試論變電站電氣接地技術(shù)

張慧

摘?要：電氣接地是變電站電氣系統(tǒng)安裝的重要組成，對(duì)變電站電氣系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性均具有重要意義。筆者結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變電站電氣接地技術(shù)進(jìn)行深入探究，以保證變電站電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為變電站電氣接地技術(shù)的研究起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣;接地技術(shù)

在變電站進(jìn)行電氣設(shè)備安裝和檢測(cè)的過(guò)程中嚴(yán)格按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。對(duì)變電站各項(xiàng)電氣設(shè)備應(yīng)進(jìn)行全面的檢查和檢測(cè)，確保各電氣設(shè)施的防雷接地安裝完好有效，選擇防雷接地的設(shè)施材料時(shí)選擇合適的角鐵或者鋼件材料，在沒(méi)有機(jī)械外力的作用下進(jìn)行引下線施工。除此之外，防雷接地的安裝完成后還需進(jìn)行必要的電阻監(jiān)測(cè)，如果防雷接地的阻值偏差過(guò)大應(yīng)及時(shí)查出問(wèn)題所在，以給后期電氣設(shè)備的調(diào)試減少不必要的影響。

一、變電站接地的必要性

在全站電氣設(shè)備中，變電站接地網(wǎng)主要連接接地線和計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備接地等線路，在接地電阻比較大的情況下發(fā)生接地故障，可能會(huì)出現(xiàn)地電位極異常性升高的現(xiàn)象，如果網(wǎng)格設(shè)計(jì)存在不合理現(xiàn)象，這時(shí)還有可能會(huì)出現(xiàn)更多相關(guān)問(wèn)題，例如接地系統(tǒng)電位分布不均等，一般來(lái)說(shuō)與規(guī)定安全值相比，局部電位會(huì)大一些，這將會(huì)對(duì)人員的人身安全帶來(lái)一定的威脅，還會(huì)造成電纜及相關(guān)設(shè)備的損壞，最終釀成嚴(yán)重的事故，這類(lèi)事故在社會(huì)中造成的影響和經(jīng)濟(jì)損失是難以估計(jì)的。

二、電氣接地的設(shè)置原則

變電站的雷擊事故會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，給變壓器、斷路器、控制屏、保護(hù)柜等重要設(shè)備造成損壞。通常造成雷擊事故的方式有直擊雷和雷擊在輸電線路后侵入變電所的雷電波。對(duì)于前者的保護(hù)一般是用避雷針或者避雷線等防雷裝置，便能有效地防止雷電對(duì)變電站的攻擊，根據(jù)我國(guó)的經(jīng)驗(yàn)和調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，凡是符合避雷針或避雷線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變電站都得到了很好的保護(hù)。

在電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)大條件下，變電站每級(jí)電壓母線的接地故障產(chǎn)生電流也不斷增大，因此，在變電站電氣接地中要達(dá)到R ≤ 2000/I 是很困難的。但是對(duì)變電站接地的電阻數(shù)值要求不再限制在0.5Ω，而其電阻數(shù)值允許范圍擴(kuò)展至4Ω，但是變電站電氣接地電阻數(shù)值允許范圍的擴(kuò)展要滿足一定條件，主要包括：一是要對(duì)電位移動(dòng)形成的危害進(jìn)行隔離控制和保護(hù)。二是需對(duì)變電站電氣接地短路產(chǎn)生的電流分類(lèi)進(jìn)行充分考慮，若變電站接地電位值上升至3～10kV 時(shí)，其避雷器不能發(fā)生動(dòng)作，或者發(fā)生動(dòng)作之后，不能出現(xiàn)任何損壞現(xiàn)象，都實(shí)行平均壓防護(hù)措施，對(duì)變電站電氣接地中的跨步電位差值和接觸電位差值進(jìn)行計(jì)算和檢驗(yàn)，當(dāng)接地施工完成后，在對(duì)其接地電位進(jìn)行測(cè)量，并繪制電位曲線。

三、變電站電氣接地技術(shù)

變電站是整個(gè)變電系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，可以調(diào)節(jié)所連接的電力網(wǎng)絡(luò)，使不同電力網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)做出對(duì)應(yīng)的修正。所以變電站的正常運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定輸出有重大作用，如果變電站遭受雷擊，導(dǎo)致故障，將會(huì)誘發(fā)一系列安全事故，所以無(wú)論是從供電安全還是從社會(huì)安全角度來(lái)說(shuō)，變電站的防雷保護(hù)務(wù)必是全面而有效的。

（一）對(duì)電氣接地電阻進(jìn)行科學(xué)合理的選擇

30.2kA 為最大接地短路電流，在這樣的前提下，依據(jù)我國(guó)的相關(guān)規(guī)定，在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中電阻應(yīng)該滿足R ≤ 2000/I 的要求，同時(shí)還要注意對(duì)換流站中的相對(duì)接地電阻加以控制，通常情況下應(yīng)將其控制在R < 0.06620 的范圍內(nèi)。上文的描述中曾經(jīng)提到，目前這一標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)很難達(dá)到，所以適當(dāng)?shù)淖鞒隽艘恍└倪M(jìn)，作出了另外的規(guī)定，適當(dāng)?shù)膶⒔拥仉娮璺艑挼?，換流站中地網(wǎng)的電位也會(huì)隨之升高，可以達(dá)到15.12kV，系統(tǒng)二次危害的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)得到提高。系統(tǒng)在正常工作時(shí)地網(wǎng)的電位幾乎接近于零，一旦發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)流過(guò)的電流會(huì)降低，與此同時(shí)電位會(huì)升高一些。如果忽略了短路發(fā)生時(shí)存在于二次電纜芯線中的感應(yīng)電位，那么接地電位會(huì)相應(yīng)的提高，二次電纜絕緣體中該電位差將會(huì)發(fā)生作用，所以，由此可見(jiàn)接地電位升高與否和二次電纜絕緣耐壓情況等因素密切相關(guān)。從上述分析中可以了解到，如果在實(shí)際工作中能過(guò)妥善處理通信線高電位問(wèn)題，那么就可以充分保證變電站接地電位的升高，如果在變電站中最大接地短路電流為30.2kA 的前提下，可以將接地電位提高到5kV，這時(shí)換流站的接地電阻就可以達(dá)到R < 0.165344的要求。

（二）采用合理的變電站降阻措施

1. 變電站接地電阻

接地網(wǎng)電阻主要由接地體本身電阻、接地體表面與土壤接觸電阻、散流電阻等組成，其中，接地引線本身阻值以及接地體本身電阻阻值和引線及接地體的材質(zhì)、尺寸等因素有關(guān)，同時(shí)接地體表面和土壤相接觸電阻的阻值和土壤的含水量、土壤的性質(zhì)等因素有關(guān)。要想在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中達(dá)到要求的電阻值，需要從接地體開(kāi)始向20m 的范圍內(nèi)擴(kuò)散電流，電流經(jīng)過(guò)的土壤其電阻就是通常所說(shuō)的散流電阻，土壤的含水量的大小直接決定了散流電阻的大小。

2. 變電站降阻措施的利用

從公式R=ρε/C 中可以看出，要想降低接地電阻主要有增加接地體的尺寸（增大接地體的電容C）和改變地質(zhì)電學(xué)性質(zhì)（減小節(jié)點(diǎn)系數(shù)和土壤電阻率）兩種方法。人工接地網(wǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中其外緣閉合，形成一個(gè)圓弧形，土壤電阻率等相關(guān)因素都會(huì)對(duì)接地電阻產(chǎn)生影響，對(duì)這些因素加以了解，對(duì)于接地裝置的改善非常有利。在具體工程中，通常會(huì)使用電位隔離、利用地質(zhì)鉆孔對(duì)長(zhǎng)接地極進(jìn)行埋設(shè)、利用地下水的降阻作用、長(zhǎng)垂直接地極加降阻劑等。這些方法目前都有成功經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工程中可以結(jié)合具體情況對(duì)這些降阻方法進(jìn)行合理選擇。

總之，接地網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行起到了重要作用，接地網(wǎng)實(shí)際上屬于隱性工程中的一部分，因此被人們所忽視，接地電阻測(cè)量結(jié)果往往更受到人們的關(guān)注。近幾年我國(guó)各地區(qū)因?yàn)榻拥夭涣级鴮?dǎo)致的安全事故時(shí)有發(fā)生，這種情況下接地問(wèn)題引起了大家的注意。一旦變電站發(fā)生接地短路，故障點(diǎn)的電位升高，這時(shí)為了保護(hù)設(shè)備安全及人員的人身安全，電位在接地中起到了主要的保護(hù)性作用，因此電位在接地中成為衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇春成.110kV變電站的電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（11）：194-195.

[2]黃志慶.220 kV變電站防雷設(shè)施設(shè)計(jì)探討[J].科技與創(chuàng)新，2021（20）：180-181.

[3]鄧橋.關(guān)于變電站二次系統(tǒng)防雷問(wèn)題的相關(guān)研究[J].設(shè)備管理與維修，2021（16）：110-111.

[4]隋美紅.110kV智能化變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2021，43（04）：43-45+56.

[5]黃志慶.220kV輸電線路接地項(xiàng)目技術(shù)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2021，18（14）：102-103.