變電站二次設(shè)備的接地施工方法

周林鋒

（中國電建集團重慶工程有限公司）

0 引言

隨著我國電力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和電力技術(shù)水平的不斷提升，變電站二次設(shè)備技術(shù)含量進一步增加，不斷朝著自動化、智能化、高速度化、精確化等方向發(fā)展。與此同時，變電站二次設(shè)備很容易受到周圍環(huán)境電磁波的不良干擾，迫切需要更加安全穩(wěn)定和高效的電磁環(huán)境。為了最大限度維護變電站二次設(shè)備運轉(zhuǎn)安全性，必須做好變電站二次設(shè)備接地工作，利用接地工作最大程度上防止周圍空間電磁波對變電站二次設(shè)備的不良干擾，降低安全事故發(fā)生的可能性。在此背景下，對變電站二次設(shè)備的接地施工方法及其重要控制策略的探討研究，也就具備重要理論意義和現(xiàn)實價值。

1 變電站二次設(shè)備接地的施工方法

目前，我國變電站二次設(shè)備接地的施工方法主要包括浮地式、多點式和單點式三大類。以浮地式變電站二次設(shè)備接地施工方法為研究對象進一步探討可知，浮地式施工方法是將相關(guān)電路與設(shè)備和變電站內(nèi)部相對應的公共導線連接，在以一定距離隔開的基礎(chǔ)上，有效避免變電站接地線導致的環(huán)路、短路等問題，減小線路問題對整個變電站二次設(shè)備正常運行的不良影響。浮地式變電站二次設(shè)備接地施工方法大多在與大地無導體連接時使用，確保設(shè)備與大地之間保有一定距離，但該距離的的存在，使變電站內(nèi)部出現(xiàn)一定程度的靜電積累，電荷的長期積累所導致的龐大電流會在一定程度上發(fā)生靜電擊穿現(xiàn)象，對變電站內(nèi)部造成一定威脅。

2 變電站二次設(shè)備接地要求

2.1 對于室外二次地網(wǎng)

對清水河天然氣分布式能源站鋪設(shè)室外二次地網(wǎng)設(shè)備時，首先，可將專業(yè)用于變電站二次設(shè)備室外二次地網(wǎng)鋪排和布設(shè)的銅排線系統(tǒng)放置于該能源站二次電纜鋪設(shè)所用溝槽內(nèi)，利用銅排線溝槽穿過能源站主控室、保護結(jié)構(gòu)以及開關(guān)場地等，再與能源站機構(gòu)箱、濾波器等諸多設(shè)備的二次電纜溝槽連接成統(tǒng)一整體，形成完整的變電站二次設(shè)備室外二次地網(wǎng)鋪設(shè)系統(tǒng)，最后以環(huán)氧樹脂絕緣子為基礎(chǔ)材料支撐整個系統(tǒng)架構(gòu)。當該室外二次地網(wǎng)結(jié)構(gòu)進入變電站能源室時，必須利用截面大于100mm2的銅電纜與室內(nèi)接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)緊密連接，保證室外二次地網(wǎng)與室內(nèi)電纜連接結(jié)構(gòu)的銅纜截面大于50mm2，確保整個變電站二次設(shè)備室外二次地網(wǎng)鋪設(shè)后的正常使用。

2.2 室內(nèi)設(shè)備本體及保護裝置

在清水河天然氣分布式能源站變電站室內(nèi)設(shè)備本體保護裝置的二次接地設(shè)備實際施工過程中，可借助變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主控制室和保護室下方的電纜溝槽，將該溝槽與變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的靜電地板溝槽同時施工，確保保護室下方兩側(cè)布置一定寬度和厚度的接地扁鋼，利用接地扁鋼四個角落連接熱鍍鋅扁鋼架構(gòu)，確保室內(nèi)設(shè)備本體及保護裝置與變電站整個主接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連，且每隔15m增加中間位置接地點，保證整個變電站室內(nèi)二次設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運行。其示意圖如下圖所示。

2.3 變電站室內(nèi)進行二次接地銅排網(wǎng)

在清水河天然氣分布式能源站變電站室內(nèi)的二次接地銅排線布置和整體鋪排過程中，進一步利用變電站室內(nèi)的主控制室、保護室下方相關(guān)電纜甚至靜電狀態(tài)下地板室等，鋪設(shè)變電站室內(nèi)二次接地銅排網(wǎng)線路，整個工程項目可以環(huán)氧樹脂絕緣子材料為結(jié)構(gòu)支撐，以30mm×4mm的銅排網(wǎng)絡(luò)固定在相應接地扁鋼上，構(gòu)成二次反應措施下的變電站室內(nèi)接地網(wǎng)絡(luò)。在此過程中，必須借助截面大于100mm2的相關(guān)銅纜，利用控制室電纜夾層處連接進入主接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方式，有效控制整個電路。

圖 變電站室內(nèi)二次接地扁鋼網(wǎng)示意

2.4 室內(nèi)保護屏柜接地銅排的連接

對整個能源站室內(nèi)保護屏柜接地銅排的連接，應確保整個保護屏柜裝置用兩根30mm×4mm的接地銅排，一根用于保護室內(nèi)保護屏本體及其保護裝置接地系統(tǒng)接地銅排，可不使用絕緣銅排，而接地線每面屏用大于十平方毫米的黃綠色軟銅線與整個變電站室內(nèi)接地系統(tǒng)接地網(wǎng)絡(luò)相連接即可。另一個根可利用環(huán)氧樹脂絕緣子固定方式隔離，將其固定在相應的控制保護屏下方，用于變電站屏蔽電纜的接地，整個保護屏用大于50mm2的黃綠軟銅線與電纜層的銅排相連即可。需要注意的是，南方地區(qū)天氣環(huán)境較為潮濕，對整個室內(nèi)保護屏柜接地銅排的連接部位必須采用鍍錫等方式處理后再接入接地系統(tǒng)，確保整個保護屏柜與接地系統(tǒng)的可靠運行。

2.5 浮地式的接地方式

清水河天然氣分布式能源站按“一拖一”配置，選用1套燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組和1套6B.03型燃氣輪發(fā)電機組，發(fā)電機額定功率38MW，并且配置1套余熱鍋爐+1臺20MW 抽凝式供熱發(fā)電機組。為了進一步拓寬清水河天然氣分布式能源站實際服務(wù)范圍，方便周圍工廠，該天然氣分布式能源站進一步配套了能源站新建工程，設(shè)置了220kV的升壓站，利用線路和變壓器組合的接線方式，進一步使該升壓站容量大幅度增加。同時，天然氣分布式能源站中含有燃氣發(fā)電機和汽輪發(fā)電機，兩發(fā)電機實際機端電壓均為10.5kV，設(shè)置有10kV的電壓母線，且采用單電壓母線接線方式與上述升壓站連接，再借助運輸線路接入附近電網(wǎng)系統(tǒng)，為附近清水河電廠提供服務(wù)。汽輪發(fā)電機內(nèi)部出線小室則采用電纜接入方式，利用出線小室和升壓站配電室母線相連接的結(jié)構(gòu)，不斷擴大新建工程能源站場所實際覆蓋范圍。工程廠還進一步將10kV的電壓母線電源引入內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過一定數(shù)量限流電抗器和廠用備用電源后，以10kV母線單母線連接方式接入清水河電廠保安電源，為清水河電廠提供服務(wù)。清水河電廠則借助低壓電源設(shè)置兩臺廠用變壓器，一臺主用一臺備用，電壓廠則采用母線單連接方式，使整個清水河天然氣分布式能源站能有效借助燃氣輪發(fā)電機和蒸汽輪發(fā)電機組合發(fā)電，最終借助電網(wǎng)系統(tǒng)接入清水河電廠升壓站原有母線系統(tǒng)。

3 變電站二次設(shè)備的接地種類與應用

3.1 邏輯接地

變電站二次設(shè)備邏輯接地是電力系統(tǒng)中二次設(shè)備內(nèi)部存在一定電位差時，整個變電站中部分設(shè)備的地電位處于虛空狀態(tài)，不能與外部電力系統(tǒng)相連接時采用的接地方式。目前，絕大部分國外變電站系統(tǒng)中的二次設(shè)備地電位采用專業(yè)連接位置節(jié)點，而在二次設(shè)備的保護和連接功能應用過程中，需要將設(shè)備連接位置和接地排相互連通，確保整個變電站二次設(shè)備邏輯接地的正確性。在此過程中，由于大部分二次設(shè)備接地連接口往往位于設(shè)備外殼，電位通常與設(shè)備外殼相連接，該類連接方式也就是邏輯連接方式，是我國絕大部分電器設(shè)備所采用的接地類型，能有效保證變電站系統(tǒng)的安全運行，實現(xiàn)變電站二次設(shè)備在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中的高效應用。

3.2 交流接地

交流接地方式通常應用在具有交流電電源輸入的變電站二次設(shè)備中，在交流接地連接前，必須對整個變電站二次設(shè)備進行工作接零操作，以確保變電站二次設(shè)備正常接地。一般而言，電力系統(tǒng)傳輸電纜往往包含中性線芯，確保整個電纜系統(tǒng)供電的安全性、可靠性和準確性，而變電站二次設(shè)備機柜的外殼和電纜系統(tǒng)的中性線芯并不需要連接，因此，當變電站二次設(shè)備所使用電源為三相五線制的交流電源時，供電電纜必須進行接地保護才能確保電力輸送系統(tǒng)中中性線芯電纜的安全性。

3.3 保護接地

保護接地模式主要是為了避免周圍環(huán)境所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，對變電站二次設(shè)備信號的干擾，從而借助設(shè)備屏障罩設(shè)置、二次設(shè)備金屬外殼屏障連接位置設(shè)置等諸多措施，有效提升整個變電站二次設(shè)備抗干擾性。同時，保護接地模式還可消除變電站二次設(shè)備使用過程中所產(chǎn)生的積累靜電，避免靜電荷大量積累而對變電站內(nèi)部二次設(shè)備絕緣功能造成損傷。在二次設(shè)備金屬外殼接地后，當設(shè)備外殼出現(xiàn)帶電情況，電源保護器便會自動斷開，保護變電器二次設(shè)備及工作人員。

3.4 計算機接地

在計算機系統(tǒng)中信號地、邏輯地等的接地部分較多，因此，常借助絕緣電纜和銅排將該類連接位置相連接，該方式即為計算機接地模式。變電站二次設(shè)備的接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接位置和計算機連接時，并不需要為計算機設(shè)置獨立的接地系統(tǒng)，而往往是借助嚴格控制變電站二次設(shè)備相關(guān)電線，確保電線間不相互交叉，避免閉環(huán)現(xiàn)象的產(chǎn)生而保護整個電路。

4 結(jié)束語

變電站二次設(shè)備是變電站電氣施工的關(guān)鍵對象，更是構(gòu)成電網(wǎng)系統(tǒng)總體功能的重要支撐。根據(jù)多年變電站二次設(shè)備接地保護經(jīng)驗，應加強對變電站二次設(shè)備接地保護的關(guān)注與重視，使變電站二次設(shè)備更少受到周圍環(huán)境電磁波的不良干擾，抑制變電站內(nèi)部設(shè)備對外界環(huán)境的干擾，從而保證變電站高效接地和體現(xiàn)繼電保護價值。