接地系統(tǒng)在牽引變電所中的重要性

河南鄭州中鐵七局電務(wù)工程有限公司 王 東

接地系統(tǒng)在牽引變電所中的重要性

河南鄭州中鐵七局電務(wù)工程有限公司 王 東

在牽引變電所整個(gè)系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，但實(shí)際上是非常復(fù)雜又至關(guān)重要的組成部分，它直接關(guān)系到人身和設(shè)備的安全，它的穩(wěn)定很大程度上保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全。特別是近年來隨著供電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)短路的情況時(shí)有發(fā)生，再加上各種先進(jìn)監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，這就對(duì)接地系統(tǒng)提出了更高、更嚴(yán)格的要求。

一、牽引變電所接地系統(tǒng)存在的主要問題

1. 設(shè)備工作接地及主地網(wǎng)的導(dǎo)通問題。在很多的牽引變電所地網(wǎng)的檢查中，發(fā)現(xiàn)接地問題大多為設(shè)備工作接地與主地網(wǎng)不通或連接不良。在進(jìn)行認(rèn)真地調(diào)查分析后，筆者認(rèn)為設(shè)備工作接地與主地網(wǎng)不通主要由以下原因造成。

（1）主地網(wǎng)焊接不符合要求。主要表現(xiàn)在焊接不牢，焊接頭焊口長(zhǎng)度不夠，且大多為點(diǎn)焊，容易斷開。

（2）在牽引變電所長(zhǎng)期運(yùn)行中，很容易發(fā)生接地裝置銹蝕，造成接地不通。主地網(wǎng)中，最容易發(fā)生腐蝕的是設(shè)備的接地引下線，由于腐蝕造成其截面滿足不了接地短路電流的熱穩(wěn)定需要。另外，電纜溝內(nèi)的接地線也容易發(fā)生銹蝕，尤其是各焊接頭位置，如果其上面串接設(shè)備的接地引下線，則會(huì)造成設(shè)備接地不通。

（3）水平接地體的埋深不足。在對(duì)接地裝置全面檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些變電站的接地網(wǎng)水平接地體埋深不符合要求，此問題多出現(xiàn)在一些偏遠(yuǎn)的簡(jiǎn)易變電站。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水平接地體要埋深0.6 m以下，通過一些改造工程開挖，發(fā)現(xiàn)許多水平接地體不能滿足要求，有些竟不足0.3 m。由于水平接地體埋深不足，可能造成以下后果：接地電阻受季節(jié)、土壤干濕影響較大，造成接地裝置的接地電阻不穩(wěn)定；接地網(wǎng)的均壓不好，在發(fā)生設(shè)備接地短路故障時(shí)，地面的跨步電壓較大，對(duì)巡視人員構(gòu)成威脅；容易銹蝕，因上層土壤的含氧濃度高，容易發(fā)生吸氧腐蝕，這也是水平接地體產(chǎn)生腐蝕的主要原因。

由于接地體或設(shè)備的接地線經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕，接地線和接地體不滿足接地穩(wěn)定要求。在發(fā)生接地短路時(shí)，接地引下線往往會(huì)被燒斷，更有甚者會(huì)導(dǎo)致設(shè)備外廓帶上較高的反擊過電壓，有時(shí)會(huì)向低壓二次回路反擊，使事故擴(kuò)大。

2. 設(shè)備保護(hù)接地的問題。這里所指的設(shè)備保護(hù)接地主要是二次設(shè)備保護(hù)接地。二次設(shè)備保護(hù)接地一般指互感器二次繞組、低壓配電、保護(hù)屏、控制屏、二次端子箱及低壓配電箱外殼等的接地。

二次設(shè)備保護(hù)接地除二次裝置金屬外殼需可靠接地外，為避免由于連接在接地網(wǎng)不同接地點(diǎn)間出現(xiàn)的電位差造成保護(hù)的誤動(dòng)作故障發(fā)生，所有互感器的二次回路只能采用一點(diǎn)接地。造成兩點(diǎn)接地的原因有以下幾個(gè)：主控室內(nèi)控制屏和保護(hù)屏分別接地，引起兩點(diǎn)接地。部分設(shè)備出廠時(shí)電流二次回路接地點(diǎn)已和斷路器外殼連接，在安裝中開關(guān)柜與接地網(wǎng)連接，已有一點(diǎn)接地，又在控制室接地，造成電流回路兩點(diǎn)接地；在對(duì)變電所的施工中，由于人為疏忽，造成電流回路兩點(diǎn)接地；電流二次回路絕緣損壞接地，造成電流回路兩點(diǎn)接地。當(dāng)形成兩點(diǎn)接地時(shí)，一般電流二次回路是通過電纜連接的，當(dāng)接地網(wǎng)上出現(xiàn)短路電流或雷擊電流時(shí)，由于電纜屏蔽層兩點(diǎn)的電位不同，使屏蔽層內(nèi)流過電流，可能燒毀屏蔽層。當(dāng)屏蔽層內(nèi)流過電流時(shí)，對(duì)每個(gè)芯線將產(chǎn)生干擾信號(hào)。

另外，在電流二次回路中，如果正好在電流線圈的兩側(cè)都有接地點(diǎn)，兩點(diǎn)接地點(diǎn)和地所構(gòu)成的并聯(lián)回路，會(huì)短路電流線圈，使通過電流線圈的電流大為減少。此外，在發(fā)生接地故障時(shí)，兩接地點(diǎn)間將因主地網(wǎng)通過零序電流而產(chǎn)生地電位差，將在電流線圈中產(chǎn)生極大的額外電流。通過電流線圈的電流與電流互感器二次通入的故障電流有極大差異，會(huì)引起保護(hù)的不正確動(dòng)作，同時(shí)也會(huì)引起計(jì)量的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致事故發(fā)生。

二、牽引變電所內(nèi)接地的改進(jìn)

1. 接地施工的嚴(yán)格控制。對(duì)于接地的控制要從源頭做起，在接地施工期要按照設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格施工。接地扁鋼之間焊接要保證足夠的搭接面積，嚴(yán)禁點(diǎn)焊，必要時(shí)可以在焊接處搭接一根相當(dāng)于扁鋼截面的圓鋼，圓鋼長(zhǎng)度要大于直徑的12倍。禁止在折彎處用高溫加熱，因?yàn)楦邷丶訜岷螅撹F的有效截面發(fā)生變化，不能保證足夠的通流量，易形成薄弱環(huán)節(jié)。此外，禁止設(shè)備接地引下線串接，以防止某處地線斷開時(shí)，造成后面串接設(shè)備失地。

2. 設(shè)備接地的連接控制。設(shè)備的接地引下線應(yīng)直接引到主地網(wǎng)的扁鋼上，相近的設(shè)備接地應(yīng)該分別接入主地網(wǎng)，嚴(yán)禁相互搭接。另外，接地引下線不能通過傳動(dòng)部分，因?yàn)閭鲃?dòng)部分的接觸面積具有分散性，不能保證有效的傳導(dǎo)故障電流。而且傳動(dòng)部分經(jīng)常有人操作，故障電流經(jīng)過時(shí)會(huì)危及操作人員的人身安全。嚴(yán)禁使用預(yù)制水泥桿的鋼筋作為接地引下線，因?yàn)閮?nèi)部鋼筋焊接情況以及鋼筋的材質(zhì)不易檢查，要采用專門的簡(jiǎn)易接地引下線。

3. 接地防腐處理。從安全方面考慮，接地網(wǎng)應(yīng)采用必要的防腐措施，新敷設(shè)的接地網(wǎng)要特別注意接地體的防腐能力，鋼材本身要做防腐處理，如熱鍍鋅；焊接處應(yīng)在去掉焊渣后，刷防銹漆和黑漆進(jìn)行防腐處理。電纜溝相對(duì)濕度大，構(gòu)成電化學(xué)腐蝕條件，故電纜溝內(nèi)的扁鐵除采用鍍鋅防腐外，還應(yīng)從降低電纜溝濕度出發(fā)緩解腐蝕。防腐的另一項(xiàng)措施是水平接地線回填土要夯實(shí)，這樣可以延緩腐蝕的進(jìn)行。

4. 二次保護(hù)接地的控制。二次保護(hù)接地的控制只能通過施工過程中的嚴(yán)格把關(guān)和檢查過程中的仔細(xì)校對(duì)來實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過嚴(yán)格施工要求來控制，對(duì)于電流互感器的二次回路一般在配電裝置附近經(jīng)端子排接地，但對(duì)于有幾組電流互感器連接在一起的保護(hù)裝置（如母差保護(hù)），則應(yīng)在保護(hù)屏上經(jīng)端子排接地。電壓互感器的二次回路，則利用控制室的零相小母線的一點(diǎn)接入地網(wǎng)。同理，控制保護(hù)屏上的保護(hù)接地也應(yīng)先全部連接后再經(jīng)一點(diǎn)接入主接地網(wǎng)。

三、結(jié)論

牽引變電所的主地網(wǎng)是接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以對(duì)降低主接地網(wǎng)的電阻要多加重視，一般變電站主地網(wǎng)可以采用換土方式來降低土壤電阻率，這種方法的缺點(diǎn)是工作量太大，成本太高；另外也可以在接地極附近局部換土或敷設(shè)降阻劑，這種方法可以有效降低接地電阻；加大接地極的深度和地網(wǎng)敷設(shè)面積，也是降低電阻的一種辦法。

接地是一個(gè)系統(tǒng)工程，也是整個(gè)牽引變電所的基礎(chǔ)，它關(guān)系到牽引變電所的安全，所以對(duì)于接地系統(tǒng)我們要綜合考慮各種因素，來有效降低主接地網(wǎng)的電阻，才能預(yù)防事故的發(fā)生，讓安全更加有保證。