淺析電廠接地保護(hù)設(shè)計(jì)與防腐

劉璐

【摘要】電廠作為電力系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)，研究接地保護(hù)與防腐意義深遠(yuǎn)。本文首先研究了接地體保護(hù)設(shè)計(jì)與接地體防腐相關(guān)的話題，指出了具體的防腐要求，然后探究了電廠配電設(shè)計(jì)的接地保護(hù)方式實(shí)施，最后提出了過程中的應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】電廠；接地保護(hù)；設(shè)計(jì)；防腐

一、前言

在電力系統(tǒng)中，電廠的作用十分明顯，它既是電力的輸出點(diǎn)，也扮演著電力樞紐的重要角色。在電廠的系統(tǒng)構(gòu)造中，科學(xué)合理的接地保護(hù)設(shè)計(jì)與防腐措施，能夠更好地保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)固與可靠，增強(qiáng)電力供應(yīng)的保障。

二、接地保護(hù)設(shè)計(jì)

在電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中可能會(huì)存在各種安全隱患，其中最重要的就是作為電廠基礎(chǔ)的接地裝置。接地保護(hù)不僅能使系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，而且能保護(hù)電廠工作人員和現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備，因此電廠獲取可觀的效益的前提就是電氣設(shè)備與土壤間的電氣連接必須是良好的。

1.工作接地

在正常和事故情況下，必須在電力系統(tǒng)中某點(diǎn)直接或經(jīng)消弧線圈、電抗、電阻、擊穿熔斷器和避雷器與接地裝置連接，以保證電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，降低人體接觸電壓，迅速切斷故障設(shè)備，降低電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣水平。

2.保護(hù)接地

電氣設(shè)備的金屬外殼由于絕緣損壞有可能帶電，為防止這種電壓危及人身安全而接地。接地電流將主要流經(jīng)接地裝置，接地體電阻愈小，流經(jīng)人體電流愈小，從而避免人體觸電的危險(xiǎn)。觸電是電力事故發(fā)生的主要形式，對(duì)電工操作人員安全造成了嚴(yán)重威脅，設(shè)計(jì)保護(hù)接地降低了人員的傷亡率。

3.重復(fù)接地

即將零線上的一點(diǎn)或多點(diǎn)與地做金屬連接。這樣，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或接地短路時(shí)，可降低零線的對(duì)地電壓；當(dāng)發(fā)生零線斷線時(shí)可使故障程度減輕。重復(fù)接地采用了多層次保護(hù)原理，將電力系統(tǒng)設(shè)定雙向保護(hù)措施，進(jìn)而提高了高壓輸電線路的穩(wěn)定性。重復(fù)接地裝置根據(jù)高壓輸電線路作業(yè)情況，聯(lián)用工作接地、保護(hù)接地等共同完成安全防護(hù)指令，大大降低了輸電線路的故障率。

4.保護(hù)接零

將電氣設(shè)備的金屬外殼與變壓器或發(fā)電機(jī)的接地中性點(diǎn)連接的中性線，或者與直流回路的接地中線相連接。當(dāng)發(fā)生碰殼短路時(shí)，保護(hù)裝置能可靠地?cái)嚅_故障設(shè)備，使人體避免觸電。接零保護(hù)可采用智能感應(yīng)技術(shù)，對(duì)高壓輸電線路結(jié)構(gòu)實(shí)施綜合監(jiān)控，強(qiáng)化了輸電線路運(yùn)行的安全力度。

5.過電壓保護(hù)接地

為了防止由直擊雷、感應(yīng)雷和靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓損壞電氣設(shè)備或危及人身安全而將過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)接地。高壓輸電線路電壓值大于220千伏，可借助電壓互感器設(shè)計(jì)過電壓保護(hù)接地，阻止電壓值超標(biāo)造成的風(fēng)險(xiǎn)性。

三、接地體防腐

接地裝置由兩部分組成，接地網(wǎng)和接地干線。接地網(wǎng)主要是埋藏于廠區(qū)地下部分和土壤直接接觸的結(jié)構(gòu)，主要材質(zhì)是鍍鋅扁鋼或者裸銅線。接地干線主要是連接電氣設(shè)備和接地網(wǎng)直接的導(dǎo)體。影響土壤腐蝕的因素主要有溫度、土壤含鹽量、土壤電阻量、微生物腐蝕和土壤的氧化還原、土壤的含水量、土壤的酸堿度等。

接地網(wǎng)防護(hù)措施首先有電化學(xué)防腐，常用的就是陰極保護(hù)，通過把直流電流引入到被保護(hù)金屬管道或被保護(hù)接地裝置，從而發(fā)生極化反應(yīng)，這就叫做陰極保護(hù)。其次是增加金屬厚度。再次是采用覆蓋層保護(hù)就是在接地體的外表面添加一層覆蓋層，這樣可以使接地體金屬部分與土壤隔離，從而阻止腐蝕速度。一般的覆蓋層保護(hù)主要有在金屬導(dǎo)體外表鍍鋅或者涂油漆等。在接地體材料方面，目前常用的接地體材料有銅和鋼兩種，銅的導(dǎo)電性比鋼好，但是從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)還是不合理的，因而普遍采用的是鋼。

1.防腐要求

接地導(dǎo)體截面的選擇應(yīng)滿足最大入地短路電流的熱穩(wěn)定條件，但由于接地導(dǎo)體與空氣、水和土壤的長(zhǎng)期接觸，發(fā)生電化腐蝕而造成截面變小，故接地導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)土壤的腐蝕性質(zhì)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較采取適當(dāng)?shù)姆栏胧员ＷC接地網(wǎng)在電廠設(shè)計(jì)使用壽命30年內(nèi)均符合熱穩(wěn)定要求。

2.加降阻劑方案

降阻劑由多種成分組成，含電解質(zhì)、固化劑、潤(rùn)滑劑及填充材料等，它的降阻效果實(shí)際是增大接地導(dǎo)體截面，靠其組成成分中無機(jī)鹽類的析出、溶解、電離出的金屬離子向周圍土壤的滲透和擴(kuò)散作用以降低土壤電阻率，但由于大多數(shù)降阻劑的組成成分會(huì)污染土壤和地下水，不利于環(huán)保，且腐蝕接地體，損害接地系統(tǒng)。

3.換土降阻方案

換土降阻方案則是采用低電阻率的土壤作為接地網(wǎng)填充物，置換土的電阻率越低，效果越好。從降阻成效看，可利用低電阻率的回填土降低接地電阻至要求值；從施工難易度看，該方案和傳統(tǒng)接地方案的回填施工類似，無特別的施工難度，在接地網(wǎng)敷設(shè)回填時(shí)注意將土壤夯實(shí)；從投資成本上看，該方案主要材料僅是低電阻率的土壤，可以將電廠基礎(chǔ)開挖的時(shí)候在地下深層挖掘出的粘土收集起來加以利用，基本不增加工程造價(jià)。

四、電廠配電設(shè)計(jì)的接地保護(hù)方式實(shí)施

1.電廠配電中接地保護(hù)和接零保護(hù)不能同時(shí)使用。在電廠配電設(shè)備建設(shè)開始前就得需要正確的選擇以何種接地保護(hù)方式進(jìn)行電廠配電接地保護(hù)，保障電廠配電和電廠穩(wěn)定安全進(jìn)行供水等水處理工作。這是電廠建設(shè)同時(shí)也是電廠配電建設(shè)的前提。

2.電廠配電保護(hù)接地電阻數(shù)值的變化，直接影響漏電設(shè)備對(duì)地電壓大小也就是其危害性的變化。接地保護(hù)電阻數(shù)值確定，才能進(jìn)行正確有效后續(xù)工程。

3.電廠配電保護(hù)接地在設(shè)計(jì)和裝備接地裝置時(shí)，首先應(yīng)充分利用自然接地體，可以有效節(jié)約投資。如果自然接地體電阻數(shù)值能夠滿足需求和穩(wěn)定條件，那么就可以不需要再加裝人工接地裝置。

4.電廠配電保護(hù)接地裝置的效果不僅和接地體本身有關(guān)，接地體埋設(shè)點(diǎn)及周邊的土壤電阻值的大小更是直接影響到接地保護(hù)電阻值的大小。通常情況下，接地體埋設(shè)點(diǎn)土壤富含水分，礦物質(zhì)及密度大的土壤電阻較小，接地保護(hù)工程施工時(shí)應(yīng)盡量選擇這些地方。

五、電廠接地保護(hù)設(shè)計(jì)與防腐應(yīng)注意的事項(xiàng)

1.做好三項(xiàng)計(jì)算

線路負(fù)荷、短路電流及電壓損失計(jì)算，這是配電線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。線路負(fù)荷計(jì)算：按照該線路所接負(fù)荷安裝功率，逐段計(jì)算出線路計(jì)算電流（Ip）。這是確定導(dǎo)體截面（S）和熔斷器的熔體電流（Ir），以及斷路器的長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定電流的主要依據(jù)。短路電流計(jì)算：包括三相短路電流（I）和接地故障電流（Idl）兩種。電壓損失計(jì)算對(duì)離配電變壓器較遠(yuǎn)的線路，導(dǎo)體截面大小有很大的影響，也間接關(guān)系到線路保護(hù)電器參數(shù)。

2.校驗(yàn)導(dǎo)體熱穩(wěn)定性和保護(hù)電器的分?jǐn)嗄芰?/p>

配電變壓器容量大的變電所，其低壓側(cè)的短路電流很大。如變壓器容量為1000kVA時(shí)，低壓屏出線處的三相短路電流可達(dá)23～25kA，變壓器高壓側(cè)為三角形接線時(shí)，該處的接地故障電流也可達(dá)20kA以上。如果從低壓屏直接引出小容量饋線，其計(jì)算電流僅幾至幾十安培。若按計(jì)算電流選擇饋線的導(dǎo)體截面和保護(hù)電器，其值都較小。

3.校驗(yàn)保護(hù)電器動(dòng)作的靈敏性

離變電所遠(yuǎn)，特別是變壓器容量較小，遠(yuǎn)端接地故障電流也很小，而保護(hù)電器的整定電流又較大時(shí)，往往難以滿足在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可靠斷開的要求，應(yīng)予特別關(guān)注。如不能滿足要求，應(yīng)采取相關(guān)措施，或采用其他保護(hù)方式或接地方式。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)電廠接地保護(hù)設(shè)計(jì)與防腐等方面的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中，接地保護(hù)的設(shè)計(jì)與防腐還有很多有待于提高的地方。對(duì)這些地方，設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真分析總結(jié)，并積極探尋提升其可靠性的方法措施，以保證電廠的持續(xù)性供電。

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