淺談關(guān)于電力系統接地網(wǎng)設計問(wèn)題的幾點(diǎn)思考論文

　　【關(guān)鍵詞】變電所 接地 探討

　　【摘要】如今發(fā)電廠(chǎng)、變電所電力設備接地裝置的設計遵循的是電力設備接地設計技術(shù)規程。隨著(zhù)電力系統容量的增加，電壓的不斷提高，運行實(shí)踐的經(jīng)驗積累，對問(wèn)題的認為在不斷深化。本文根據深入研究探討了對各個(gè)問(wèn)題的看法。

　　1關(guān)于電力接地系統

　　接地的實(shí)質(zhì)是控制變電所發(fā)生接地短路時(shí)，故障點(diǎn)地電位的升高，因為接地主要是為了設備及人身的安全，起作用的是電位而不是電阻，接地電阻是衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數。接地電阻，《電力設備接地設計技術(shù)規程》中對接地電阻值有具體的規定，一般不大于0.5Ω。在高土壤電阻率地區，當接地裝置要求做到規定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟上極不合理時(shí)，大接地短路電流系統接地電阻允許達到5Ω，但應采取措施，如防止高電位外引采取的電位隔離措施，驗算接觸電勢，跨步電壓等。根據規程規定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過(guò)2000V進(jìn)行控制，其次以接地電阻不大于0.5Ω和5Ω進(jìn)行要求。因地層土壤特性在各層具有不同的特性，電阻率可能沿不同路徑變化。當計算時(shí)選取的土壤電阻率合適，計算結果才能反映接地網(wǎng)的情況。我國是用四管法測量，取10米內的土壤電阻率的平均值。實(shí)際工作中對土壤電阻率的測量不夠重視，往往是現場(chǎng)觀(guān)察一下，直接從規程中選取一個(gè)參考值進(jìn)行設計工作，有時(shí)進(jìn)行測量也是測取場(chǎng)地平整前的表層土壤電阻率，不能反映該地區的實(shí)際情況。這個(gè)工作是接地裝置的前期工作，必須充分注意做好。

　　2接地網(wǎng)設計問(wèn)題

　　接地網(wǎng)作為變電所交直流設備接地及防雷保護接地，對系統的安全運行起著(zhù)重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視，往往只注意最后的接地電阻的測量結果。隨著(zhù)電力系統電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴大問(wèn)題屢有發(fā)生。因此，接地問(wèn)題越來(lái)越受到重視。變電所地網(wǎng)因其在安全中的重要地位，一次性建設、維護困難等特點(diǎn)在受到重視。其問(wèn)題可以歸納為以下幾點(diǎn)：

　　一、土壤電阻率的測量工程土壤電阻率的測量是工程接地設計重要的第一手資料，由于受到測量設備、方法等條件的限制，土壤電阻率的測量往往不夠準確。我省地處青藏高原東部，地質(zhì)結構復雜，變電所占地雖然不大，但多為不均勻地質(zhì)結構�，F在的實(shí)測，往往只取3～4個(gè)測點(diǎn)，過(guò)于簡(jiǎn)單。

　　二、長(cháng)孔地網(wǎng)均壓線(xiàn)與主網(wǎng)連接薄弱，均壓線(xiàn)距離較長(cháng)，發(fā)生接地故障時(shí)，沿均壓線(xiàn)電壓降較大，易造成二次控制電纜和設備損壞。當某一條均壓線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，均壓帶的分流作用明顯降低，而方孔地網(wǎng)的均壓帶縱橫交錯，當某條均壓線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，對地網(wǎng)的分流效果影響不大。

　　三、關(guān)于變電站內一次線(xiàn)對二次線(xiàn)的影響問(wèn)題隨著(zhù)系統容量的增大及系統短路水平的提高，變電站內一次線(xiàn)對二次線(xiàn)的影響問(wèn)題越來(lái)越突出。系統發(fā)生接地短路時(shí)，強大的人地電流經(jīng)地網(wǎng)向地中流散，在接地網(wǎng)上將產(chǎn)生強大的電位升，使接地網(wǎng)上的二次設備和二次電纜呈現很高的電位，很可能造成二次電纜或二次絕緣的擊穿或燒毀，這就是反擊事故；人地電流可能經(jīng)電纜的外皮向地中擴散，纜皮溫度升高使其絕緣加速老化甚至燃燒，這兩種情54況均能引起高電位引入主控制室，使控制保護設備誤動(dòng)作。同時(shí)人地短路電流在地網(wǎng)中流散時(shí)，會(huì )在電纜芯線(xiàn)上產(chǎn)生較高的感應電壓，嚴重影響到二次電纜的正常工作。

　　四、國外接地裝置都使用銅材，而且截面積較大。例如某電廠(chǎng)主變壓器區域（比利時(shí)設備），在主變壓器周?chē)�是TJ-150裸銅絞線(xiàn)；跨越主變壓器基礎，埋在混凝土中的是TJ-185裸銅絞線(xiàn)。我們設計的升壓站等，全廠(chǎng)接地裝置是鋼材。

　　這就有一個(gè)鋼材被腐蝕而截面積被減少的問(wèn)題。有兩個(gè)問(wèn)題需要討論：一是接地裝置的服務(wù)年限；二是腐蝕速度，以及采取的相應防腐措施。從廣東省中試所“接地網(wǎng)腐蝕調查情況”看，運行10年及以上的130個(gè)35～220千伏變電所的接地裝置的挖土檢查，有61個(gè)接地網(wǎng)有不同程度的腐蝕，占46.92﹪.腐蝕速度為0.1～0.4∕年。在同一個(gè)變電所接地網(wǎng)內，園鋼腐蝕的較扁鋼快3～4倍。接地網(wǎng)的服務(wù)年限如何確定，眾說(shuō)不一。我們考慮，在設計變電所、發(fā)電廠(chǎng)升壓站時(shí)，是根據5～10年電力系統發(fā)展規劃進(jìn)行設計的。10年以后，電力系統發(fā)展的大了，主要設備技術(shù)性能不能滿(mǎn)足要求了，就進(jìn)行更新?lián)Q代。接地網(wǎng)設計也按同一原則設計是比較合理的。五、在發(fā)生接地故障時(shí)，地面上可能出現很高的電位梯度，會(huì )給運行人員和設備帶來(lái)危險；在土壤電阻率很高的情況下，要使接地電阻滿(mǎn)足<0．5n的規定非常困難，即使滿(mǎn)足此規定，也不可能排除危險，但是只要設計合理，也完全能夠達到安全的目的。要考慮電位梯度帶來(lái)的危險，就不可避免地要對地網(wǎng)上土壤表層的電位分布進(jìn)行計算，以往對于等間距布置均壓導體的矩形地網(wǎng)，均采用簡(jiǎn)化的計算公式或者經(jīng)驗公式來(lái)計算次邊角網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電壓。但要計算地網(wǎng)上土壤表面任何一點(diǎn)的電位，特別是對于復雜形狀的地網(wǎng)，這些公式還不太完善。

　　3關(guān)于電力系統接地網(wǎng)設計的幾點(diǎn)建議

　　目前國內的一些研究機關(guān)、大專(zhuān)院校從國外引進(jìn)一些有關(guān)接地網(wǎng)計算的程序，其中的土壤電阻率的計算也是采取這種方法。接地線(xiàn)的熱穩定截面積計算中，短路電流持續時(shí)間的取值。單相短路電流持續時(shí)間的取值，直接關(guān)系到最大接觸電壓、跨步電壓的允許值，關(guān)系到接地線(xiàn)截面積的選擇。這個(gè)時(shí)間的取值方法各異：電力設備接地設計技術(shù)規程規定，短路的等效持續時(shí)間按主保護動(dòng)作時(shí)間確定，這是考慮到主保護失靈而又遇到系統最大運行方式和最不利的短路點(diǎn)我們位置等各種最不利情況同時(shí)出現的概率不高而確定的；另一種意見(jiàn)是計入主保護失靈，加上后備保護動(dòng)作時(shí)間，重合閘斷電時(shí)間。通常在計算中取1秒。我們考慮，應按實(shí)際網(wǎng)絡(luò )情況，取主保護動(dòng)作時(shí)間加后備動(dòng)作時(shí)間及斷路器分閘時(shí)間，再為繼電保護裝置及斷路器動(dòng)作的可靠性留出一定的裕度。另外，主變壓器中性點(diǎn)接地線(xiàn)被燒斷的事故，這個(gè)問(wèn)題引起我們的充分重視。中性點(diǎn)接地引下線(xiàn)被燒斷的原因，主要是選擇導線(xiàn)截面時(shí)考慮到中性點(diǎn)處的特點(diǎn)不足，不能滿(mǎn)足熱穩定的要求。在主變壓器中性點(diǎn)處，由于單相短路電流的高度集中及繼電保護動(dòng)作時(shí)限的差異，往往造成主變壓器中性點(diǎn)處的接地引下線(xiàn)穩定截面不夠而被燒斷。我們認為，在選擇主變壓器中性點(diǎn)接地引下線(xiàn)時(shí)，校驗接地引下線(xiàn)用的短路等效持續時(shí)間取2秒；主變壓器中性點(diǎn)接地引下線(xiàn)不應利用鋼支架、電纜穿管的鋼體等作接地線(xiàn)用（即暗接地引下線(xiàn)），而應敷設獨立的明接地引下線(xiàn)；主變壓區域的接地網(wǎng)應相應加強。值得一提的是，架空地線(xiàn)系統的影響對于有效接地系統110kV以上變電所，線(xiàn)路架空地線(xiàn)都直接與變電站內出線(xiàn)架構相連。當發(fā)生接地短路時(shí)，很大一部分短路電流經(jīng)架空地線(xiàn)系統分流，因此，在計算時(shí)，應考慮該部分分流作用，發(fā)生接地故障時(shí)，總的短路電流是一定的，只要增大架空地線(xiàn)的分流電流，就可減小入地短路電流，因此，降低架空地線(xiàn)的阻抗也是安全接地設計重要的一個(gè)分支。架空地線(xiàn)采用良導體，正確利用架空地線(xiàn)系統分流，將使地網(wǎng)的設計條件更為有利。

　　4總結：

　　總而言之，在實(shí)際工作中，我國的電力系統建設成績(jì)輝煌，舉世矚目。但管理中存在的諸多問(wèn)題不容忽視，就電力系統接地網(wǎng)設計問(wèn)題管理理念、管理技術(shù)相對落后，可能會(huì )對我國電力系統的健康、持續發(fā)展帶來(lái)更加不利的影響。所有電力部門(mén)工作者必須要集中力量，抓緊工作，堅持體制創(chuàng )新和機制創(chuàng )新，為盡快建立統一、規范、高效的電力系統貢獻力量。

　　參考文獻：

　　[1]王鑫接地裝置設計中的幾個(gè)問(wèn)題2009年

　　[2]劉念變電所接地設計問(wèn)題的探討2007年

　　[3]張宇變電站接地網(wǎng)的設計與思考2004年

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