電力系統接地技術現狀及展望

李貴

摘要：目前，我國的經濟在快速發展，社會在不斷進步，接地是確保電力系統可靠運行和人身安全的基礎。接地技術的研究涉及到地質、土壤、化學、材料、電氣等多個學科及其交叉，相關研究工作點多面廣，不僅具有很強的工程應用價值，同時也具有十分重要的理論意義。從接地工頻安全指標、仿真分析方法、接地降阻措施、雷電沖擊特性、測試和評估等方面總結接地技術的研究成果，分析接地技術目前存在的問題，并結合電力系統的發展對接地技術的發展方向進行了展望。總體來說，中國對接地技術的研究已經全面展開，對一些問題已經有了深入的認識，并且已經取得了大量研究成果，一些技術和理念已經成功用于解決工程實際難題。但是隨著電網向著高電壓、高智能、高可靠性的方向發展，對接地裝置性能的要求越來越高，接地技術的發展面臨諸多挑戰，迫切需要開展復雜地質條件下的接地仿真分析技術、接地裝置的沖擊特性、接地裝置與其他行業設施及電力系統其他設備的交互影響、接地系統多維度評估技術、接地材料及防腐技術等方面的研究。

關鍵詞：電力系統;接地技術;現狀

引言

電網規劃時，電氣設備的接地運用，是一類極其重要的工作，規劃好接地的相關技術，便于優化設備的運行。隨著我國電力事業的建設與改革，電力系統面臨著很大的運行壓力，尤其是電氣設備的接地技術方面，因為接地技術在電氣設備中，屬于一類傳統的技術方法，所以提高接地技術的運行水平，以便維護電氣設備于電網規劃中的有效性。

1接地技術概述

接地從字面上理解就是與大地進行連接，從專業領域的角度上講，接地是為電流返回其源所提供的一條阻抗值相對較低的通道，具體而言，就是在線路或電氣設備出現接地故障時，為故障電流流回電源提供一條低阻抗的路徑。接地的主要目的是對電流進行傳導，使其能夠往返于大地或等效金屬導體之間，其歸屬于導電連接的范疇，具體可分為永久性接地和臨時接地兩種，由此可以使電路或設備成轉變為接地。電力系統中的接地具體是指將各類電氣設備的金屬部分經由接地線與接地電極進行可靠連接，在多數情況下指的是中性點與大地相連接。通過接地除了可以有效防止人體觸電之外，還能確保電力系統的安全運行，給線路及電氣設備的絕緣提供了有效保護。由此可見，在電力系統中運用合理可行的接地技術顯得尤為重要。

2電力系統接地技術現狀

2.1接地仿真分析方法

接地網設計中應該將以下內容作為設計依據：連接系統中最嚴重的接觸電位差、階躍電位和接地網最大電位。大量事實證明，通過對接地系統進行仔細和合理地設計，可以大大降低電力系統的危險。近年來，隨著IT技術在電力系統當中的應用，國內外在對接地系統就行設計研究時的主要依據就是接地系統安裝地區的地質結構，通過對該地的多層土壤結構模型進行分析，計算接地電阻和接地電位升，接地電位差和接觸電位差和電位差，確保接地系統的施工過程符合電力系統的安全指標。此外，可以根據地質構造的實際情況進行系統設計，盡可能地降低接地電阻以及各項的電位差，以期電力系統能夠更加安全、高效地工作，同時也能起到較好的節能效果。從20世紀90年代開始，國內一些高校通過借助國內外先進科研成果，在此基礎上深入研究了地中電場計算以及多層土壤的結構，通過大量研究工作為接地系統提供了完整、系統的計算土壤結構的方法。利用該方法，國內外對接地系統優化設計進行了大量研究，提出了均勻土壤中不等間距布置的具體規律以及季節因素對接地系統優化設計的影響。在電流和分流系數的計算方面，國內也取得了一些成就如基于電路模型的分析短路電流分流系數的應用，并且對理論進行了分析驗證。

2.2保護接地在電力系統中的應用

保護接地能夠防止電力系統中的各種電氣設備原本不帶電的金屬部分在發生故障帶電后對人體造成傷害的情況發生，這種接地技術實質上是一種保護方式。電力系統中有很多的電氣設備和裝置，由于它們都處于長期不間斷地運轉狀態，故此，絕緣極有可能出現老化、磨損等情況，這樣一來，電氣設備或裝置上原本不帶電的部分便會帶電，原本帶有低壓電的部分會帶上高壓電，由此除了會引起電氣設備損壞之外，若是人體觸碰還會導致觸電傷亡的安全事故。為防止此類意外情況的發生，必須在電力系統中應用保護接地技術，以此作為一種有效的安全防護措施。對于中性點不接地的電力系統而言，如果人體意外接觸到帶電的設備金屬外殼時，電流便會經由人體的電阻、接地電阻以及導線的對地電容構成一條回路，由于人體本身的電阻與接地電阻之間是一種并聯的連接方式，因此，接地電阻的阻值越小，流入到人體中的電流也就越小，對人體造成的傷害就越輕微，由此可知，若是可以將接地電阻的阻值限制在某個特定的范圍之內，使流入人體的電流小于安全電流，便可確保人員的安全。

2.3接地工頻安全指標討論

我國在接地系統設計方面主要存在兩方面的問題，一是設計過于簡單，二是過于強調接地電阻，而不重視接觸電位差、跨步電位差、轉移電位差等。過去入地短路電流I只有幾kA，接地電阻容易滿足要求。隨著接地故障電流的不斷增大，發變電站接地電阻R要滿足R≤2000/I的要求很難，導致目前標準中的2000V地電位升限值并未在實際接地設計中被有效執行，失去了應有的規范作用。同時，即使地電位升滿足要求，但若接地裝置設計不合理，在發生接地故障時，地面仍可能出現高電位梯度，給運行人員帶來危險。因此，研究接地設計所需考慮的參數及其限值，有針對性地設計、改造接地裝置，對于確保發變電站安全穩定運行具有重要意義。通過大量理論分析、實驗和實踐應用，目前國標GB50065已經給出了以上安全指標的相應限值。明確相關指標的作用，可以在地電位升或接地電阻難以滿足標準規定的要求時，通過合理設計接地裝置保證設備和人身的安全。

3展望

1）復雜地質條件下的接地仿真分析技術。隨著接地裝置所處地區的地質條件日益復雜，對接地裝置的仿真技術提出了新的挑戰。尤其是對于水電站、直流接地極等特殊接地系統，相關研究尤為迫切。2）接地裝置的沖擊特性及其與其他電力系統設備的交互影響。如前所述，目前針對工頻接地特性的研究已經相對比較全面。如果工頻下地電位升可以進一步提高，接地降阻、均壓優化等都不再成為難題。然而，沖擊下由于接地體的導通性變差，其與接于其上的其他系統和設備之間的交互影響目前仍然不是十分清楚。隨著智能化設備、緊湊化變電站的大量應用，設備的電磁敏感性變強，干擾源的頻率越來越高，迫切需要開展相關研究。

結語

電力系統的規模逐漸增大，考慮到生活、生產在電力運行方面的需求與表現，應該注重電氣設備的安全保護，合理的分配接地技術，以此來提高電力設備接地技術在電氣系統中的質量水平，改善電力系統的運行環境，最主要的是利用接地技術，提高電氣設備的性能，滿足現代社會的用電需求。

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