變電站降阻技術(shù)與安全接地設(shè)計(jì)研究

劉勇 王海斌

(國(guó)網(wǎng)冀北大廠縣供電有限公司,河北廊坊 065300)

變電站降阻技術(shù)與安全接地設(shè)計(jì)研究

劉勇 王海斌

(國(guó)網(wǎng)冀北大廠縣供電有限公司,河北廊坊 065300)

近幾年，電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷的擴(kuò)大，隨之而來(lái)的是，短路電流的增加。同時(shí)在《交流電氣裝置的接地》的規(guī)程中，我國(guó)對(duì)接地電阻的標(biāo)準(zhǔn)提出了新的要求。這些都加大了接地設(shè)計(jì)的難度。因此，本文就如何降低接地電阻提出一些技術(shù)措施，同時(shí)對(duì)安全接地設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些探究。

變電站 降阻技術(shù) 安全接地

1 引言

近幾年來(lái)，由于電壓等級(jí)的提高，接地故障電流和發(fā)變電站接地網(wǎng)的面積的增大，生產(chǎn)部門不斷地要求在技術(shù)層面上降低接地電阻，保障系統(tǒng)安全，維護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行的可靠性。同時(shí)，由于GIS技術(shù)的運(yùn)用，一方面雖然縮小了變電站的占地面積，但是其接地電阻就無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求。目前在工程上，主要采用的降阻措施有引外接地，增設(shè)垂直接地極等。但是由于這些技術(shù)的運(yùn)用需要巨大的工程量以及資金，所以很難在實(shí)際工程中得到采用。為了綜合地解決變電站電阻電壓?jiǎn)栴}，本文就如何降低電阻和安全接地技術(shù)進(jìn)行了探討。

2 變電站降阻措施

在工程中，將工頻接地電阻的大小作為測(cè)定考核接地裝置的重要指標(biāo)。由于實(shí)際工程中受到土壤電阻率和接地面積的影響，工頻接地電阻無(wú)法降到規(guī)定值，這就要求技術(shù)人員綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)降低接地裝置的電阻。一般有以下幾種方法。

(1)利用自然接地體降阻。自然接地體主要是指利用混凝土結(jié)構(gòu)物中金屬結(jié)構(gòu)物以及上下水金屬管道等。通過(guò)這些可以有效地降低接地電阻。在運(yùn)用自然接地體進(jìn)行降阻施工時(shí)，要對(duì)鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋的連接，以及引出與人工接地網(wǎng)的連接做好規(guī)劃，盡量減少人工接地體對(duì)自然接地體的屏蔽作用。(2)外引接地裝置。為了節(jié)約耕地，變電所通常會(huì)建在山坡。但是由于山坡上的土壤多為山地，其土壤電阻率會(huì)比較高，不容易降阻。這時(shí)可以考慮采用敷設(shè)引外接地極。在變電站2公里以內(nèi)的地方進(jìn)行考察，在較低電阻率的土壤上鋪設(shè)用于降阻的接地裝置，再與變電站進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)降低工頻接地電阻的目的。(3)深井式接地極。當(dāng)?shù)叵碌耐寥离娮杪瘦^低適宜進(jìn)行降阻時(shí)，可以考慮采用井式或深鉆式接地極。把平面地網(wǎng)組成立體地網(wǎng)，可以有效地降低設(shè)備的接觸電壓和地面的跨步電壓。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)注意如果使用立體地網(wǎng)，垂直極要放在地網(wǎng)四周，極間距離應(yīng)為垂直極長(zhǎng)度的2倍。(4)擴(kuò)網(wǎng)及設(shè)置水下地網(wǎng)。通過(guò)擴(kuò)大接地面積或者設(shè)置水下以及岸邊地網(wǎng)來(lái)降低接地電阻。(5)填充電阻率較低的物質(zhì)。人為地改善接地裝置附近的土壤電阻率。如換土或者用工業(yè)廢渣進(jìn)行填充。

所以在實(shí)際的工程中，應(yīng)綜合考慮各種措施進(jìn)行降阻。需要技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的勘探和測(cè)量。根據(jù)發(fā)電廠的規(guī)模綜合考慮，看周圍的土壤的電阻率是否適宜接地，看地下有沒(méi)有電阻率低的地質(zhì)層，做好技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)方面的分析來(lái)決定采用什么方式來(lái)降低接地電阻。總之，對(duì)于一個(gè)具體的接地工程，要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況以及地形來(lái)綜合對(duì)比各種接地方法的費(fèi)用以及效果，以及后期的維護(hù)成本來(lái)決定采取哪種措施。

3 變電站安全接地設(shè)計(jì)

伴隨著電力系統(tǒng)的飛快發(fā)展，接地短路電流越來(lái)越大，接地網(wǎng)的問(wèn)題也越來(lái)越突出。目前發(fā)電廠和變電所接地網(wǎng)存在的問(wèn)題有以下幾種：接地網(wǎng)的均壓不符合要求；設(shè)備的接地與地網(wǎng)之間的連通不良；接地引下線及接地體的截面偏小滿足不了短路電流的熱穩(wěn)定要求；接地裝置存在不同程度的腐蝕；水平接地體的埋深不符合要求；工頻接地電阻超標(biāo)；接地網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)不重視等。針對(duì)這些存在的問(wèn)題，技術(shù)部門要對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行全面的安全設(shè)計(jì)。主要的安全接地設(shè)計(jì)方式有如下三種。

3.1 降阻安全設(shè)計(jì)

首先，要清楚原接地裝置接地電阻偏高是由什么因素造成的。其次要通過(guò)實(shí)地的考察了解周邊土壤電阻率的情況以及附近是否有可利用的自然接地體，以及地下土壤的分層情況等。然后綜合考慮技術(shù)層次以及經(jīng)濟(jì)方面的因素來(lái)決定采取何種措施來(lái)復(fù)合降阻。一般降阻的方式可以考慮上文所提及的擴(kuò)網(wǎng)、深埋接地體等方法，再比較投資，難易程度以及所達(dá)到的效果、后期的維護(hù)成本來(lái)決定哪個(gè)方案更適合。一般情況下，擴(kuò)網(wǎng)是首要考慮的方法。主要原因是深井接地極及立體地網(wǎng)投資較大，如果外延降阻存在可能性，或者地下有可以利用的低電阻率的地層的情況下，就不會(huì)考慮深井接地極及立體地網(wǎng)。這樣既可以達(dá)到降阻的效果，又可以減少投資。

3.2 擴(kuò)建安全設(shè)計(jì)

要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光，根據(jù)現(xiàn)在的發(fā)電廠、變電所的規(guī)模，考慮到未來(lái)10年間的發(fā)展情況，來(lái)確定最大運(yùn)行方式下的最大接地短路電流。并根據(jù)這個(gè)結(jié)果來(lái)確定接地裝置應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)短路電流的熱穩(wěn)定來(lái)選用接地體和接地線的截面，同時(shí)要考慮到運(yùn)行過(guò)程中存在的腐蝕情況。綜合考慮各種因素，對(duì)原地網(wǎng)應(yīng)開(kāi)挖檢查，同時(shí)對(duì)新增部分也不能掉以輕心，要測(cè)量經(jīng)腐蝕以后的實(shí)際截面是否滿足要求。如果出現(xiàn)不符合的情況，要及時(shí)進(jìn)行擴(kuò)建，改造，以免留下后患，影響以后地運(yùn)行。

3.3 更新安全設(shè)計(jì)

有些地網(wǎng)的接地電阻和電位分布等主要指標(biāo)是符合要求的，但是由于長(zhǎng)期的腐蝕以及系統(tǒng)的快速發(fā)展，其接地引下線或水平接地體已經(jīng)不能滿足當(dāng)前接地短路電流熱穩(wěn)定的要求，同時(shí)，接地網(wǎng)也存在局部缺陷需處理。在這種情況下，就只需要重新敷設(shè)接地體和接地引下線，并在改造時(shí)采取必要的防腐措施即可，而不需要更大的物力人力的投資來(lái)建設(shè)新網(wǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

為保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，接地裝置的安全設(shè)計(jì)尤為重要。本文主要就變電站的降阻技術(shù)和安全接地設(shè)計(jì)進(jìn)行的探討，希望這些方法有助于提高變電站接地設(shè)計(jì)的安全性。本文所探討的方法具有普遍性和適應(yīng)性，希望對(duì)于實(shí)際工作以及其它的電力系統(tǒng)具有一定的參考價(jià)值。

[1]孟慶金.安全接地及防干擾接地[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化,2012,02:38.

[2]劉琳,姜惠蘭,劉瓊,程建華,王榮亮.主接地網(wǎng)接地電阻對(duì)變電站安全運(yùn)行的影響[J].中國(guó)電力,2007,05:82-84.