發電廠、變電所接地網的設計與實施分析

王群營

（河南省電力公司漯河供電公司，河南 漯河460000）

1 引言

在發電廠、變電所的建設過程中，由于受土地資源稀缺、城市規劃及政策約束等諸方面的影響，發電廠、變電所的建設條件受到很大的限制，有的不得不建造于遍布巖石或荒山坡的高土壤電阻率地區，從而使得接地問題變得非常突出，同時也增加了接地設計的難度。因此，如何有效地解決此類問題，就引起了大家的廣泛重視。這里就設計方面提一些看法。

2 接地網設計的基本要求

按照國家電力行業標準(DIJT621-1997)，有效接地和低電阻接地系統中發電廠、變電所電氣裝置保護接地的接地電阻宜符合下列要求。

2.1 一般情況下，接地裝置的接地電阻應符合下式要求： R≤2000/I (1)

式中：R-考慮到季節變化的最大接地電阻，Q;I-計算用的流經接地裝置的人地短路電流，A。

2.2 當接地裝置的接地電阻不符合公式1的要求時，可通過技術經濟比較增大接地電阻'1宣岍：得大于5n，且應符合上述標準6.2.2的要求。

另外，根據DL/T5149-2001國家電力行業標準可知，二次系統的信號接地是將邏輯信號系統的公用端接到接地網，使其成為穩定的參考零電位。由于信號接地是所有邏輯電路的公用基準點，對接地電阻的要求最高，如果處理不當，會在信號接地上形成噪聲電壓，導致微機不能正常工作，甚至損壞。因此，必須滿足計算機監控系統的接地要求。在電力系統的不斷發展中，接地短路電流也愈來愈大，如果廠(所)址的土壤電阻率又高，此時，取決于人地短路電流和總接地電阻的地電位就會非常之高。從而接地電阻就無法滿足公式(1)的要求，這對接地網的設計構成了很大的難題。為此需要采取相應的有效措施，其中包括不同的接地方案。

3 接地方案的實施

3.1 接地網均衡電位設計

發電廠、變電所電氣設備裝置的接地裝置除了利用自然接地極外，應敷設以水平接地體為主的人工接地網。人工接地網的外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧半徑不應小于均壓帶間距的一半，接地網內應敷設水平均壓帶。

接地網的均壓帶可采取等距或不等距布置。設計接地網時，經過計算確定最佳的接地網布置網格(長方形或正方形)。造成一個均衡電位的接地系統，避免出現危險的電位差。對面積較大的接地網，降低其接地電阻主要靠大面積水平接地體，它既有均壓減小接觸電位差和跨步電位差的作用，又有散流的作用。另外，應盡可能將埋于地下的金屬管道以及其他可利用的金屬結構物連成通路，且與接地網可靠連接。

3.2 電位隔離

當接地網敷設完成后，實測接地電阻，如不滿足要求時，應進行接觸電位差和跨步電位差的校驗。根據校驗結果采取以下電位隔離措施：a.進入變電所圍墻的管道裝設絕緣段;b.引至水泵房的全部電纜在進入戶前剝去一段金屬外皮;c.通向所外的通信電纜裝設隔離變壓器;d.在發電廠、變電所開關站構架和設備支架基礎周圍用礫石、瀝青鋪設絕緣地面，以滿足接觸電位差的要求。

3.3 降低接地電阻措施

a.利用地質鉆孔埋設長接地極。根據有關資料介紹，在地質勘探階段廠區界線可能出現的地緣邊緣的鉆孔位置，放入9-25m長、直徑為50mm的鋼管，打人到含水層中，這對穩定接地網電位和降低接地電阻均有好處。b.接地網中的水平接地帶換土。已設計的某發電廠，因該廠址為高土壤電阻率，接地電阻不滿足要求，采取了在水平接地帶周圍換上土壤電阻率較低的優質土壤的措施，最后實測效果較佳。c.外引接地。對于高土壤電阻率的發電廠、變電所，當廠(所)址外有水田、水塘時，若條件允許，外引接地較為有效。例如某220kV變電所采用了放射形敷設，外引三條長1200m左右的水平接地線，采用鍍鋅扁鋼70×8mm2，間距70m左右，埋深3.5m，接地電阻明顯降低。一般外引離廠(所)址不宜太遠，否則外引線的較大阻抗會影響接地效果。有時，外引接地還會涉及到廠(所)址外的政策處理和安全防護等問題，故需認真考慮和落實。

由于大地并不是理想導體,它具有一定的電阻率.因此,在外界的作用下其內部一旦出現電流,大地也就不再保持等電位.從地面上被強制流進大地的電流總是從一點注入的,但進入大地的電流會以電流場的形式向周圍擴散,設土壤電阻率為ρ,地中電流密度為δ,則大地中必然呈現相應的電場分布,其電場強度E=ρδ.與電流注入點(接地點)越遠,地中的電流密度越小,電場越弱.因此也可以認為在無窮遠處,地中的電流密度為零,其電場強度也為零.也就是說,此處保持沒有電流流過時大地的電位-零電位,由此可見,當接地點有電流流入大地時,該點相對于遠處的零電位而然,將具有確定的電位升高.人們把接地點的電位與接地電阻的比值定義為接地電阻,嚴格的定義應為接地阻抗,也即大地阻抗的總和當接地電流為定值時,接地電阻R越小,接地點的電位越低,反之就越高,此時地面上的裝置也就具有了較高的電位,就不利于電氣設備的絕緣和人身安全.這就是為什么力求降低接地電阻的原因.由于金屬的電阻率遠小于土壤電阻率,所以接地體本身的電阻可以忽略。

3.4 利用220kV架空避雷線分流

為了增加避雷線接地系統的降阻作用，要求施工單位做好廠址外第一基塔的接地，盡量降低該基塔的接地電阻。為了加強避雷線分流，220kV、110kV線路進線段的避雷線采用良導體，并需逐塔工頻接地后引接到廠內開關站的門型構架上，還應就地裝設集中接地裝置。

接地裝置是保證電氣設備安全,穩定運行的重要部件,故準確地測量變電所的接地電阻是非常重要的.對其進行試驗,必須嚴格執行《接地裝置工頻特性參數的測量導則》(DL/T475-1992)中所規定的測量方法和要求。

引入變電所構架的避雷線應采用懸式絕緣子與構架隔開,測量接地電阻后,可用跨接線將絕緣子短接.同時,還應測試各種設備與接地網的連接情況,嚴禁設備失地運行。

例如:1999年7月20日,山西太原新店220kV變電所發生重大設備事故.事故造成一臺220kV變壓器(020MVA)燒毀,10kV的B段配電設備,主控室全部二次設備等嚴重燒損,并擴大到華北電網,致使部分發電廠共計10臺發電機組發生相繼跳閘的系統事故.其事故起因是8023插頭柜三相短路,但由于開關柜接地線與主接地網未連接,造成開關柜高電位,開關柜的高電位經開關柜內控制和合閘電纜直接竄入直流系統,導致直流電源消失,從而導致了事故的擴大。在測量運行中大型接地網的接地電阻過程中,應盡可能消除干擾,如近幾年應用變頻技術可有效地消除系統不平衡電流的干擾,使測試結果更加準確。

4 結論

實踐證明，上述的幾種接地方案及做法都是可行的。然而，在整個接地網的設計過程中，接地電阻計算是接地設計的基礎，為保證合理可行，計算應盡可能準確并留有裕度。

在接地電阻計算時，應充分考慮土壤電阻率的分層情況，根據實際情況采用合適的計算方法，只有針對具體情況進行具體分析，才能取得較為高的準確率。

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