淺談關(guān)于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計問題的幾點思考論文

　　【關(guān)鍵詞】變電所 接地 探討

　　【摘要】如今發(fā)電廠、變電所電力設(shè)備接地裝置的設(shè)計遵循的是電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程。隨著電力系統(tǒng)容量的增加，電壓的不斷提高，運行實踐的經(jīng)驗積累，對問題的認(rèn)為在不斷深化。本文根據(jù)深入研究探討了對各個問題的看法。

　　1關(guān)于電力接地系統(tǒng)

　　接地的實質(zhì)是控制變電所發(fā)生接地短路時，故障點地電位的升高，因為接地主要是為了設(shè)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)合格的一個重要參數(shù)。接地電阻，《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中對接地電阻值有具體的規(guī)定，一般不大于0.5Ω。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟上極不合理時，大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5Ω，但應(yīng)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(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時，接地電位的升高不超過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(dāng)計算時選取的土壤電阻率合適，計算結(jié)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(nèi)的土壤電阻率的平均值。實際工作中對土壤電阻率的測量不夠重視，往往是現(xiàn)場觀察一下，直接從規(guī)程中選取一個參考值進(jìn)行設(shè)計工作，有時進(jìn)行測量也是測取場地平整前的表層土壤電阻率，不能反映該地區(qū)的實際情況。這個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(shè)計問題

　　接地網(wǎng)作為變電所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對系統(tǒng)的安全運行起著重要的作用。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(jié)果。隨著電力系統(tǒng)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題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。變電所地網(wǎng)因其在安全中的重要地位，一次性建設(shè)、維護(hù)困難等特點在受到重視。其問題可以歸納為以下幾點：

　　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(shè)計重要的第一手資料，由于受到測量設(shè)備、方法等條件的限制，土壤電阻率的測量往往不夠準(zhǔn)確。我省地處青藏高原東部，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變電所占地雖然不大，但多為不均勻地質(zhì)結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在的實測，往往只取3～4個測點，過于簡單。

　　二、長孔地網(wǎng)均壓線與主網(wǎng)連接薄弱，均壓線距離較長，發(fā)生接地故障時，沿均壓線電壓降較大，易造成二次控制電纜和設(shè)備損壞。當(dāng)某一條均壓線斷開時，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(dāng)某條均壓線斷開時，對地網(wǎng)的分流效果影響不大。

　　三、關(guān)于變電站內(nèi)一次線對二次線的影響問題隨著系統(tǒng)容量的增大及系統(tǒng)短路水平的提高，變電站內(nèi)一次線對二次線的影響問題越來越突出。系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，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(shè)備和二次電纜呈現(xiàn)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(hù)設(shè)備誤動作。同時人地短路電流在地網(wǎng)中流散時，會在電纜芯線上產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，嚴(yán)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。例如某電廠主變壓器區(qū)域（比利時設(shè)備），在主變壓器周圍是TJ-150裸銅絞線；跨越主變壓器基礎(chǔ)，埋在混凝土中的是TJ-185裸銅絞線。我們設(shè)計的升壓站等，全廠接地裝置是鋼材。

　　這就有一個鋼材被腐蝕而截面積被減少的問題。有兩個問題需要討論：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(yīng)防腐措施。從廣東省中試所“接地網(wǎng)腐蝕調(diào)查情況”看，運行10年及以上的130個35～220千伏變電所的接地裝置的挖土檢查，有61個接地網(wǎng)有不同程度的腐蝕，占46.92﹪.腐蝕速度為0.1～0.4∕年。在同一個變電所接地網(wǎng)內(nèi)，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，眾說不一。我們考慮，在設(shè)計變電所、發(fā)電廠升壓站時，是根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計的。10年以后，電力系統(tǒng)發(fā)展的大了，主要設(shè)備技術(shù)性能不能滿足要求了，就進(jìn)行更新?lián)Q代。接地網(wǎng)設(shè)計也按同一原則設(shè)計是比較合理的。五、在發(fā)生接地故障時，地面上可能出現(xiàn)很高的電位梯度，會給運行人員和設(shè)備帶來危險；在土壤電阻率很高的情況下，要使接地電阻滿足<0．5n的規(guī)定非常困難，即使?jié)M足此規(guī)定，也不可能排除危險，但是只要設(shè)計合理，也完全能夠達(dá)到安全的目的。要考慮電位梯度帶來的危險，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(dǎo)體的矩形地網(wǎng)，均采用簡化的計算公式或者經(jīng)驗公式來計算次邊角網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電壓。但要計算地網(wǎng)上土壤表面任何一點的電位，特別是對于復(fù)雜形狀的地網(wǎng)，這些公式還不太完善。

　　3關(guān)于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計的幾點建議

　　目前國內(nèi)的一些研究機關(guān)、大專院校從國外引進(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。接地線的熱穩(wěn)定截面積計算中，短路電流持續(xù)時間的取值。單相短路電流持續(xù)時間的取值，直接關(guān)系到最大接觸電壓、跨步電壓的允許值，關(guān)系到接地線截面積的選擇。這個時間的取值方法各異：電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定，短路的等效持續(xù)時間按主保護(hù)動作時間確定，這是考慮到主保護(hù)失靈而又遇到系統(tǒng)最大運行方式和最不利的短路點我們位置等各種最不利情況同時出現(xiàn)的概率不高而確定的；另一種意見是計入主保護(hù)失靈，加上后備保護(hù)動作時間，重合閘斷電時間。通常在計算中取1秒。我們考慮，應(yīng)按實際網(wǎng)絡(luò)情況，取主保護(hù)動作時間加后備動作時間及斷路器分閘時間，再為繼電保護(hù)裝置及斷路器動作的可靠性留出一定的裕度。另外，主變壓器中性點接地線被燒斷的事故，這個問題引起我們的充分重視。中性點接地引下線被燒斷的原因，主要是選擇導(dǎo)線截面時考慮到中性點處的特點不足，不能滿足熱穩(wěn)定的要求。在主變壓器中性點處，由于單相短路電流的高度集中及繼電保護(hù)動作時限的差異，往往造成主變壓器中性點處的接地引下線穩(wěn)定截面不夠而被燒斷。我們認(rèn)為，在選擇主變壓器中性點接地引下線時，校驗接地引下線用的短路等效持續(xù)時間取2秒；主變壓器中性點接地引下線不應(yīng)利用鋼支架、電纜穿管的鋼體等作接地線用（即暗接地引下線），而應(yīng)敷設(shè)獨立的明接地引下線；主變壓區(qū)域的接地網(wǎng)應(yīng)相應(yīng)加強。值得一提的是，架空地線系統(tǒng)的影響對于有效接地系統(tǒng)110kV以上變電所，線路架空地線都直接與變電站內(nèi)出線架構(gòu)相連。當(dāng)發(fā)生接地短路時，很大一部分短路電流經(jīng)架空地線系統(tǒng)分流，因此，在計算時，應(yīng)考慮該部分分流作用，發(fā)生接地故障時，總的短路電流是一定的，只要增大架空地線的分流電流，就可減小入地短路電流，因此，降低架空地線的阻抗也是安全接地設(shè)計重要的一個分支。架空地線采用良導(dǎo)體，正確利用架空地線系統(tǒng)分流，將使地網(wǎng)的設(shè)計條件更為有利。

　　4總結(jié)：

　　總而言之，在實際工作中，我國的電力系統(tǒng)建設(shè)成績輝煌，舉世矚目。但管理中存在的諸多問題不容忽視，就電力系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計問題管理理念、管理技術(shù)相對落后，可能會對我國電力系統(tǒng)的健康、持續(xù)發(fā)展帶來更加不利的影響。所有電力部門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(tǒng)一、規(guī)范、高效的電力系統(tǒng)貢獻(xiàn)力量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王鑫接地裝置設(shè)計中的幾個問題2009年

　　[2]劉念變電所接地設(shè)計問題的探討2007年

　　[3]張宇變電站接地網(wǎng)的設(shè)計與思考2004年

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