農網配變接地極在線監測技術研究

國網甘肅省電力公司平涼供電公司 何 森 林玉郎

在電力系統中，接地保護是防止設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常運行重要措施。目前部分智能變電站的變壓器和超高壓、特高壓線路上已經有接地極故障的在線分析和診斷，而農網中配變接地極的故障監測還處于盲區狀態。本文針對農網配變接地極的現狀分析，提出一種適用于農網配變接地極監測系統設計方法，為農網后續改造的智能化、數字化提供一種參考思路。

1 引言

接地是為保證電力設備正常工作和人身安全而采取的一種用電安全措施，通過金屬導線與接地裝置連接的方式實現。常用的接地保護方式有：保護接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。接地裝置將生產設備上可能產生的漏電電流、靜電荷以及雷電電流等引入地下，從而防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常運行。

2 農網配變接地極的現狀分析

2.1 故障危害性大

接地是防雷工程和繼電保護最重要的環節。相比于高樓包圍的城網，農網更易受到雷擊，不論是直擊雷防護還是雷電的靜電感應、電磁感應和雷電波入侵的防護技術，最終都是把雷電流送入大地。因此沒有良好的接地技術，就不可能有合格的防雷過程。而保護接地則為一次設備安全運行及二次設備提供地電位。農網配變接地極一旦出現故障，將大大增加配變及漏保、零線的運行危險，當發生意外時，會出現設備誤動、拒動、斷零、火災，甚至人體觸電的危險。

2.2 故障隱蔽性強

接地極深埋于地下是與土壤直接接觸的金屬導體，提供電力設備與大地之間電氣連接。腐蝕是接地極常見的故障之一，腐蝕會導致接地電阻發生變化，起不到接地的應有效果。而此過程一般是緩慢變化的，常見的表卡讀的手段不容易發現，而能發現時已經是徹底故障的地步。

2.3 維護管理跟不上

在我國的西部地區，因地理環境和歷史原因，大部分區域地廣人稀，農網改造的進度和程度比東部和沿海城市略慢，農網設備智能化水平不高，監測體系不夠完善，與之相對的是西部地區技術人員的缺乏，農網的設備問題往往是在接到故障停電投訴后才處理的，不能做到評估和預判。像接地極這種大量使用的設備，常被檢修巡視人員忽視，不能及時的發現和解決問題。

3 農網配變接地極在線監測設計思路

在現有農網改造工作中，部分已經加入了配變一次、二次設備運行狀況監測的設備，比如零線溫度、配變油溫、諧波、局部放電、變壓器本體震動、防盜等，這些設備或獨立成系統或并入配網自動化系統，能有效的輔助相關人員，實現對設備運行環境監測及緩慢性老化、早期故障的評估。

基于上述研究，本文考慮設計一種針對農網配變接地極的在線監測系統。將線路或變電站的接地極在線監測系統進行改造，使之適用于農網配變接地極監測，使配變接地極運行狀況可視化。通過監測數據的存儲對比，可以直觀了解接地極狀況和老化趨勢，掌握接地極老化情況和生命周期，提前安排檢修。另外，設置關鍵數據警戒值，通過監測平臺或配網自動化系統對關鍵數據周期巡檢，一旦數據達到警戒值就向相關人員推送告警，提醒相關人員及時檢查和處理接地極故障，避免發生意外造成更大的經濟損失。

接地極的監測數據，還可以為產品質量管理、施工工藝管理及運行環境提供參考依據，對腐蝕嚴重、效果不佳、老化過快的配變接地極，安排人員排查問題，從供貨產品質量、施工工藝、安裝運行環境各角度分析，如果是供貨質量問題可以將同供應商或同批次設備安排二次抽檢，避免不合格產品安裝至現場帶來的隱患；如果是施工工藝不達標，則強化相關工藝和制度要求嚴格把關；如果是安裝運行環境問題，就進行填土改造，避免腐蝕老化問題頻繁更換接地極。

4 農網配變接地極在線監測的數據通信問題分析及方案設計

不同于變電站及高壓線路上的監測環境，農網配變有點多、分布廣、無固定通訊通道等特點。在變電站和高壓線路可以用的光纖采集通道不再適用于農網配變接地極監測。單獨為每個配變的接地極監測設備配一套APN數據傳輸設備又會產生大量的通訊成本，不利于推廣應用。

考慮到農網具有所處環境地域空曠，配變與配變之間間隔一般在3公里以內，無高樓阻隔，無線干擾小等運行特點，采用無線中繼自組網的方式進行通信。目前市面上已經有工業級通訊距離達到8公里的無線傳輸電臺，當有距離較遠或有一定干擾的配變臺區，可以在用戶表箱位置加裝中繼，以目前無線通訊技術，中繼10級不會出現信號丟失，覆蓋面積可達30公里以上。接地極監測采集頻率無需過快，數據量并不大，只需要將就近分組的無線局域網內數據，通過APN傳輸設備統一上傳至監測平臺或配電自動化系統，就可以實現數據在線瀏覽和存儲。

在數據實時在線化監測基礎上，通過監測平臺實現變化趨勢分析與預警，以達到周期巡檢、實時監測、早期故障預警的目的。

5 結語

對接地極的監測可以實現以自動化監測警戒代替人員巡視，使檢修工作目的性更強；以事前預警代替事后搶修，使設備運行更加安全，供電可靠性更高。接地極監測系統的數據也可以為其他事故搶修提供一定的參考依據。將配變接地極運行狀況的可視化進行評估，可以有效的防止接地極故障失去應有的保護效果，保障電氣設備安全運行，穩定供電可靠性，保障人身安全。

接地作為保障電力設備正常運行，保護人身安全的一種重要安全措施，接地設備一旦故障會大大提高電力設備運行風險，應當受到更多的重視。接地極的監測也應當是配網智能化、數字化、可視化中的一環，后續的農網改造中可以考慮將接地極監測與溫度、局放、防盜等合并為運行狀況監測平臺，為農網設備安全穩定運行提供有力支撐。