计地网时, 应验算接触电势和跨步电势, 施工后应进行实地测量, 并绘制电位分布曲线。

接地电阻的大小跟很多因素有关, 土壤电阻率、接地网形状、埋设深度、接地体材质、尺寸、长度等等, 其中影响最大的就是土壤电阻率和接地网的形状。根据复合人工接地网的工频接地电阻简易计算式:

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以长100m, 宽100m的变电所为例, 土壤电阻率100Ω·m以下时, 接地电阻R≤0.5, 变电所接地电阻即能满足要求。

而随着电气设备的集成化发展, 变电所场坪面积越来越小型化发展, 一方面节省了变电所用地, 另一方面也造成了接地网面积越来越小;并且由于我国部分地区的地质条件比较恶劣, 即使在放宽允许值的前提下, 按照常规的接地设计已经无法满足变电所对接地电阻的要求, 必须采用适当的降阻措施, 以确保整个变电所接地系统的安全可靠。

由公式 (5) 可得知减小土壤电阻率以及增大接地网面积, 是降低接地电阻的主要方法。

4 各种降阻措施

4.1 换填土

换填土是常用的一种减小土壤电阻率的措施。方法就是用电阻率低的土壤置换变电所场坪一定范围内的土壤, 如用陶土、黏土、黑土、田园土、泥浆等等, 这些土壤的电阻率多在200Ω·m以下, 可以有效改善整个接地网周围的土壤环境。

换填土是一种比较方便、便宜且有效的方法, 适用于附近有这些电阻率较低的土壤的变电所, 如果距离太原, 运费太高的, 则有必要进行技术经济比较。

4.2 外引接地网

换填土实际上是为了减小土壤电阻率, 而外引接地网则是最简单的通过增大接地网面积以降低接地电阻的方法:在已建成地网的附近, 找一处电阻率较低的地方, 再建设一个新地网, 然后把两地网连接。但是外引接地网的距离不能太远, 一般为2km范围内, 而且接地体要深埋, 要作好安全保护措施, 防止因跨步电位差引起人员和牲畜的触电事故发生, 必须保证引外接地的安全性。

外引接地网的接地电阻简易计算方法:

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式中, R1、ρ1、S1分别表示原地网的接地电阻、土壤电阻率及面积, R2、ρ2、S2分别表示新地网的接地电阻、土壤电阻率及面积, S、R则表示两地网面积的和及总的接地电阻, k为屏蔽系数, 取1.1～1.3。

在土壤电阻率为1000Ω·m以下的变电所, 有条件的情况下, 应优先采用换填土、外引接地等投资较小的措施。

4.3 敷设降阻剂

降阻剂是普遍使用的一种接地材料, 接地电阻降低效果比较显著。因降阻剂中, 主要合成高分子材料占5%～8%, 电解质物质占8%～9%, 水成分占80%左右, 所以它的粘度较低, 凝固前渗透性极强, 在灌到接地体坑内, 几分钟就可以通过沙石缝向土壤深层渗透。凝固后, 它紧紧包裹在接地体周围, 并与土壤紧密连接, 形成一个较大的导电体, 且导电体在大地中出现树枝状的延伸体, 产生树枝效应, 这样就可以大大降低接地电极与土壤表面的接触电阻, 起到降阻的功效。

结合接地降阻多年来应用的实际经验, 分别提出如下公式供参考。

4.3.1 垂直接地体按下式计算

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式中:RC——单根垂直接地体接地电阻 (Ω) ;

ρ——现场实测的土壤电阻率 (Ω·m) ;

L——单根接地体长度 (m) ;

d——灌降阻剂后等效垂直接地体直径 (m) , 一般为0.1～0.2m内选用;

K——降阻系数。

4.3.2 水平接地体按下式计算

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式中:RP——水平接地体接地总接地电阻 (Ω) ;

ρ——现场实测的土壤电阻率 (Ω·m) ;

L——水平接地总长度 (m) ;

D——灌降阻剂后等效水平接地体横截面直径 (m) , 一般为0.1～0.2m内选用;

K——降阻系数。

4.3.3 一般变电所复合式接地网接地电阻可按下式计算undefined (8)

式中:R——水平接地体接地总接地电阻 (Ω) ;

ρ——现场实测的土壤电阻率 (Ω·m) ;

S——地网面积 (m2) ;

K——降阻系数。

4.4 采用低电阻接地模块

低电阻接地模块是一种以导电非金属材料为主的接地体, 它由导电性、稳定性好的非金属材料、电解质、吸湿剂和防腐金属电极组成。当接地模块埋入大地后, 与大地构成一个接触良好的整体, 由于接地模块具有很强的保湿、吸湿性和稳定的导电性, 金属接地体通过外围的非金属的电阻模块与大地的接触电阻将大大减小, 达到良好的降阻作用。接地模块既可以作为水平接地体使用, 也可以作为垂直接地极使用。从降阻原理上来说, 接地模块与降阻剂类似, 但相对降阻剂来说, 接地模块施工更加方便、稳定性好, 特别适用于缺水的高土壤电阻率地区。

对于采用接地模块的接地电阻计算, 可以参照通常的计算公式, 只将等效半径代入就行了。

当变电所附近没有合适的换填土壤, 且附近地区电阻率均较高的情况下, 换填土、外引接地网就受到了限制, 此时可敷设降阻剂或接地模块以达到降阻目的。

4.5 采用离子接地体

离子接地单元由铜合金接地极、内离子填充剂及外离子填充剂组成。其中的外离子填充剂能有效地降低接地极周围的土壤电阻率, 并隔绝金属接地极与周围土壤、空气的接触, 避免了金属接地极在恶劣环境中的腐蚀, 同时它还能吸收并保存土壤中的水分, 使自身的有效成分持续向周围土壤渗透。离子接地极一般是由铜及其他稀有金属材料用特殊工艺制成并做抗氧化钝化处理, 自身导电性能优异, 在空气中的腐蚀氧化速度极慢, 内部离子填充与外层填充剂有效成分相同的高浓度填充物, 在吸收水分潮解后通过底部的小孔向外缓慢渗透, 不断补充外层填充剂随土壤中水分流失的有效降阻成分。由于其优异的抗氧化性及离子补充设计, 使单套接地单元的使用寿命可长达30年以上, 且接地电阻值常年保持稳定, 变化幅度极小, 非常适合于各种系统的接地装置中作为垂直或水平接地体应用。在变电所接地工程中常作为垂直接地极使用。

离子接地极的接地降阻效果明显, 占地面积少, 施工工程量小, 节约材料, 便于检查, 主要是造价较高, 适用于高土壤电阻率地区和建筑物密集的城市。

单根防腐离子接地体的接地电阻经验计算公式:

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其中, d0为离子接地极的等效直径, 通常取0.2～0.3m;20%为离子接地体对土壤的调节系数, 工程经验值。

4.6 深井接地

在详细获得变电所及周围范围内深层地质情况, 如深层地质状况、冻土深度、深层土壤的电阻率、地下水位的高度等后, 在采用其他降阻方法效果不理想时, 适宜的采用深井接地技术对降低接地电阻还是很有效果的。

根据单根垂直接地极的接地电阻计算公式,

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深井接地降低接地电阻的因素有:

(1) 增加了接地极长度;

(2) 利用电阻率较低的深层土壤, 降低了土壤的平均视在电阻率;

(3) 在接地极周围形成低电阻率材料填充区, 相当于增大了接地极的等效直径d。

常用的深井接地有3种方式, 即常规深井接地、深井爆破接地、深水井接地3种, 它们分别用于不同的地质、土壤环境。

常规的深井接地极适用于上层土壤的电阻率很大、土层厚度小于接地极长度、下层土壤的电阻率很小的地区。

深井爆破接地适用于在裂隙较多、土壤干燥或岩石地区。

深水井接地极适合常年有地表水补充或在接地极到达的深度以内最低限度有少量地下水的地区, 如我国南方地区、人口密集地区、周围有河流或水塘的地区。

深井接地还可与离子接地极结合, 形成深井离子接地极, 是一种新型的接地装置, 从实际应用看降阻效果很好, 但投资较大。

在高土壤电阻率的地区, 对于大中型地网, 换填土及敷设降阻剂等措施对降阻的作用则相当有限了, 因此在进行技术经济比较后, 可采用离子接地极和深井接地等高效降阻措施。

5 结论

在进行变电所的接地设计时, 应明确工程项目建设标准、设施作用、设施设计寿命;应充分收集有关资料数据, 尽可能进行现场勘察, 掌握现场实际情况。根据工程实际情况选择最经济合理的地网设置方案。施工完毕后现场进行校验。包括接地电阻值、跨步电势、接触电压、材质的热稳定校验等。

在设计时应根据具体工程要求选择最经济合理的接地材料;在计算地网接地电阻的时, 应首先使用国际标准或国标中推出的公式, 在计算中由于特殊环境或特殊技术措施而找不到相应规范时可参考一般技术部门或企业提供的计算方法, 但应仔细审查其可靠程度, 并留足够的设计余量。在常规设计达不到接地电阻要求时, 因地制宜, 针对工程实际情况, 选择最经济合理的降阻措施。

参考文献

[1]中国电力工业部.交流电气装置的接地 (DL/T 621—1997) [M].北京:中国电力出版社, 1998.

[2]侯长健.变电所接地电阻允许值分析[M].长沙:湖南电力出版社, 2005.

[3]戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社, 1987.

变电站接地网优化设计 篇5

摘 要 接地网等间距布置存在地电位分布不均匀的问题。在建 220 kV 新塘变电站采用了不等间距布置，即从地网边缘到中心，均压导体间距按负指数规律增加。运用 GPC 接地参数计算程序对两种方法进行分析和计算，结果表明接地网优化设计能显著地改善导体的泄漏电流密度分布，使土壤表面的电位分布均匀，提高安全水平，节省钢材和施工费用。

随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。在以往接地设计中，接地网的均压导体都按 3 m，5 m，7 m，10 m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。本文结合在建工程 220 kV 新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。

变电所接地系统 篇6

关键词：直流系统；接地；故障；查找；实例分析

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0095-01

变电站直流系统主要包括信号、合闸、保护、控制以及直流接地监视等子系统，主要起到供给变电站内信号设备、保护设备、控制设备等设备电源的作用，对于变电站安全可靠运行意义重大。加强对变电站直流系统接地故障查找方法的研究，对于提高安全运行能力具有重要作用。

1 变电站直流系统接地概述

变电站直流系统内包括众多电力设备，其接线程度较为复杂，尤其是在直流系统分布较广而且运行环境难以保证的情况下，系统接线、设备等都易出现接地故障，造成运行障碍。直流系统接地故障的主要原因可以总结如下：①设备受损造成的接地故障，主要包括设备机械损坏、绝缘降低甚至消失、老化；②雷击雨雪天气造成系统绝缘能力下降严重，引起直流系统接地；③直流系统运行或检修不当也会导致系统接地故障发生的概率增大；④外部偶发因素造成的接地，主要包括金属、动物落到系统裸露的元件上。

直流系统接地故障型式根据分类标准不同，型式可分为多样。依据接地极性划分，可以分为正接地与负接地两种；依据接地种类划分为全接地和直接接地；依据接地点数量的不同，可分为多点接地、绝缘接地、环路接地以及单点接地。在上述接地类型中，两点接地危害较大，会造成整个系统信号通路故障，误动率增加甚至出现保护装置拒动等严重情况，对于电站的安全运行造成极大危害，严重破坏直流系统。当接地故障突发时，工作人员要能够快速对故障信号进行判断，确保变电站安全稳定运行。

2 直流系统接地故障处理原则及措施

2.1 处理原则

在变电站直流系统接地故障的处理过程中，须严格遵循以下几个方面的原则。

①参与查找与处理故障的工作人员须采取安全保护措施。处理接地故障过程中，二次回路部分严禁工作人员靠近及工作，在对故障进行查找的过程中，须两人以上共同进行故障的查找与处理，并且保证在故障处理过程中不会引发二次故障导致两点接地故障的出现，防止系统故障恶化；参与查找与处理故障的工作人员须采取全面的安全保护措施，同时对于设备也应启动安保措施，防止在处理过程中误动作导致工作人员伤亡。

②对故障位置及类型判断的注意事项。在对故障位置及类型进行判断时，首先应当检查直流接地监测设备是否正常运行，故障信号是否可靠，检查顺序由直流系统绝缘监察装置查询到故障支路检查；其次，在确保故障信号可靠后，进行人工故障排查；在定位故障点时，需按照从室外设备到室内的顺序，回路检查方面，应当遵循先信号后控制的顺序，即首先检查对运行影响较小的信号回路，进而检查控制回路；在采用拉回路方法进行处理时，应当注意首先对次要回路进行拉负荷，然后对主要回路进行拉负荷操作。

③顺停法拔插直流熔断器或者空气开关应经调度同意。且避免在高峰负荷时进行。

2.2 处理措施

2.2.1 绝缘监察装置判断接地故障

利用直流系统绝缘监视装置对变电站直流接地故障进行判断是最直观的方法。一般而言，在变电站的两段直流母线上，都会安装绝缘监察装置，在系统正常运行时，该绝缘监察装置在控制端显示的数字代表的是母线电压，并能对系统的正负极母线的绝缘现状进行分析。当直流系统接地故障发生后，故障电流进入绝缘监察装置后发出警报信号，该低频警报信号进入直流系统中以后，被设置的支路传感器所采集接收后，通过计算机进行分析和处理，并得出该信号是否属于接地故障信号，进而系统进行动作，经过分析确定故障低点，并提出消除相应故障的措施。

2.2.2 拉路法判断接地故障

拉路法判断接地故障的原理是利用对各个系统内馈线按照顺序分别进行短时间的切断，来判断接地故障所在的馈线回路，若某一回路切除后故障信号消失，则说明该馈线回路存在故障，然后对该馈线回路的次级回路依然按照同样的方法进行顺序短时分别切断，来判断故障发生的具体位置，便于工作人员排除故障。

当采用拉路法对故障位置进行判断无果后，怀疑以下问题：①各馈线主回路及次级回路无故障，故障可能发生在电池组、充电设备甚至是两条直流母线上，需进一步排查；②拉路法操作不当，在采用拉路法进行判断时，未断开系统的环路供电，导致故障无法检出；③直流系统接地时，存在接触不良的情况；④未能对系统内所有馈线及其回路进行拉路法判断，或者系统内存在寄生回路的情况，导致无法检出。

3 实例分析

3.1 故障描述

某地220 kV变电站进行改扩建110 kV，采用750断路器进行间隔，其余各110 kV间隔采用Ⅱ母线闸刀进行间隔，而后进行二次接线。在运行过程中，值班人员监测到直流系统接地报警信号，利用拉路法对各个回路进行顺序短时分别切除后，查找到故障点位于公用测控柜测控电源模块发生接地，在进行空气开关拉开操作后，接地报警信号消失，而直流屏此时754测控电源指示灯依然常亮。

3.2 现场分析

该改扩建工程利用750断路器作为间隔进行二次接线，7542闸刀进行位置信号传感器布设接线，测控装置为754和750，二者共用同一测控柜。

3.3 故障查找过程分析

①发生故障后，二次接线工作人员停工，由自动化工作人员进行故障查找工作。经检测发现，测控柜测控装置Ⅱ遥信回路存在接地情况，利用万用表对其进行监测，发现公共端对地电压+30 V，远低于正常的+110 V值，存在接地情况；

②拉路法进行故障位置确定，通过对各外汇路接线通过接地测量检查，确定故障原因是由于750测控装置电源信号消失导致了直流接地故障；而在查看设计图纸后发现，该消失的信号所对应的端子排同时与公用测控装置外回路连接又与屏内环线进行连接，还与754装置的遥信回路连接，造成此次直流接地故障的诱因是遥信回路的接地。而造成电源指示灯常亮的原因则是通过直流系统将电流反送至空气开关下端所造成的。

3.4 故障排除与分析

将750与754两测控装置间连接的信号环线进行拆除，再次送电后，接地故障消失，电源指示灯恢复正常工作。

该故障的出现主要是由于线路在设计过程中没有考虑到信号环线的问题，而相关审查单位也并未发现该问题，施工组织人员在施工时也没有发现相应的问题，进而导致了故障的出现。

4 结 语

本文对变电站直流系统接地故障的危害进行了简要分析，分别介绍了不同的接地故障形式以及易引发接地故障的原因。提出了直流系统接地故障处理时必须遵循的原则以及可供采用的接地故障查找及处理措施，最后，本文对一起直流系统接地故障的实例进行了分析，希望能够为变电站直流系统接地故障的查找与处理提供借鉴作用。

参考文献：

[1] 耿星.变电站直流系统接地故障查找与处理方法思考[J].广东科技， 2013，（14）.

[2] 郑宪伟.变电站直流系统接地故障查找与处理[J].黑龙江科学，2014， （12）.

[3] 李洪立.浅谈变电站直流系统接地故障和处理[J].科技展望，2015，（8）.

变电所接地系统 篇7

1 变电站接地系统采用铜接地的理由

1) 随着我国经济的快速发展, 电力系统容量需求越来越大, 短路电流也就越来越大;目前智能化的二次控制系统运用越来越广泛敏感性较高, 相应对接地电阻、接地系统散流、接地系统热稳定等要求也越来越高.而铜质材料导电能力强、稳定性高、散热好, 用于接地系统对这些性能将有很大的提高;

2) 当前中国土地费用不断升高, 尤其是GIS的应用使变电站占地面积减小到原来的20%~40%, 从水平接地电阻计算公式R1=ρ*π1/2/4*S1/2可看出, 水平接地电阻增加到1.4~2.3倍, 以水平为主的接地系统满足不了要求.从垂直接地电阻公式R2=ρ (Ln (8L/D) -1) /2πL可看出, 增加垂直接地极深度可有效解决这一问题.但角钢由于截面较大, 很难打得很深, 但铜镀钢接地棒最大可深入35m以上, 可有效的降低接地电阻;

3) 随着经济不断发展, 对供电可靠性要求越来越高。系统接地的可靠性和运行寿命是供电可靠的重要因素, 由于铜质材料具有较强的稳定性, 耐腐蚀, 一般以铜为主的接地系统寿命基本可达到40年以上, 从而可大大减少其运行维护, 减少停电次数, 提高供电可靠性;

4) 目前, 我国电力系统接地材料还大多采用镀锌钢, 而其的耐腐蚀性较差, 锌层在不断腐蚀中, 镀锌钢接地性能不稳定, 只可用于设计10年寿命的接地系统。因此相关规程规定了严格的检查、试验项目。如<<电力设备预防性试验规程>>要求钢接地每6年进行1次接地电阻测试, 每8年开挖检查1次, 这样在人工成本不断提高的当今, 导致接地系统改造施工费用增加, 材料还需更换。同时, 对市中心和室内站的开挖检查也不太可能。铜质材料接地因其耐腐蚀、寿命长, 则运行维护工作量大大减少, 大大降低总成本, 从而铜接地系统越来越被国际同行所接受。

2 铜与钢接地比较

2.1 腐蚀性比较

1) 铜材耐腐蚀性能是钢材的10倍以上, 是镀锌钢的3倍以上。铜的表面会产生附着性较强的氧化物[铜绿Cu (OH) 2], 对内部的铜有很好的保护作用, 阻断了进一步腐蚀的形成;

2) 钢材含有很多的杂质, 除Fe以外, 还含有C, S和P等, 所以在“微电池”和“宏电池”效应下, 钢材是向内逐层腐蚀。镀锌钢有一定的防腐能力, 但降低了导电性能和泄流速度, 这对高频故障电流尤其明显;

3) 钢接地系统寿命往往达不到设计要求, 一般在10年左右, 而铜接地寿命可达到40年以上;

4) 由于锌层在不断腐蚀中, 镀锌钢接地性能不稳定, 需每隔6年~8年开挖检查试验一次, 这对市中心和室内站也不太可能, 铜接地则运行维护工作量大大减少。

2.2 安全性比较

1) 铜接地的接触电势和跨步电压相对较小, 人身更安全。铜材相对磁导率为1, 钢材为636, 接地系统的电位差随着相对磁导率的增大而增大;

2) 铜抗腐蚀能力高, 钢容易腐蚀。一旦发生接地系统事故, 就会造成地电位升高而出现“反击”现象, 很快摧毁电网中的直流、保护、通信、低压线路等二次设备和低压系统, 接着造成事故扩大, 造成变压器, 发电机等重要设备损坏;

3) 铜接地系统地网均衡, 泄流速度快, 能减少“反击”等事故发生概率。

2.3 电气性能比较

考虑到电阻, 腐蚀和连接等因素的影响, 其电气性能比较如下:

1) 根据热稳定条件, 避免接地线, 接地体熔化, 铜材和钢材截面积之比为3:1;

2) 根据导电电阻一致条件, 铜材与钢材的截面积之比为8:1;

3) 根据集肤效应, 铜材泄流能力是钢材的4倍。

因此, 综合各种因素比较, 铜与钢两种接地材料的等效截面积之比为1:6以下。

3 目前变电站接地系统存在的问题

3.1 接地体或接地引下线截面偏小

接地体或接地引下线截面积偏小, 焊接口长度不足或不牢固, 造成动、热稳定容量不足。部分变电站接地网的地中水平连接线截面亦存在偏小现象。水平接地连接线截面的选择不仅应考虑热稳定, 还应考虑锈蚀和对二次电缆的保护。

3.2 错误利用构架基础的钢筋作为接地引下线

工程施工过程中钢筋焊接不良和存在个别漏接地现象。由于这种接地引线非常隐蔽, 运行中不易发现。当系统出现接地故障时, 邻近故障点的操作箱、端子箱被故障点的高电位击穿烧坏, 保护拒动, 损坏主设备或扩大事故。

3.3 接地引线与主地网中干线截面配合不合理

在很多接地网设计或施工中, 接地引线截面积小于主地网干线截面积, 这是不安全的, 因较小截面积的引线承受全部故障电流, 易烧断, 造成事故扩大, 成了接地网中的薄弱点。

3.4 忽视了接地网的防腐蚀问题

由于和土壤直接接触, 地下接地体、接地线 (尤其是焊接口) 的腐蚀和锈蚀严重。接地装置腐蚀使有效截面积逐年减小, 当接地故障发生时, 故障电流将这些薄弱点烧断而扩大事故。

3.5 重要设备未按要求使用两根或两根以上接地线

一些重要设备 (包括主控室、变压器开关等) 未能按要求使用两根或以上的接地线分别焊于干线上。

3.6 忽视了地网的电位均衡问题

在接地系统设计 (包括设计规程) 中, 主要是考虑如何降低接地电阻, 减少接地电压和跨步电压对人身的伤害;而实际上, 由于地网内的电流密度分布不同、土壤电阻率不等、设备 (包括主控室设备) 引下地线过长等原因, 在地网内存在着局部电位差, 即接地网各点不能视为等电位。有关的均衡实验表明, 接地故障点的电位比地网边缘的电位要高。随着系统容量增大, 故障电流相应增大, 故障点与主地网的电位差将因此而增高, 甚至可达数千伏, 这对于二次回路、直流系统产生危害。因此, 应使主控室地电位与易发生故障的变电设备的电位尽量保持均衡。

4 结论

铜接地网施工方便。由于铜导线柔韧性比钢好, 允许的弯度半径小, 所以拐弯方便、穿管容易, 能成卷供货, 便于机械化施工, 可加快工程进度。当然, 由于铜材的造价要高于钢材的造价, 采用铜接地网设计后, 往往增加了变电站的工程投资。但与钢接地体相比, 铜接地体具有导电性能、热稳定性能好和耐腐蚀能力强、施工方便、寿命长等优点, 可加快工程进度, 投运后减少检验维护工作量, 并对土壤无污染。通过对220kV、110kV变电站铜、钢质接地网的建设费用、寿命期的运行费用进行综合比较分析可以发现, 铜接地网的初期投资比钢质接地网高, 在设计寿命周期内, 铜质接地网的年费用大大低于钢质接地网, 并且随着铜质接地网的使用寿命的增加, 优势将更加明显。

摘要：随着电力系统的发展, 电网短路容量越来越大, 对接地的要求也越来越高。长期、可靠、稳定的接地系统, 是维持设备稳定运行、设备和人员安全的根本保障, 而选择品质好的接地材料和可靠的连接是保障接地系统长期安全可靠的重要因素。

关键词：变电所,铜质,接地网

参考文献

[1]电力工程电气设计手册.

变电站接地系统设计分析 篇8

1) 原来的装置不能满足现在接地短路电流热稳定性的要求。以前对接地装置的要求, 基本上是以其总体接地电阻的大小为标准, 不考虑热稳定性, 而随着电力系统容量的不断增大, 接地短路电流也逐渐增加, 再回上接地网没有改造, 以至于当事故发生时, 有可能引起接地引下线及连接线烧毁, 甚至有可能会导致高压窜入二次回路引发扩大事故;2) 接地材料的匹配不合理。在过去, 因接地的短路电流的接地网干线及设备引下线截面的配合不合理, 经常导致接地引下线流过的短路电流比接地网主干线大, 而散热条件差, 温度极易升高, 有可能造成引下线烧断, 甚至事故进一步扩大, 因此这个问题是接地系统中的比较薄弱的环节;3) 接地系统的电位差考虑不周全。在接地系统设计中, 大多是以人员人身安全考虑均压措施, 只注重控制接触电势和跨步电势, 而忽视了接地网内远离点的电位均衡问题;4) 接地网腐蚀问题。接地装置直接与土壤接触, 这就容易导致接地装置受金属氧化作用, 发生腐蚀, 使得有效截面慢慢减小, 这就减小了接地网的寿命。

2 接地网设计

2.1 接地安全运行问题

1) 要确认材料的热稳定性能好。对变电站大接地网, 截面选择应该按照最大单相短路电流值来进行热稳定校验, 而在变电站内小接地短路电流接地网的接地线截面选择按最大的两相短路电流进行相似的校验;

2) 为了防止因接地网主干线及导体截面不匹配而引起的接地引下线烧断或腐蚀, 所以需要合理地选择接地线及导体截面。接地引线应该大于主网干线截面, 通过接地引下线的电流, 在主网干线两侧分流, 因此, 从热稳定性考虑, 引下线应该至少两倍于主网干线截面。这里还要注意接地引线的导电性能;

3) 均衡接地网的电位差。一般来讲当接地短路电流通过接装置到地下时, 接地网的电位差不超过2 000V, 而由公式R=2000/I, 当I>4000A时, R≤0.5Ω, 这样才能防止因电位差太大对二次设备造成损害;

4) 接地网的防腐。一般可以采用对接地网热镀锌、热镀锡这样的防腐措施, 如果还不能满足规定的要求, 可以采用接地网体外包炭素粉加热后形成的炭素复钢体来解决问题。还应该对接地网经常性的检查, 来记录腐蚀的程度来确定接地网的寿命, 这样能使得接地网安全运行。

2.2 基于爆破接地技术的接地网的设计

爆破接地技术的主要内容:

对于接地系统而言, 接地电阻越小, 对越对接地装置有利, 下面讲述一种在实践很有作用的爆破接地技术。爆破接地技术主要是可以大范围的降低土壤的电阻率, 其原理如下:利用地下的电阻率较低的土壤层、地下水层以及金属矿物质层来改善散流;降阻剂可以与接地极及很多类型的土壤形成良好的接触, 以达到降低电阻的效果;大范围降低土壤电阻率;通过爆破形成的裂隙, 可以用压力灌降阻剂形成一个低电压通道, 可以使低电阻率区域有可能与较远的土壤相连。

3 接地装置设计

1) 确定接地电阻。这是基本设计原则问题。其主要通过估算公式, S为接地网的面积, ρ表示土壤电阻率;2) 接地引下线截面的计算。主要根据热稳定性条件, 接地线的最小截面应符合这个公式, 其中Sg表示接地线的最小截面;Te表示流过接地线的短路电流值;C表示短路等效持续时间;表示接地线材料的热稳定系数。在此220kV的变电站中, 一般钢材的C=70, 而当短路电流为1 000A时, Sg=12mm2;3) 接地网的连接。根据接地电阻值和接地引下线的截面标准, 沿变电站墙内设闭合环行接地带, 再设置一定数量的垂直接地极。然后在各级区间里接地, 但需保持两根干线是均压。还要以安全性考虑接地带的接触电压和跨步电压;4) 二次设备的接地。二次设备的接地主要解决二次回路电位不均造成设备破损的。比如集成电路型、微机型保护的电流、电压、和信号接点引入线的屏蔽电缆, 屏蔽层应在开关场与控制室同时接地, 这样就可以保持其两方面的电位均衡;5) 防雷接地。防雷接地其方法主要向大地泄放雷电流。一般应尽量使防雷接地与装置相距较远点。而户内变电站需要将避雷防雷装置放置在房顶。

4 变电站接地系统施工及其要注意的问题

1) 主网对140m×150m面积采用网格敷设, 对所需的钢热镀锌, 如此可以对腐蚀有一定的抵抗作用。此外还应该考虑接地网的寿命, 综合前面的材料选择和注意的问题以尽量在保证其安全运行的情况下延长寿命;2) 垂直接地体采用140m×150m×100m的TT-MK-A接地模块, 注意为了防止屏蔽效应, 其间距要大于5m;3) 一般来讲采用了深井爆破接地技术, 井深要达到接地网面积的等效半径, 其井之间的距离不应小于进深的两倍, 否则会影响降阻效果。而钻井期间还应注意地下层地质结构以及土壤率的变化, 用这方法主要是因为接地电阻值不会受到气候、季节的变化而影响;4) 在爆破后加压灌注的降阻剂应该尽量对接地设备无腐蚀作用, 能较长时间保持降阻效果, 且无毒不会污染环境。使用这个化学物品应尽量从其长远的安全性和长效性来考虑, 以防引发一些化学污染危害;5) 爆破接地技术是新的科研成果。主要是采用较小直径且能在120m的深处钻孔, 再用隔距离安放炸药, 爆炸后以达到其设想的效果, 但这此项善不无整的操作系统, 需要具体问题具体分析;6) 按规定铺设接地网后, 就要对电位隔离采取措施。这主要是防止电位转移。在这主要是对一些设备进行隔离, 对一些有安全隐患的尽量采用严格的绝缘措施。如用电缆时, 最好选择全塑电缆。这方面应该是非常重要的, 关系到人员人身安全和设备安全;7) 在具体的施工工程中, 要严格做到按标准施工, 而且要在施工实施中要全过程监理。对材料验收环节就找专业人员按严格的程序进行现场监督。而尤其是一些安全隐患大的工程, 应该集思广益, 寻找最佳方法, 以确保工程质量。

对接地装置的设计中, 主要是满足接地电阻和防雷接地电阻的要求时, 综合电力系统发展和运行时接地网的受腐蚀影响, 还要正确地计算出接地线的截面积。布置接地装置时要加大接地网的面积, 降低接地电阻为主要的措施, 谨慎地对待二次设备接地, 以保证人员的安全和设备的安全。

参考文献

[1]涂汝汉.关于电站的接地设计分析[J].电力建设, 2008, 4.

[2]陈卫东.关于变电站接地系统设计的探讨[J].电气工程与自动化, 2010, 6.

浅析变电站直流系统接地故障 篇9

关键词：直流系统接地,原因,种类,危害,查找分析

变电站直流系统主要由蓄电池组、充电机、直流主屏、馈线屏、母线电压与绝缘监视装置及微机直流监控装置等组成, 为保护、自动装置、测控装置、操作回路、事故照明等装置提供工作电源, 其可靠性直接影响变电站的安全稳定运行。直流系统发生一点接地时, 通常是可以继续运行, 不会造成什么危害的。但若发生另一点接地时, 就可能会引起保护装置、自动装置以及操作回路发生误动或者拒动、直流电源短路、熔断器熔断等严重后果。因此, 直流接地现象出现后, 必须及时消除接地故障, 确保变电站直流系统安全稳定地运行。

1 变电站出现直流接地现象的原因

变电站直流系统分布范围广, 电缆多且长, 很容易受到人为、天气、外部等众多因素的影响, 导致某些元件绝缘降低甚至损毁, 进而导致直流系统接地。引发直流系统出现接地故障的原因归纳起来大致有以下四个:

(1) 气候条件。户外二次回路设备在大雨、潮湿、重污等恶劣气候中运行, 户外设备或端子绝缘严重下降, 易诱发直流接地。如在大雨、大雾天气, 雨水或雾气进入未密封严实的户外端子箱或机构箱, 使二次回路正电源或负电源对地绝缘电阻降低, 容易引起接地。

(2) 材料问题。部分二次设备绝缘材料不达标容易出现绝缘问题, 或者投入运行时间长了, 年久失修产生绝缘老化问题, 这些都极易引发接地现象。

(3) 设计施工。电气设备及二次回路由于设计、安装、维护、运行不合理, 造成直流回路中出现裸线、电缆线头松动脱落等, 引起接地。如:二次回路电源端接头不牢固或断线, 设备受到震动或人为误碰的影响, 造成直流接地故障;备用电缆芯没有包好、垫片或螺杆掉在空开上同时接触到柜体和任一极时易引起接地;直流与接地设备之间的绝缘间距由于设计失误或者在安装时留出的距离过短, 存在间隙击穿的可能, 从而造成直流接地。

(4) 日常维护。灰尘沉淀、潮湿时, 如果某些接线端子有灰尘, 在空气湿度较大的情况下, 绝缘性会降低;小金属片掉落在元件上或小动物进入直流带电设备都有可能会造成直流接地, 例如某些接线头、垫圈、螺丝等小零件掉在带电回路上或壁虎、老鼠等进入带电回路。

2 变电站直流系统接地的种类

变电站直流系统网络连接复杂, 根据不同的分类方法, 可分为不同的接地情况, 比如按极性分为正极和负极接地;按种类分为直接接地 (即金属接地或全接地) 和间接接地 (即非金属接地或半接地) ;按接地情况分为单点、两点、多点、环路接地和绝缘接地。具体的直流接地故障有下面七类:

(1) 电缆接地:直流系统回路电缆因老化、损坏等原因接地, 包含未拆除的备用电缆芯。

(2) 元件接地:直流系统电气设备元件接地, 主要有多个继电器绝缘降低、压力表进水、抗干扰电容盒接地等情况。

(3) 蓄电池接地:产生的原因是蓄电池长期过充电、过温, 导致壳体膨胀裂开;壳体老化;蓄电池底部微小颗粒在应力的作用下, 将蓄电池底部壳体顶坏。

(4) 交流窜电接地:交流电源与电压互感器二次回路电压源, 由于绝缘下降、误碰、误接等原因, 串入直流系统, 造成直流系统接地。

(5) 直流互窜接地:直流互窜接地为直流环网故障接地, 即两套独立运行的直流系统, 出现电气连接现象并接地, 称之为环网接地。

(6) 绝缘监测装置接地:因绝缘监测装置内部故障, 如一侧平衡桥断开、正负极平衡桥全部断开、平衡桥电阻偏大、切换桥电阻偏小等原因造成绝缘监测装置接地。

(7) 人员因素接地:如错用万用表档位测量压板电位引起的接地。

3 直流系统接地的危害

变电站直流系统正极接地可能会造成保护误动, 而负极接地则可能造成保护拒动或继电器被烧坏。直流系统在发生一点接地的情况下虽可继续运行, 但必须及时处理。不然的话, 倘若发生另一点接地, 则可能引起接地短路, 造成保护自动装置、控制回路、开关等设备的误动或拒动, 严重时造成保险熔断, 使得整个保护自动装置、控制回路、开关等设备失去电源, 开关误跳闸或拒动, 进而导致设备损坏、事故范围扩大, 威胁电网的安全稳定运行。

以上图为例来简要说明直流接地的危害:当直流系统正极A点发生接地时, 若此刻B点或C点也发生接地, 就会使保护误动作而造成断路器跳闸;当直流系统负极D点发生接地时, 若此刻C点或E点也发生接地, 将会使继电器或跳闸线圈短路, 造成保护拒动;当直流系统A点、D点同时接地时, 正负电可通过大地形成回路, 可能造成保险熔断从而使直流回路失去保护、操作电源。

4 直流系统接地故障的查找与处理

直流接地故障查找可分为接地告警、接地选线及接地定位三部分。接地告警是直流系统最基本的功能, 能够快速准确地反映各类接地故障;接地选线可减少故障的处理时间;接地定位是直流接地故障查找的最终目标。目前变电站一般均配备有绝缘监测装置及接地选线装置, 可以进行直流接地的报警及选线, 而接地定位一般用便携式接地检测设备。直流系统接地故障出现后, 变电站值班人员应快速找出接地点, 消除故障并恢复直流系统的正常运行。

4.1 利用绝缘监测装置进行判断

直流系统绝缘监测装置现在得到了普遍的运用, 其正常工作时, 能够实现实时监视, 并数字化地显示出直流系统的母线工作电压、对地绝缘状况等信息。当系统发生接地故障时, 绝缘监测装置自动报警并产生低频直流信号, 对每条直流回路所采集的信号进行分析, 判断出故障线路及接地电阻值, 自动完成查找接地支路的选线功能。最后通过便携式接地检测设备进行接地定位, 查找出接地故障点。绝缘监测装置的优点是可以在不切断直流系统负荷的情况下进行故障查找, 因此提高了变电站直流系统供电的可靠性。

4.2 利用拉路法进行判断

对于未安装多路绝缘监测装置的直流系统, 当出现接地故障后, 可通过“拉路”来确定故障接地点。拉路法是指逐一、分别断开直流系统中各直流回路开关来确定故障接地点的方法。当断开某一直流开关时, 若故障消失, 说明故障在该直流馈线回路中, 继续运用拉路法往下查找, 则可进一步确定故障点在哪一支路当中。具体的查找原则可以归结为:先户外设备, 后室内设备;先信号、照明回路, 后控制、操作回路;先查找有明显缺陷的回路, 后查找正常运行的回路;先查找新投运或备用设备, 后查找运行设备。在断开运行的直流回路空开后, 应立即检查告警信号情况, 断开时间不得超过3秒, 不论直流回路是否接地均应合上。若断开的直流回路为保护、自动装置的电源回路, 则有可能使保护、自动装置因失电而误动, 所以在断开该类设备的直流电源前应当采取必要的安全措施, 如断开电源前向调度员申请退出保护、自动装置等。若用“拉路法”不能找出接地点, 可能是出现了下面几种情况: (1) 接地点可能在直流母线、充电机或蓄电池组上; (2) 直流系统采用并联或环路供电方式, 而在拉路之前没有解列或断开环路; (3) 直流系统存在多点接地的可能; (4) 直流回路互窜接地或有寄生回路。

4.3 对非金属性接地或者非持续性接地的检查

非金属性接地或者非持续性接地是直流接地故障中非常难查找的一种情况。这类故障出现频繁、持续时间短且装置难以监测, 运维人员必须密切监视并记录告警信号出现时的异常状况, 通过记录下来的异常信号来分析整个直流回路图。因此, 对于该类故障的查找, 最好由有丰富经验的运维人员主持, 其他人员从旁协作。

5 结语

直流系统对于变电站的安全运行极为重要, 直流接地故障作为变电站里常见的故障, 必定会对变电站的稳定运行产生影响。因此正确掌握直流系统接地故障的查找方法尤为重要, 系统全面地了解直流系统接地故障形成的原因、种类、危害等相关知识是非常必要的。作为运维人员, 应不断提高对直流系统的认识, 总结过去排查各类直流接地故障的经验, 正确有效地掌握查找方法, 确保设备健康运行, 确保电网安全稳定运行。

参考文献

[1]廖军, 吴胜, 戚振彪, 蒲道杰, 景瑶.直流接地故障分析与查找[J].广东电力, 2013, 26 (1) :98-103.

[2]朱新菊, 张亚峰.变电站直流系统接地故障分析与处理方法[J].电气开关, 2013, 1:7-9.

[3]王建杰, 张敬平, 尹志辉.浅谈变电站直流系统接地的危害和处理[J].科技广场, 2017, 7:123-125.

变电所接地系统 篇10

近些年来, 盐化工负荷伴随着迅速发展的油田建设也在逐年增加着, 王场变的35k V出线数量也逐渐变多, 单相接地电容电流急剧增大, 因接地弧光不易自动熄灭, 容易产生间隙弧光过电压, 进而造成相间短路, 使事故扩大。为了防止这种事故, 电力行业也做了一系列的规定。为提高供电可靠性, 王场变、广华变于2003年在主变35k V侧中性点分别安装了消弧线圈, 由不接地系统转变为经消弧线圈接地的补偿方式。

1安装消弧线圈系统后存在的问题

(1) 在设计方面, 消弧线圈控制器本身是存在着缺陷的:

(2) 在设计方面, 消弧线圈系统并没有将把串联谐振过电压进行限制的一系列措施加以考虑。

(3) 在对消弧线圈系统进行安装之后, 35k V系统从不接地系统变成经消弧线圈接地系统。但是, 始终困扰着供电系统的最大难题是:中性点经消弧线圈接地系统的接地故障线路的选择。在中性点进行消弧线圈的装设后, 在系统发生单相接地的时候, 经由消弧线圈的补偿后的接地点残流往往比5A要小, 这便容易干扰到本身很弱的出线零序C T二次侧电流, 这也造成了对零序电流原理、零序功率方向原理加以采用的接地选线装置的选线的准确率快速下降, 这也是其最为主要原因。

2消弧线圈系统改造方案

(1) 对国内技术较为先进和可靠的产品进行选用, 以此来对王场变以及广华变的原有消弧线圈控制器进行更换, 通过这样来对精确测量以及自动跟踪补偿加以实现, 且可以对弧光间歇接地引起的过电压进行有效的限制。

(2) 将阻尼电阻加装于王场变以及广华变的消弧线圈系统的一次回路当中, 以此来对串联谐振过电压进行限制。

(3) 当线路发生单相接地的时候, 因为王场变35k V出线有较多的数量, 调度员通常参照原有经验等方法来进行选线, 这对于故障处理的速度有很大影响。所以, 必须要完善35k V系统接地选线功能。反之, 广华变有较少的35k V出线数量, 可暂不考虑35k V系统接地选线。

(4) 所有选线报警信号以及测量数据都可以经由后台电脑进行上传。

3论证改造方案以及产品技术原理

参照荆州供电公司的多年的运行经验, 笔者所在厂选择上海思源电气的X H K-Ⅱ-ZP型产品对王场变、广华变的消弧线圈系统进行改造。

该产品技术处于国内领先水平, 是唯一通过电力部电力设备及仪表质量检验测试中心的全部形式试验项目的产品, 具有电容电流计算精确、补偿效果好、故障选线准确率高、运行稳定、功能齐全等特点。厂家技术人员根据笔者所在车间的具体技术要求, 共同制定了改造方案, 系统原理图如下。

该改造方案能否满足运行要求, 达到各种技术功能、指标, 下面展开分析, 进行论证:

3.1是不是可以对串联谐振过电压进行限制

35k V系统正常运行时的电力系统等效图如下:

因此系统的零序等效电路如下:

对系统的零序电流进行分析, 为:

主变35k V侧中性点电压为:

显然, 加装阻尼电阻后, 可以限制谐振过电压, 维持系统的正常运行。

3.2是不是可以实现精确测量及自动跟踪补偿

在投运前, X H K-Ⅱ-ZP型装置先将脱谐度和接地残流设定为某一范围, 当系统脱谐度抑或是残流超出这个范围的话, 控制器便发出指令, 调整消弧线圈的档位, 使调整后的脱谐度及残流满足要求。

公式如下:

脱谐度为ε;残流为Iδ;消弧线圈电感电流为IL;电网的电容电流为IC。

综上可知, 测量电容电流是关键。其零序回路等值电路图在系统正常运行的情况下是:

可知, 当消弧线圈处于L1档, 那么测量零序回路电流是I1, 当消弧线圈处于L2档, 测量零序回路电流是I2, 所以得出:

由此可见, 计算原理、工作原理都没有问题, 但为了验证测量数据的准确性, 车间对广华变的35k V系统电容电流进行了计算, 与控制器计算的电容电流进行比较, 结果非常接近, 排除人工计算本身就存在一定的误差, 可以证明装置计算的电容电流数据是真实、准确的。并且在广华变运行方式发生变化时, 控制器能够迅速调节消弧线圈档位, 实现自动跟踪补偿。

3.3能不能实现35k V出线发生接地故障时的精确选线功能

X H K-Ⅱ-ZP型选线装置采用并联中电阻选线方法, 有100%的选线准确率。单相接地时电流分布如图:

可知, 接地点的电流在35k V出线发生了接地故障的时候是:

选用并联中电阻选线的方法, 当35k V出线发生接地故障的时候, 经由真空开关投入并联电阻 (为了避免对系统造成冲击, 时间小于1秒) , 将零序电流有功分量注入到接地点, 接地点的电流是:

该装置以这个原理为基础, 立刻将故障接地线路零序电流的这一变化特征进行捕获, 以此来使得精确选线功能得以实现。

4结束语

经过技术分析和论证, 此次王场变、广华变的消弧系统改造方案能够满足油田电网的运行要求, 改造之后, 消弧系统能够实现自动跟踪补偿, 减小接地点残流, 对弧光接地过电压进行了限制, 尤其是王场变将在35k V出线发生接地故障时能够精确选线的功能得以实现时, 使得以往的经由经验以及拉路查找故障线路的局面得以彻底改变, 使得故障判断以及处理时间实现了有效缩短, 进而使得油田电网运行的本质安全水平得以提高。

参考文献

[1]刘延冰, 等.电子式互感器原理、技术及应用[M].科学出版社, 2009.

[2]杨平国.自动跟踪补偿消弧线圈装置的原理和应用[J].电气应用, 2009, 28 (10) :36-43.

关于变电站接地设施防雷工作探讨 篇11

[关键词]变电站；接地设施；防雷工作

不管是工业生产、农业生产，还是我们的日常生活都和电能有着密切的联系。在社会高速发展的今天，我们可以想象如果没有了电能社会将会是什么样。所以加强电力事业发展，保证电力系统安全可靠运行是构建和谐社会发展的前提条件。变电站作为电力系统中高效转化电能的基础性设施，基于变电站设备比较高大，尤其是一些暴露在自然环境中设备容易遭到雷电袭击，使得变电站的设备损坏无法正常工作，甚至导致整个电力系统无法正常运行，不仅给变电站直接带来巨大的经济损失，更会给社会生产企业、单位带来严重的经济损失。所以，我们应加强变电站接地设施防雷工作的探讨，认识到接地设施防雷工作的重要性。下文笔者将对变电站接地设施防雷工作进行探讨和分析。

1、变电站结构、作用、种类概述

1）变电站结构

变电站建筑物、变压器、电力网线路开关以及变电设施安全控制设备等共同构成变电站。变电站的各种设备和设施各自发挥自身的功能作用维持变电站系统的可靠性运行，确保变电站对电能调节和分配功能性的有效发挥。

2）变电站作用

变电站在电力系统中发挥着电压等级转化、调整电流强度、电能集中调整并分配的作用。一般，发电厂的电能通过高压线路传输到变电站，经变电站的变压器设备将高压电转化为用户需求的低压电。变电站在整个国家电网中占据着重要地位，担负着电能转化和输送的重要任务。随着社会经济建设的快速发展，社会各个领域对电能需求量的不断增大，变电站的建设规模和数量也随制扩大和增多，为了能够确保变电站在整个电力系统中功能性稳定发挥，那么必须要加大变电站技术的研发力度，运用先进科学的管理手段和方式使其安全可靠运行。

3）变电站种类

根据变电站安装位置可将分为：室内变电站、地下变电站和室外变电站；根据变电站功能性可将其划分为：加压变电站和升压变电站；从变电站的值守形式可划分为：有人值守变电站和无人值守变电站。

2、变电站接地设施工作原理

变电站接地设施指的是接地装置同变电站的设备、电路及大地等相连接进行保护变电站的各种设施和设备。接地设施同大地相连接时要确定接地设施同相连设备的导体电位，要保证导体电位要高于大地电位。所以。对于变电站接地设施的工作原理我们也可以这样理解为：他是一种连接导体，该种导体同变电站的电力设备或设施相连接保证变电站不受雷击破坏。

3、电站接地设施重要性

变电站接地设施是一种防止雷击对变电站设备、设施和变电站工作人员造成危害和伤害的基础性设施。变电站接地设施除了能够有效预防变电设备、设施等不受雷击外，还能对变电站重要线路、设备进行保护，防止其他因素影响变电站系统的安全、稳定运行。另外，变电站接地设施还能够有效地对电力设备、设施上面的静电进行控制，消除静电，为变电站系统提供了良好的运行环境。

4、变电站接地设施防雷工作需坚持的原则

1）自然接地原则

变电站接地设施在连接变电站电力设备或设施时尽可能采用同自然物连接为一体构成防雷体系。这样利于雷击电力的下泄；在变电站接地设施连接过程中应针对不同的连接对象采用不同的连接方式。比如，在变电站建筑物的接地设施防雷工作中，接地设施要同建筑物的钢筋连接；对于电阻过大的设施或设备，可通过人工接地体来补充，如采用等电位闭合环接地形式。

2）规范性原则

变电站接地设施防雷工程施工中应坚持技术规范性原则，根据技术规范要求保证防雷引下线连接同大地连接的质量。按照最短线路实现引下线同接地体连接。此外，在变电站接地设施施工时还需注意尽量不要将各个设施间设置为直角或者锐角的空间结构形式，避免感应电阻过大，影响接地设施防雷效果。

5、变电站接地设施防雷工作技术要点分析

通常而言，变电站所遭受的雷击形式主要有两种，一种是变电站的设备直接受到雷击；另一种是雷击电压变电站架空电路之上的雷电感应形成雷电波后通过线路将高压电流导入设备中，造成设备损坏。对于变电站设备直接受到雷击的这类危害，可通过设置避雷裝置的方式避免变电设备遭受雷击破坏。比如设置避雷针或避雷线等防护装置。这些防护装置主要是对雷电进行拦截并改变雷击方向将其引入地面。避雷针防护装置一般应用于小型变电站的防雷工作中。对于那些大型的变电站一般采用的是避雷针和避雷线相结合的防雷措施。通过避雷器对雷电电压的整合将雷电波降低到变电站允许的雷电波强度之内。同时也可通过过压保护方式来提高变电站各种电气设备的自身防护能力。

6、结语

总之，变电站接地设施防雷工作是变电站系统稳定可靠性运行的保障性工作。所以，变电站应认识到变电站接地设施防雷工作的重要性和接地设施施工过程中所要遵循的原则，结合变电站实际情况采用相应的接地设施防雷措施。同时还要积极学习和掌握变电站接地设施防雷技术，提升变电站接地设施防雷工作水平，为实现变电站系统的安全、可靠运行奠定基础。

参考文献

[1]任晓萌，赵广兴，胡德恩等.降阻材料在改善接地体系中的应用[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2013（05）.

[2]黄娟.变电站接地网优化设计探讨[J].轻工科技，2013（12）.

[3]高玉波.浅谈变电站接地设计及防雷技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（04）.

[4]张鸿.变电站防雷设计的若干问题[J].云南电力技术，2008（03）.

浅析变电站直流系统接地故障处理 篇12

1 简述变电站直流系统接地故障

变电站直流系统的结构非常复杂, 所包含的电力设备也非常多, 接线程度也很繁冗, 直流系统的分布非常广泛并且运行环境也不是很容易保证, 在这种情况下, 直流系统的接线与设备等都非常荣易发生接地故障, 其运行安全得不到保证。变电站直流系统一般来说主要包括硅整流充电器与蓄电池这两个部分, 其主要的作用就是为变电站信号、控制、自动装置、照明等提供安全可靠的直流电源, 同时也为变电站合闸等操作提供足够的电源动力。直流系统安全稳定的运行直接影响着整个变电站的运行质量, 直流系统接地故障是变电站主要的故障形式, 影响变电站的正常运行。加强对变电站直流系统接地故障查找方法的研究, 对于提高电力系统安全稳定运行有着非常重要的意义。

2 引起变电站直流系统接地故障的主要因素

(1) 直流系统接地故障的影响因素主要有以下几点:

(1) 电力设备受到了破坏或者长期使用老化所引起的接地故障, 主要包括设备机械损坏、绝缘降低甚至消失、老化。

(2) 在恶劣的雷击雨雪天气造成系统绝缘能力下降严重, 引起直流系统接地故障。

(3) 变电站直流系统在运行的时候或者检修的时候操作不当也会导致系统接地故障发生的概率增大。

(4) 意外或者无法抗拒的因素所引起的接地故障, 一般来说主要包括金属或者是动物落到系统裸露的元件上。

(2) 直流系统接地故障型式有很多种, 我们可以根据分类标准不同, 划分为各种各样的类型。

(1) 按照接地极性划分, 可以分为正接地与负接地两种。

(2) 按照接地种类划分为全接地和直接接地。

(3) 按照接地点数量的不同, 可分为多点接地、绝缘接地、环路接地以及单点接地。

在上面所讲的接地故障类型当中, 两点接地的危害非常大, 会造成整个系统信号通路故障, 误动率增加甚至出现保护装置拒动等严重情况, 对于电站的安全运行造成极大危害, 严重破坏直流系统。当接地故障突发的时候, 工作人员要能够快速对故障信号进行判断, 确保变电站安全稳定运行。

3 直流系统接地故障处理所要注意的事项

在变电站直流系统接地故障的处理过程中, 必须主要的事项。

3.1 处理故障的工作人员必须采取安全保护措施

在处理接地故障的过程中, 二次回路部分严禁工作人员靠近及工作, 在对故障进行查找的过程中, 须两人以上共同进行故障的查找与处理, 而且要保证在故障处理过程中不会引发二次故障导致两点接地故障的出现, 防止系统故障恶化;参与查找与处理故障的工作人员必须采取全面的安全保护措施, 同时对于设备也应启动安保措施, 防止在处理过程中误动作导致工作人员伤亡。

3.2 故障位置和类型判断的时候所要注意的事项

(1) 在对故障位置和类型进行判断的时候, 首先应当检查直流接地监测设备是否正常运行, 故障信号是否可靠, 检查顺序由直流系统绝缘监察装置查询到故障支路检查。

(2) 在确保故障信号安全可靠之后, 还要进行人工故障排查, 在定位好故障发生的大致位置的时候, 需按照从室外设备到室内的顺序, 回路检查方面, 应当遵循先信号后控制的顺序, 即首先检查对运行影响较小的信号回路, 进而检查控制回路;在采用拉回路方法进行处理的时候, 一定要注意对次要回路进行拉负荷, 然后对主要回路进行拉负荷操作。

(3) 顺停法拔插直流熔断器或者空气开关应经调度同意。并且避免在高峰负荷的时候进行。

4 直流系统接地故障的具体处理措施

4.1 绝缘监察装置判断接地故障

一般情况下我们可以把变电站的直流母线划分为两段, 在每一段的母线上都安装上有一种微机型的绝缘监察装置。我们在利用直流系统绝缘监视装置, 对变电站直流接地故障进行判断是目前来说最直观的一种方法。一般来说, 在变电站的两段直流母线之上, 我们都会安装一套绝缘监察的装置, 在系统正常运行的时候, 该绝缘监察装置在控制端所显示的数字代表的是母线电压, 并且可以对系统的正负极母线的绝缘现状进行分析。当直流系统接地故障发生之后, 故障电流进人绝缘监察装置后发出警报信号, 该低频警报信号进人直流系统中以后, 被设置的支路传感器所采集接收后, 通过计算机进行分析和处理, 就可以得出该信号是否属于接地故障信号, 进而系统进行动作, 经过分析确定故障低点, 并且提出消除相应故障的解决措施。

4.2 拉路法判断接地故障

简单的说拉路法就是通过对直流系统中各个馈线进行依次、分别、短时间的切断, 来找出故障点的具体位置。用拉路法来判断接地故障的原理是利用对各个系统内馈线按照顺序分别进行短时间的切断, 来判断接地故障所在的馈线回路, 如果某一回路切除后故障信号消失, 这往往就说明该馈线回路存在故障, 然后对该馈线回路的次级回路依然按照同样的方法进行顺序短时分别切断, 来判断故障发生的具体位置, 便于我们的工作人员排除故障。如果我们采用拉路法对故障位置进行判断没有结果后, 可能是以下这些原因造成的:

(1) 每个的馈线主回路与次级回路都没有出现故障的话, 故障就非常有可能发生在电池组、充电设备甚至是两条直流母线上, 这时候就需要做进一步的排查。

(2) 拉路法如果操作不当的话, 我们在采用拉路法进行判断的时候, 没有断开系统的环路供电, 往往会使得故障没有办法检测出来。

(3) 检测直流系统接地故障的时候, 有可能会有着接触不良的情况发生。

(4) 未能对系统内所有馈线及其回路进行拉路法判断, 或者系统内存在寄生回路的情况, 导致无法检出。结束语

5结束语

总而言之, 变电站在运行的过程中, 直流系统的接地故障很难做到完全的预防, 所以我们要采取一些科学有效的解决措施, 尽量降低接地故障出现的可能性。在变电站接地故障出现的时候, 我们要在第一时间内选择用先进科学的故障检测技术对其进行检查, 进而判断故障性质与出现的具体位置, 同时还要及时提出一些适合的处理措施进行处理。在日常变电站运行的过程中, 我们必须加强对直流系统的检查与维护, 要定期对直流系统的绝缘进行检测, 保障变电站直流系统安全稳定的运行, 为我国电力系统的安全用电作出相应的贡献。

摘要：变电站中的直流系统是非常重要的一项组成部分, 直流系统的主要作用是为相关结构与系统提供电源。变电站中的直流系统分布十分广泛, 其中有的直流系统工作的环境非常差, 这个时候就非常容易发生变电站直流系统接地故障。本文首先简单介绍了变电站直流系统接地故障, 并且对引起变电站直流系统接地故障的因素做了分析, 进而提出对变电站直流系统接地故障的具体处理措施, 以供相关关人员参考。

关键词：变电站,直流系统,接地故障,处理

参考文献

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