接地系統在變電所的重要性

王虎 劉波 張鵬

摘 ? 要：接地系統在變電所中發揮著重要作用，可以保障員工人身安全、保護變電所設備，避免變電所受到雷電影響，讓變電所穩定運行，維護社會穩定。基于此，本文通過分析接地系統的重要性，進一步研究了接地系統設計和優化措施。以期通過對接地系統的優化，保證接地系統設計穩定運行，讓變電所更穩定的提供服務，維護電力系統整體穩定性。

關鍵詞：接地系統 ?變電所 ?設備接地 ?線路保護

中圖分類號：TM862 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0034-02

變電所中的接地系統看起來十分簡單，但是其結構構成十分復雜，關系到系統和設備的安全，影響著員工人身安全，接地系統安全穩定決定著系統安全性，近些年來，我國不斷擴大供電面積，變電所功能更加豐富，需要利用安全穩定的接地系統保證變電所安全運行。因此研究接地系統的重要作用對于電力系統有著重要價值，有助于提高電力系統整體穩定性。

1 ?接地系統的重要性

1.1 保障設備工作接地

變電所常出現接地問題是由于設備接地和主地網存在不通或者接觸不良的問題。經過調查分析后，設備接地和主網不通是由于下述原因造成的。主地網由于焊接未達到標準，存在不牢固的問題，造成焊接頭出現電焊情況，極容易斷開。變電所長期運行造成接地裝置出現銹蝕問題，出現接地不通的情況。主地網接地引下線最容易出現腐蝕問題，腐蝕造成截面無法保證電流的熱穩定。電纜溝接地線容易出現銹蝕問題，尤其是焊接位置，串接設備接地引線導致設備出現接地不通的情況。

對接地裝置進行檢查，可以發現接地網埋設不慎，受到外界環境影響，導致接地裝置電阻出現不穩定。若設備出現短路，地面跨步電壓相對較大，影響到巡視人員。若出現銹蝕問題，上層土壤的含氧量相對較高，很容易出現吸氧的腐蝕問題。接地線長時間受到腐蝕，接地線、接地體受到腐蝕，難以保證其接地穩定。若出現短路問題，接地線被燒斷，會造成設備外殼攜帶反擊過電壓，對低壓二次回路反擊，造成事故擴大。

1.2 保護接地設備

變電所接地系統可以保證設備保護得到接地保護，二次裝置外殼妥善接地，要避免接地網不同點上出現電位差造成誤動作故障出現，互感器二次回路仍然只能利用一點接地。出現兩點接地主要是由于保護屏和控制屏分開接地，造成兩點接地。設備出廠時，斷路器外殼和電流二次回路形成連接，安裝過程中接地網和開關柜實現連接[1]。變電所施工期間由于人為影響出現電流回路接地，電流二次回路由于絕緣接地，出現回路上的兩點接地。兩點接地形成時，由于電流二次回路使用電纜進行連接，若接地網受到雷擊電流或者形成短路電流，會造成屏蔽層燒毀，屏蔽層內有電流流過，芯線會出現干擾信號。

在電流二次回路中，若電流線圈兩側都設置接地點，接地點形成并聯回路，造成電流線圈的短路故障，讓電流線圈上的電流明顯減少。若出現接地故障，接地兩點由于零序電流和電位差，電流線圈出現大量額外電流，經過電流線圈和電流互感器兩者電流差異，造成不正確保護動作，同時造成不準確計量，造成安全事故的發生。

2 ?接地系統設計

2.1 土壤電阻率

接地設計中，要收集土壤資料，在標高地表及以下土壤電阻率，依據相關規定對土壤電阻率進行估測。

2.2 接地裝置

2.2.1 接地裝置截面

短路電流系統中由于單相接地電流值相對較大，確定接地體時要對熱穩定性加以校驗。依照計算情況，工程要使用橫截面積不小于173mm2的接地鋼材，使用不小于63mm2的銅材。扁鋼鍍鋅后壽命可以達到25～30年，但是地面和屋內的接地線要使用防腐措施。短路電流連接接地線進入到接地體之后，經過接地線的并聯到地面，接地體截面不能小于75%的地線截面。考慮到大氣和土壤的腐蝕影響，一般情況下余出20%裕量。考慮到接地線腐蝕，可以確定接地線適宜選擇扁鋼，垂直接地體要選擇2.5m長度的φ25銅棒。

2.2.2 接地布置形式

變電所中的接地裝置要充分使用接地體，使用自然接地體的接地電阻無法滿足接地要求，安裝人工接地體。變電所需要增加人工接地體，敷設水平人工接地網，保證人工接地網之間的銜接。為了減少接地電阻，需要依靠大面積接地體，通過減少接觸電勢，減少接地電阻的方式。變電所敷設人工接地網，要將外緣做成圓弧形狀，埋0.6m深。等距位置設置接地網，由于鄰近效應和端部效應，讓導體流散步均勻，接地網中部位置流散電流相對較小，邊角位置流散電流快速增加，接地網地表電位出現明顯的分布不均，在中心位置和邊角位置出現電勢差。若不等距布設接地網，電流密度分布增加，減少了邊緣導體電流泄露，讓導體上的電流均勻分布，讓網孔電位保持一致，減少跨步電壓以及接觸電壓。將接地裝置設置為閉合環狀，避免接地網流過不平衡電流，在接地裝置周圍出現跨步電壓，造成安全事故。

2.3 設備接地

在變電所中發電機座、金屬底座以及封閉母線上，都需要鋪設對應的接地線，箱式變電所外殼、高壓電抗器等要安裝接地端子。GIS接地線的地母線要設置兩端接地線，和變電所接地網實現連接，接地線需要和母線連接。若母線較長，另加接地線，保證其同接地網相連接。接地線和接地母線需要使用螺栓形成連接，使用防腐措施保證接地線的完整[2]。此外變電所屋頂也要設置雷電保護裝置，若屋頂安裝了金屬結構，需要將金屬部位進行接地處理。

2.4 變電所接地系統的優化措施

2.4.1 嚴格控制接地施工質量

優化接地系統需要從控制接地施工質量開始，接地施工期間，需要嚴格按照設計要求展開施工，在接地扁鋼中間控制焊接的面積，避免出現電焊的情況。必要位置還需要增加一根焊接圓鋼，圓鋼長度要超過其直徑12倍。在接地系統的拐彎位置要使用高溫對其加熱。經過高溫加熱之后，鋼鐵界面出現明顯的變化，但是仍然不能保證其通流量，很容易就出現薄弱區域。要避免焊接設備和地下線形成串接，避免地線斷開，串接設備出現失地。

2.4.2 保證接地設備得到連接控制

變電所設備接地引線要直接連接到地網扁鋼上，保證相近設備分別和主地網連接，避免出現兩者之間的搭接。同時接地引下線不能和傳動部分有接觸，由于傳動部分具有一定接觸分散性，無法保證故障電流的傳導。且傳動區域經常有人員在附近作業，若故障電流經過會威脅到人員安全。接地引線絕不能使用預制水泥桿，由于內部鋼筋和材質不容易受到檢查，要使用專門的接地引線進行連接。同時還需要注意對設備進行防腐處理。

2.4.3 嚴格控制二次保護接地

對于二次保護接地設備要加強控制，通過嚴格控制施工質量，檢查設備細節，從而保證接地系統的完整性。嚴格依據施工要求控制施工質量，如電流互感器上二次回路，經常安裝在配電裝置附近，經過端子實現接地，對于電流互感器連接位置，要做好保護裝置，在保護屏上經過端子排實現接地。對于電壓互感器的二次回路，使用控制室母線實現地網的接入，一般情況下，控制保護屏接地需要先完成全部連接，再從一點和主接地網實現連接。

3 ?結語

綜上所述，變電所中接地系統發揮著保障設備工作接地、保護接地設備的重要作用。同時分析了接地系統設計，需要先預測土壤電阻率，再確定接地裝置，確定接地裝置截面和布置形式，保證設備接地。同時需要對變電所接地系統加以優化，要嚴格控制接地施工質量，保證接地設備得到連接控制，嚴格控制二次保護接地。

參考文獻

[1] 張義，蔡漢生，賈磊，等.高速鐵路綜合接地系統對牽引變電所接地阻抗測量的影響[J].高電壓技術，2019，45（3）：723-729.

[2] 張寅川.變電所設計中的接地變、消弧線圈與自動補償技術探析[J].工程技術研究，2017（9）：239-240.