城市配電網過電壓與接地保護方式探討

摘要：配網系統是支持配電功能的主要系統，在城市供電服務中發揮著關鍵而重要的作用，然而，配網系統工作中，難免受到外界因素的不良影響，從而引發配網過電壓現象，導致電氣設備運轉失靈、線路損壞等問題，需要采取接地保護措施，維護配網的安全運行。

關鍵詞：城市配網;過電壓;接地保護：方法

1過電壓分類介紹

1.1大氣過電壓

大氣過電壓主要因為城市配電網絡系統受到雷擊以及雷電感應而形成，被稱作直擊雷過電壓以及感應雷過電壓，此種過電壓能量主要來自城市配電網絡系統的外部。而大氣過電壓幅值是由雷電參數以及防雷措施決定的，和額定電壓之間沒有關系，具備脈沖特性其持續時間通常大約是十幾微秒。雷擊中心的1.5～2km范圍之內都很可能有危險的過電壓出現，進而對線路以及電氣裝置造成破壞。

1.2內部過電壓

內部過電壓主要因為供電系統的內部故障造成。內部過電壓主要分成工頻過電壓以及操作過電壓。而工頻電壓提升是因為電力供電系統中出現一相對地短路的時候，非接地相電壓提升與空載長線路電容效應使得線路末端電壓提升導致。操作過電壓主要是城市配電網絡系統操作開關裝置以及出現跳閘故障時，在線路過渡過程之中產生的振蕩過電壓。

過電壓保護工作主要分成過電壓器保護以及接地保護這兩種。采取過電壓器保護能夠避免元器件壞損，主要就是在計算機系統電源回路以及信號接口中裝設過電壓保護器。利用限制器使得出現的過電壓控制到低于限制值，確保系統裝置與元器件不會出現異常動作以及壞損問題，過電壓保護器設置以及選擇需要依照保護系統實際等級以及系統回路接口進行系統全方位思考。

2城市配網系統接地保護方式

2.1金屬外殼接地保護

金屬外殼接地保護是一種常見的接地保護方式。適合于系統內部的一切電氣設備，要想打造出安全用電環境，維護人體安全，就要實施設備金屬外殼接地處理，從而維持金屬外殼長時間處于低電狀態。即使電氣設備的外部絕緣層出現風化破損現象，由于實施了金屬外殼接地處理，即便出現故障，對應的短路電流也將接地，在這種情況下，接地點的電位會對應上升，可能引發觸電風險，因為接觸電壓或者跨步電壓一旦超出人體所能承受的安全數值，則很容易釀成危險。對此，應該控制接地電阻大小，科學調整接地設備的形狀、構造等，從而來控制接觸電壓在250V以下。

2.2工作接地保護

所謂的工作接地保護，應該有所參照地運用，應該參照配網系統運轉的實際需要來有針對性地進行工作接地保護最為常見的接地保護為：系統中性點接地保護。當工頻對地短路的狀態下，對接地網短路電流I的大小有著特殊要求，需要其于接地網中的電壓IR控制在一定范圍內，其中IR應該小于2000V，I則要大于4000A，如果發現接地區域的土壤電阻率超出一定的范圍，則應適度地提高R的數值，從而達到配網安全運行的目的。

2.3防雷接地保護

雷擊是配網系統面臨的又一大危機，所以，必須做好防雷接地保護工作，通過防雷來控制雷電流的威脅，保護接地設備的安全。不同于普通的接地保護，防雷接地保護有著自身的特點，體現在：當線路電力幅值上升，雷電流等值頻率與幅值也會對應上升，從而提高了地中電流密度，從而接地設備附近的土體內部可能出現放電現象，提高了土體導電性。

3控制接地電阻的科學對策

3.1采用外引接地模式

所謂的“外引接地”簡單說就是配電系統主接地網外引接地的方法，將其同外部地低電阻區域的接地設備連接在一起，從而有效控制接地系統的整體電阻值。外引接地模式目前已經得到了電力行業的認可，國家電力相關法規已經規定，如果變電系統2km范圍內發現低電阻土體，變電站可以采用外引接地模式，達到安全接地保護的目標。然而，實際的外引接地模式會受到限制，因為低電阻土壤尋找相對困難。

3.2接地面積的拓展

當土壤的電阻率不變時，接地系統的電阻同接地網的敷設范圍的平方根呈負相關關系，也就是說：接地電阻要隨著接地網的敷設范圍的擴大而減小。因此，最佳的接地電阻控制策略就是拓展接地網的敷設范圍，然而，此方法的使用也并非具有整體適應性，要依情況而定，要本著“因地制宜、因時制宜”的原則，當遇到地貌特征復雜、地形崎嶇的山地時，接地網的敷設本身就十分困難，此時如果拓展其敷設面積不僅將增加成本，也會帶來更多的困難。

3.3降阻劑的使用

降阻劑技術也是降低電阻的一種科學技術，將其應用于接地系統，能夠發揮有效的降阻功能。降阻劑類型主要為：化學型與物理型，前者的導電主體主要為電解質。發揮著同土體相同的導電功能，電解質導電功能的發揮需要有水體的參與，電解質濃度越高。其導電性能越強，達到有效的降阻作用。但是，此類降阻劑實際使用中也有一定的負面作用，會對金屬電極帶來腐蝕作用。物理降阻劑則以物理性降阻性能為主，采用非電解質的固體粉末，發揮降阻導電的功能，而且其降阻功能較為穩定，不易受到外界因素的影響。例如：氣候條件、溫度、干濕度、酸堿度。導電粉末會發揮較為穩定的降阻功能降阻劑作為一種降阻技術，事實證明在配網系統運行初始階段能夠發揮有效作用，然而，隨著降阻劑在土壤中運行時間的延長，無法發揮充分的降阻功效。

3.4深井接地技術

深井接地技術作為一種有效的接地技術.已經得到了電力行業的支持和認可，特別是地層深層處土體電阻率下降時，則可以通過挖掘深井來接地。從而控制接地電阻。經過科學的實驗調查研究表明：地下土層的電阻率不具有規律性，各個深度的土體有著不同的電阻率，而且會因為季節、氣候等的不同，電阻率發生變化。通常情況下，電阻率的穩定性會隨著土體的深入而上升，選擇深井接地技術，將其同變電站主接地系統鏈接起來，能夠達到預期的降阻功效，對于地下水體含量較為豐富的地域.會達到更好的降阻成效。

4結束語

城市配電網絡的過電壓接地保護是城市配網自動化以及智能電網發展的保障，必須對城市配電網絡系統的過電壓分類、接地保護措施與接地保護的降阻手段進行深入分析，加強過電壓的預防與保護工作，防止對線路與電氣裝置產生破壞。

參考文獻：

[1]戴麗媛.城市配電網過電壓與接地保護方式探討[J].中國戰略新興產業（理論版），2019（13）：0199-0199.

[2]王磊磊，郭陽，李媛.城市配電網過電壓與接地保護方式探討[J].通訊世界，2019（4）：209-210.

（作者單位：國網長海縣供電公司）

作者簡介：邊策（1994.04.04），性別：女;籍貫：河北省石家莊市;民族：漢族;學歷：大學本科;職稱：助理工程師;研究方向：配電運維。