接地網腐蝕與斷點診斷技術探討

【摘要】隨著我國電網的發展，各種相關技術也取得了較大的發展成就。下文中筆者將主要針對接地網技術的故障問題進行探討，旨在分析接地網腐蝕與斷點診斷技術的應用，文中筆者將從接地網腐蝕診斷的基本思想、接地網腐蝕機理、接地網故障診斷的影響因素等幾個方面，對該問題進行淺析，諸多不足，還望批評指正。

【關鍵詞】變電站接地網；腐蝕；故障診斷

【中圖分類號】TM732 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08-0119-02

電力系統的接地網短路，不僅會影響系統的正常供電，給用戶的使用帶來不便，還會提高地網電位，引發系統安全事故，威脅工作人員的人身安全，嚴重的更會破壞二次設備的絕緣層好絕緣裝置，擴大事故的波及范圍，產生更加嚴重的后果。因此，有關部門應該重視接地網的運作狀況的監督管理。下文中筆者主要通過對接地網的腐蝕現象的分析對可能產生的各種故障進行探討，首先，筆者經過認真分析接地故障后，總結出了幾點接地故障的危害，希望以此提高有關單位好工作人員的重視：

（1）首先，接地網故障會引發大地表面的危險電位增高，從而引發梯度差導致的各類運行故障。

（2）其次，接地網故障會導致電壓升高，從而導致各種絕緣設備的短路甚至燒毀。

（3）再次，接地望故障會導致電力系統的中性點的偏移，從而影響電網的有序運行。

（4）其四，接地網故障還會導致繼電保護裝置無法正常運行，從而形成誤動，引發其他運行故障。

（5）其五，接地網故障會對運行中的管線和設備中的電壓造成影響，一般表現為低壓電路的高壓轉移。

（6）其六，接地網故障還會增加電力設備表面電壓，從而給工作人員的操作執行帶來不便，易導致各種人身傷害。

（7）最后，接地網故障還會對周圍的自然環境造成影響，最主要的表現周圍土壤的風干。

通過對接地網故障的危害的分析，我們可以看到接地網故障對于電力系統的危害是多方面的，并且各種故障形式是可以同時產生的。因此，為了保證電網運行的安全性和穩定性，必須加強對接地網故障的防護，及時排查，及時解決，避免造成更大的損失。國際上對此問題也十分重視，前些年的美國電網出現了一起大面積的停電事故，經調查發現，原因就是接地網腐蝕引發的電網癱瘓，所以，相關部門加大了在接地網防腐方面的技術和資金投入。而對于我國來說，隨著電網技術的不斷發展，電網改革的實行，對各種故障的排查水平也有了一定的提高。雖然曾發生過幾起嚴重的接地網故障事故，但是相較于以往的防控質量還是有了質的提高。例如1985年3月13日在胡集變電站和1986年4月25日在潛江變電站發生的接地故障，都因35kV小電流接地系統發生兩相短路接地與異相異點接地形成短路，使接地網部分或整個接地網通過大電流，燒斷接地引線和部分接地網水平導體。設備外殼和端子箱上出現工頻高壓，造成工頻高壓進入主控室損壞設備，使直流保險熔斷大大延長短路故障的切除時間，造成主變壓器損壞，使事故擴大，下文中筆者就將結合自己的工作經驗，談談接地網腐蝕診斷的相關問題。

1.接地網腐蝕診斷的基本思想

隨著電網運行時間的增加，電網中的各種線路和設備都會出現不同程度的老化現象，尤其是接地網，在運行一段時間后，其線路中的各種導體構件就會發生腐蝕甚至斷裂，導致的直接后果就是電阻增大，影響網絡的正常運行，而當支路電阻值達到一定的額度后，就會引發系統電流和電壓的改變，從而引發各種系統故障。所以，在診斷接地網的運行狀態的過程中，只要通過一定的方法檢測接地網中的運行電流和電阻值，就可以得到一個初步的判斷，而要確定網絡股指那個的具體位置，則要通過施加相同的恒定直流電流源的做法，來觀察網絡節點電壓的變化情況，并根據接地網的配置資料來推算原網絡節點電壓值。

2.接地網腐蝕機理

一般來說，如果接地網的運行環境比較潮濕和陰暗，其發生腐蝕現象的幾率也就越大，所以，可以根據接地網的土壤環境的不同，將接地腐蝕具體分為以下兩種。

2.1 化學腐蝕

所謂化學腐蝕，就是指由于土壤中的元素的化學性質導致的接地網導體構件的腐蝕，這種腐蝕的最大特點就是其發生與介質問的接觸面上，并且腐蝕過程中不會產生異常電流，而是以一種化學反應的方式來發生的。由于化學腐蝕產生的基本因素是環境、溫度以及化學元素，所以，周圍環境的溫度越高，其腐蝕程度也就越嚴重，同樣的濕度越大，腐蝕面積越大。

2.2 電化學腐蝕

土壤是由固態、液態和氣態三種物質構成的復雜混合物，土壤膠體帶有電荷，并吸附一定數量的陰離子，當土壤中存在少量水分時，土壤水即成為一種電解質溶液，土壤中的部分氧氣溶解在水中，與接地體構成一個氧化還原電池。當接地裝置發生腐蝕時，鋼材作為原電池的負極（陽極），發生氧化反應；而鋼材中含有能導電的雜質則作為原電池的正極（陰極），發生還原反應。但由于鋼材接觸到的電解質溶液的酸性強弱不同，正極上的反應有析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種情況，因而使腐蝕過程有所差異。

3.接地網故障診斷的影響因素

地網在施工時由于地域、土壤等原因，沒能嚴格按照設計圖紙敷設接地網，或在引上線的布置位置上有所限制，導致接地網與設計時有一定的偏差，對地網的診斷也帶來了影響，本章就研究利用上述理論方法是否能準確診斷出當接地網存在影響因素時的故障。

3.1 節點虛焊漏焊

在實際工程中，當接地網敷設完畢后，由于不嚴格的施工質量，接地網可能存在漏焊和虛焊的情況。這從理論可以分析出，因為接地網某節點虛焊后，由于并聯的導體數目減少，節點的電壓值必然有所增大，計算得到的支路電阻必然增大，判斷出的腐蝕程度也因此變大。

3.2 接地引線偏移

接地網節點在仿真計算中，接地引線總是從網絡交匯的節點上引出的。而在實際工程中，接地引線和接地網不一定會在網絡的節點上相連，而是就近與接地網的支路相焊接，加上常常缺乏嚴格完整的竣工圖和改造圖，所以，接地引線和接地網的連接節點往往不能確定，在計算時用的接地網拓撲圖按照就近的原則設定接地引線和接地網的連接點在網絡的節點上，這種假定必然會使計算結果與實際情況存在一定的誤差。

3.3 接地網網格偏移

（1）節點虛焊漏焊的影響：由于并聯的導體數目減少，節點的電壓值會有所增大，計算得到的支路電阻必然增大，判斷出的腐蝕程度由此也變大。

（2）接地引線偏移接地網節點的影響：分別對節點向四個不同方向節點偏移進行了仿真計算，均與假設結果一致。

（3）接地網網格偏移的影響：初步診斷出電阻增量最大支路，增加節點后將故障支路準確診斷出來，還把部分因網格偏移而改變電阻的支路診斷出來。

綜上所述，上文中筆者根據自己的工作經驗，對接地網腐蝕問題以及其診斷技術進行了相關探討，旨在通過自己的分析拋磚引玉，促進我國電網故障防護技術的發展，諸多不足，還望批評指正。