接地原理在繼電保護專業(yè)的工程應用

秦世鴻

[摘 要]目前階段，我國社會經濟快速發(fā)展，帶動了繼電保護專業(yè)工程的進步與創(chuàng)新。而在工程開展的過程中，接地原理的應用具有重要的現實意義。因此，對接地原理的實際應用應予以一定的重視與關注。對繼電保護專業(yè)工程中接地原理進行研究的主要目的就是有效提高繼電保護的可靠性，文章通過運用對實際案例詳細分析與研究的方法，總結出最終的結論：只有保證變電站的二次回路能夠準確可靠地實現接地，才能夠有效提高繼電保護的可靠性，推動專業(yè)工程的順利開展。

[關鍵詞]接地原理；繼電保護；專業(yè)工程；應用

10 13939/j cnki zgsc 2015 51 126

目前階段，在電力系統(tǒng)中，接地原理被廣泛應用，接地工作的科學與可靠能夠有效地避免人身受到電擊，并確保電氣系統(tǒng)的運行正常，同時，在預防雷擊與靜電危害方面發(fā)揮著重要作用。然而，一旦接地不正確就會使安全運行存在嚴重的安全隱患。因此，文章通過對實際案例的詳細分析與研究，重點闡述了接地原理在繼電保護專業(yè)工程中的具體應用，旨在為繼電保護專業(yè)工程后期更好地應用接地原理提供有價值的理論依據。

1 接地基本原理分析

大地的電阻極低，電容量極大，能夠將電荷能力全部吸收，而且在吸收后，并不會對電位產生影響，因此，大地通常被電氣系統(tǒng)當作電位體的參考對象。[1] “電氣地”與“地理地”存在一定的差異，不能夠相提并論。其中，“電氣地”范圍應該根據大地實際的組成結構以及與帶電體接觸的實際情況進行確定。而接地極指的則是緊密接觸大地并能夠實現電氣接觸的導電體，一般情況下都會使用角鋼或者是圓鋼，還可以使用銅板或者是銅棒。圓鋼接地極可以通過下圖來表示。電流I在進入大地以后，就會通過接地極，呈半球形狀進行散開。如果半球的球面和接地極之間距離較近的話，球面的面積就會變小，反之，球面的面積就會變大。所以，由此可以說明，半球球面同接地極的距離越近就會使電阻變大，如果距離增加，電阻就會隨之變小。根據實際的試驗結果可以發(fā)現，在同單根接地極或者是碰地處的距離在20米左右的時候，其半球球面的面積是最大的，而且電阻極小，甚至不存在電阻，也就是說該位置電位幾乎為零。而電位是零的“電氣地”通常就是人們所說的“地電位”。如果接地極的組成是多根，那么就會導致屏蔽的系數隨之增加，進而使原有的最大距離變得更大。[2]由下圖內容可以發(fā)現，所謂的流散區(qū)指的就是經由接地極的電流，在流散過程中產生的具有明顯電位梯度土壤的覆蓋范圍，而地電位則是在流散區(qū)外部的土壤覆蓋范圍。如果接地極的分布密度較大，就不會存在零電位“電氣地”。而在電子設備當中，電路的不同級別也需要相應的參考電位來實現電流的傳輸和信息的轉換，并且電位能夠有效地阻止外界電磁場信號的侵入，因此，經常被稱為“邏輯地”。“邏輯地”中的“地”同“地理地”也存在明顯的不同，可能是電子設備的底座、建筑內部接地干線與總接地端子等。“邏輯地”與大地的接觸比較隨意，但是，“電氣地”有所不同，必須與大地實現緊密接觸。

圓鋼接地極示意圖

“接地”指的就是把電力系統(tǒng)或者是裝置內的某部分，利用接地線，將其與接地極相連接。電力系統(tǒng)中的接地點一般是中性點，而且也可以是相線某一點，然而，電氣裝置中的接地部分就應該是外露導電部分。所說的外露導電部分，本質上就是在電氣裝置當中，實現接觸的導電部分，在正常的情況下，該部分并不帶電，一旦出現故障就很可能帶電。因此，如果將外導電部分與接地線實現連接，并進行接地作業(yè)，這種方法能夠更好地保證安全保護。其中，外部導電部分也可以是電氣裝置的外導電部分，而且這部分并不是電氣裝置的內容，一般來講主要包括水、空調的金屬管道或者是建筑內部的金屬結構。該部分存在引入電位的可能性，所以，一般情況下都是地電位。接地線指的就是能夠和接地極進行連接的導線，接地裝置指的則是兩者的統(tǒng)稱。

2 接地原理在繼電保護專業(yè)的工程應用

在繼電保護工程中，控制室內部的公用電壓互感器二次回路必須只能有一個接地點，所以，要想保證可靠并安全地實現接地，就應該保證電壓互感器中性線不與存在斷開可能性的熔斷器或者是開關相互連接的。在控制室內部，電壓互感器二次線圈的狀態(tài)已經接地，因此，在開關場中，如果中性點能夠實現二次線圈，就可以利用放電間隙等方式實現接地，但是，擊穿電壓的最大值需要超過30·Imax伏。應在特定的時間內對放電間隙等進行全面嚴格地檢查，防止其在電壓的二次回路中出現多點接地的現象。在公用電流互感器中，其二次繞組的二次回路必須處于具有保護柜屏的狀態(tài)下實現接地。與此同時，若其他具有獨立性質的電壓與電流互感器二次回路同二次繞組二次回路之間沒有電氣聯系，那么，在開關地就可以實現一點接地作業(yè)。而接地的質量對保護裝置的抗干擾工作具有重要的作用。電纜室位于主控室或者是保護室的下層，應根據柜屏所布置方向，使用專門的100平方毫米銅排進行敷設，實現首末兩端的連接，這樣就能夠保證保護室內具有等電位接地網。而在保護室中，等電位接地網應超過四根，并且應保證銅排截面面積超過50平方毫米，在位于電纜豎井位置的廠和站的主接地網進行連接。但是，在開關場內部的變壓器或者是斷路器等的設備，其二次電纜都需要利用金屬管，并在一次設備接線盒的輔助作用下，實現引至就地端子箱的目的。在此基礎上，還應該連接金屬管上端與設備底座，并且將金屬管的下端與主接地網實現焊接作業(yè)。在就地端子箱的位置可以把二次電纜屏蔽層中，截面的面積超過4平方毫米的多股銅質軟導線，并進行連接作業(yè)。

3 具體案例分析

在繼電保護的工作中，應對“電氣地”與“邏輯地”進行正確地區(qū)分。文章以竹林站的石溝屯線和遲家線為例進行分析，其中，竹林站是220kV，并且站內的10kV系統(tǒng)執(zhí)行的是分列運行。石溝屯線是10kV，并且其保護執(zhí)行的是過流動作，與永久性故障重合，時間在一秒鐘左右，出現保護拒動的現象，并且主變低壓側還出現開關跳閘的現象，實際的動作時間是0 9秒。通過實現所制定的事故預案，應全面采集主變保護與自投裝置等信息與錄波波形，并通過收集的數據可以發(fā)現，一小時前，在10kV的遲家線也發(fā)生了相似的故障現象，但是相同事件卻出現了不同結果。為了得出科學合理的結論，針對石溝屯和主變保護問題進行了試驗與研究，對故障現場進行還原，并保證保護可以正常進行動作。與此同時，對石溝屯線與遲家線兩者的保護裝置進行對比和全面地分析，進而發(fā)現，裝置間的差異主要表現在，遲家線的“邏輯地”是處于懸空狀態(tài)的，然而，石溝屯線有所不同，是與通信電纜屏蔽層進行連接。通過利用萬用表的測量工作可以發(fā)現，“邏輯地”是與大地緊密連接的。在此基礎上，經過檢查以后發(fā)現，廠家在對兩臺開關柜配線的時候，保護裝置中的CPU板是位于“邏輯地”之上的，不僅同通信電纜屏蔽層進行連接，而且還與大地進行連接。一旦故障發(fā)生不對稱，變電站就會產生接地電流，而此時，如果大地和“邏輯地”是緊密連接的狀況，就會使干擾電流侵入保護裝置中，并且強度極強，嚴重的話就會迫使裝置重新啟動，而在此情況下，保護就無法進行正確動作。所以，通過全面詳細地了解事故發(fā)生情況，可以確定石溝屯線主要是永久性故障，進而產生重合閘，使得接地電流通過大地這一介質流入保護裝置，被迫重啟。當石溝屯線的開關閉合后，線路的保護想要反映故障電流就會存在一定的難度，并在0 9秒以后一號主變低壓側符合電壓就會閉鎖過流三段的動作，使得10kV母線失去電壓。根據對上述實際案例的分析與研究，應在“邏輯地”和“電氣地”的差異方面予以一定的重視，并且在開關柜新安裝的時候，需要對廠家所提供的配線進行嚴格地檢查，避免相同類型事故的頻繁發(fā)生。

4 結 論

綜上所述，根據上述研究與討論，可以深入地了解接地原理在繼電保護專業(yè)工程中的實際應用。在繼電保護專業(yè)工程中，接地原理的合理應用對工程的開展具有重要的作用，因此，必須要確保變電站的二次回路實現正確接地，才能夠提高繼電保護可靠程度，并使電力系統(tǒng)更加安全與穩(wěn)定地運行。文章重點分析了接地原理與其在繼電保護專業(yè)工程中的應用，并針對其應用的情況與效果，對實際的案例進行了全面地研究，對事故發(fā)生的原因進行探索，旨在更好地推動電力系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]黨曉強，邰能靈，王海田，等 大型水輪發(fā)電機定子接地方式及其繼電保護的相關問題分析[J].電力自動化設備，2012，32（7）：25-29

[2]曾錦松 電容器組單相斷線故障繼電保護拒動行為分析高質量的焊接[J].電力自動化設備，2012，32（3）：149-150