接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修研究

王燕明（大唐國際張家口發(fā)電廠,河北 張家口 075100）

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接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修研究

王燕明
（大唐國際張家口發(fā)電廠,河北 張家口 075100）

摘 要：接地網(wǎng)是電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要手段之一，在電氣連接狀態(tài)檢修過程中，接地網(wǎng)扮演著不可或缺的重要角色，確保電氣設(shè)備及檢修人員的安全。本文主要分析了接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修原理及檢修方法，并經(jīng)過討論設(shè)計(jì)了接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修方案，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性及可靠性。

關(guān)鍵詞：接地網(wǎng)；電氣連接狀態(tài)；檢修；安全

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)以及電力系統(tǒng)快速發(fā)展，電力工作人員越來越重視接地網(wǎng)的安全可靠性。尤其是在電氣連接狀態(tài)檢修時(shí)，更要確定好電氣設(shè)備的所有部分都要與大地連接好，滿足接地要求，更好設(shè)計(jì)的接地網(wǎng)工作。接地網(wǎng)與其他設(shè)備不同，它是一種隱藏于地下的裝置，加之電網(wǎng)的電氣設(shè)備種類繁多，更要確保接地網(wǎng)的完好，避免發(fā)生接地短路故障給電網(wǎng)造成嚴(yán)重?fù)p失。

1 接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修原理

在一些接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修工程中，常用的原始手段主要是經(jīng)過幾年運(yùn)行之后進(jìn)行抽樣挖出檢查。這種方法受現(xiàn)場運(yùn)行的條件控制，且工作量比較大，檢修速度慢，具有一定的盲目性。經(jīng)過查閱相關(guān)資料總結(jié)討論，下面主要介紹接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修的原理。

1.1 接地網(wǎng)數(shù)值計(jì)算方法的檢修原理

有關(guān)學(xué)者曾經(jīng)計(jì)算和分析了單根藏于地下的導(dǎo)體或接地網(wǎng)格的地表電場和磁場，最后發(fā)現(xiàn)在接地導(dǎo)體的兩端接入電流的情況下，導(dǎo)體中有無斷點(diǎn)的地表電場和磁場數(shù)值差別很大，同時(shí)對(duì)導(dǎo)體中有多個(gè)斷點(diǎn)的情況也進(jìn)行了計(jì)算，其數(shù)值與正常的導(dǎo)體值也有明顯的不同。通過此原理可以判斷接地網(wǎng)的導(dǎo)體是否完好。

在此基礎(chǔ)上，學(xué)者又進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，利用地表磁場分布的測量值來判斷接地網(wǎng)網(wǎng)格導(dǎo)體不同位置的斷點(diǎn)。通過仿真計(jì)算，設(shè)計(jì)出激勵(lì)源與磁場源的檢測系統(tǒng)，并根據(jù)仿真計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)證明此方法有效。不過，此研究只是針對(duì)于斷點(diǎn)的檢測，并沒有對(duì)電場、磁場的特征以及腐蝕故障的檢測進(jìn)行研究，需要日后不斷的探索。

總之，接地網(wǎng)數(shù)值計(jì)算方法的檢修原理簡單的概括就是利用接地網(wǎng)數(shù)值分析計(jì)算，通過測量接地網(wǎng)地表電位差來實(shí)現(xiàn)對(duì)接地網(wǎng)檢修的過程。

在檢修過程中，測量接地網(wǎng)地表的電位時(shí)充分利用了接地網(wǎng)數(shù)值計(jì)算的方法，也把此方法與變電站接地網(wǎng)的腐蝕診斷進(jìn)行了巧妙的結(jié)合，為以后的實(shí)際應(yīng)用和理論分析做好了鋪墊。不過，相關(guān)的文獻(xiàn)只是簡單的描述了診斷的思路以及田字形接地網(wǎng)，并未進(jìn)行深入的研究。同時(shí)由于接地網(wǎng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，當(dāng)導(dǎo)體某段發(fā)現(xiàn)有小的斷口時(shí)，受漏電流變化影響地表電位變化并不明顯，對(duì)于發(fā)、變電站復(fù)雜的電磁環(huán)境來說，通過測量地表電位差來判斷斷點(diǎn)很不容易。為了準(zhǔn)確的判斷接地網(wǎng)腐蝕的區(qū)域，相關(guān)學(xué)者研究出了新的診斷方法，根據(jù)場路結(jié)合不等電位模型的方法來判斷腐蝕的故障點(diǎn)，但此方法需要測量導(dǎo)通電阻，其誤差也會(huì)影響判斷的結(jié)果。不過相信學(xué)者的不斷研究會(huì)找出更合適的解決辦法。

1.2 端口導(dǎo)通電阻測量的檢修原理

此原理是把電流注入兩個(gè)接地引線之間，通過電壓表對(duì)端口的電壓值進(jìn)行測量，從而得出端口導(dǎo)通電阻值，根據(jù)此數(shù)值大小判斷此處是否需要檢修。若電壓表的讀數(shù)較小時(shí)，端口的電阻也小說明接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)良好，不需要處理；如果端口電阻值較大，則說明接地網(wǎng)均壓導(dǎo)體已經(jīng)被腐蝕或有斷裂現(xiàn)象，根據(jù)阻值的大小先估算腐蝕的大概位置，并及時(shí)檢修處理。此外，還有一種方法就是給接地網(wǎng)建立一種電路的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，測量端口導(dǎo)通的電阻的理論值，之后與實(shí)際值進(jìn)行比較，經(jīng)過計(jì)算推理確定故障點(diǎn)的位置進(jìn)行檢修處理。

端口導(dǎo)通電阻測量的檢修原理可以準(zhǔn)確的檢查出接地引線的通流能力。同時(shí)根據(jù)經(jīng)常流通較大電流的位置，例如變壓器中性點(diǎn)、構(gòu)架以及斷路器的外殼等推斷出需要檢修的位置。這一方法容易判斷出電氣連接故障的區(qū)域，縮小開挖的范圍，提高檢修的工作效率。不過，這種方法也存在著一些不足之處：缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的處理和對(duì)理論的分析能力，不能對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，加之接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多變性，不適應(yīng)電氣連接故障的診斷，無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)測量的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。此外，若將理論值與測量值相比較，通過逐步逼近定位的法，將會(huì)面臨著已知條件不充足，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)格繁多，無法確定求解的結(jié)果等問題，不能準(zhǔn)確的判斷出接地網(wǎng)電氣連接故障的狀況。

1.3 故障診斷方程的檢修原理

此原理主要是通過將接地網(wǎng)進(jìn)行等效，把其看作為電阻性網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖以及接地引線間的電阻的測量值，構(gòu)成檢修的方程。通過計(jì)算求出方程的解從而判斷接地網(wǎng)導(dǎo)體電阻的變化值確定檢修的地段。

2 接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修方法

接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修方法主要是通過上述的檢修原理來設(shè)計(jì)的，多用在工程實(shí)用化技術(shù)方面的研究，主要集中于小電阻的測量方法等，討論變電站現(xiàn)場測量時(shí)的抗干擾以及接地網(wǎng)引下線端口電阻的選取與建立檢修方程的問題。不過這些研究還面臨著如下的缺陷：

2.1 未能充分認(rèn)識(shí)各種電壓等級(jí)的接地網(wǎng)導(dǎo)體的腐蝕規(guī)律

在之前討論中，以下問題并沒有得到解決，如電壓等級(jí)不同接地網(wǎng)下的以腐蝕區(qū)，導(dǎo)體腐蝕的情況，電壓等級(jí)、時(shí)間、土壤酸堿度等是否影響故障的類型等，這些問題嚴(yán)重影響著檢修的過程，制約著檢修方法的應(yīng)用，決定著能否快速的完成對(duì)接地網(wǎng)檢修。

2.2 仿真、模擬的試驗(yàn)與實(shí)際情況相差較大

仿真、模擬試驗(yàn)的接地網(wǎng)規(guī)模比實(shí)際的小，且形狀簡單導(dǎo)致檢修方法的要求不夠嚴(yán)格，實(shí)際接地網(wǎng)中的腐蝕并不是均勻腐蝕，多為局部腐蝕影響檢修效果，同時(shí)接地網(wǎng)腐蝕的診斷精度也較低。此外，實(shí)際支路電阻的變化情況不是十分明顯，缺少對(duì)小范圍電阻變化能力的分析。

2.3 接地網(wǎng)端口的選擇具有盲目性

測量的方法上，盲目的選擇接地網(wǎng)的端口，沒有規(guī)律可言。準(zhǔn)確的利用可以節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的端口對(duì)，影響著檢修的進(jìn)程及效果，需要提高診斷的準(zhǔn)確性及快速性。

2.4 接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不夠準(zhǔn)確

電氣連接狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)就是接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般需要檢修的變電站都是經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行、接地網(wǎng)設(shè)計(jì)不太合理的情況，這樣會(huì)使檢修變得更加困難。

3 接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)檢修方案設(shè)計(jì)

3.1 接地網(wǎng)電氣連接故障診斷步驟

第一步：根據(jù)原始材料（地網(wǎng)連接設(shè)計(jì)圖、竣工圖等）獲得地網(wǎng)電氣連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和支路電阻（RK）。通過接地網(wǎng)電氣連接故障檢測程序?qū)﹄姎饩W(wǎng)絡(luò)等值節(jié)點(diǎn)和支路編號(hào)，從而生成與該電氣網(wǎng)絡(luò)的阻抗和關(guān)聯(lián)矩陣；

第二步：進(jìn)行測量的端口需要通過現(xiàn)場考察，根據(jù)接地電氣網(wǎng)規(guī)模大小來確定。利用故障診斷程序?qū)Χ丝谶M(jìn)行測量從而得到端口電阻的標(biāo)稱值和支路電流值；

第三步：采取直流雙臂電橋開展對(duì)端口電阻進(jìn)行測量，同時(shí)要對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行列表統(tǒng)計(jì)（如下表1）；

表1 端口電阻的測量值與標(biāo)稱值

第四步：在診斷程序中輸入初步診斷的電阻值，得到首次診斷結(jié)果；

第五步：根據(jù)首次診斷結(jié)果，檢測靠近故障電路端口的端口電阻，并在故障診斷程序診斷二次檢測結(jié)果；

第六步：重復(fù)第五步工作，進(jìn)行第三次檢測；

第七步：根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并提出有效的改進(jìn)辦法。

3.2 故障診斷的判據(jù)

（1）當(dāng)支路電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接觸電阻時(shí)，故障問題是接地網(wǎng)就要導(dǎo)體出現(xiàn)虛焊或者漏焊的情況；

（2）當(dāng)整條支路的電阻變的無窮大時(shí)，屬于重大故障，接地網(wǎng)均壓導(dǎo)體缺失。

4 結(jié)論

接地網(wǎng)直接關(guān)系著電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在電氣連接狀態(tài)檢修的過程中，一定要確保接地網(wǎng)安全可靠，保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.167