由接地異常引起的變電站設備故障分析處理

童 麗

（國網重慶市電力公司永川供電分公司，重慶 402160）

接地網是確保變電站可靠地運行的關鍵設備，對于整個電力系統來說是非常重要的。作為雷電流和短路電流的有效流散，一個穩定運行的接地網是確保電力系統穩定運行以及變電站其他設備和一線作業人員安全的關鍵所在。通過對當前我國接地網的研究發現，大多數接地網在材料上多是使用鋼材，鋼材因為材質的緣故與銅管相比有著許多的不足，這就導致整體出現故障的概率較高。所以做好接地故障的分析工作，對于減少因為接地網異常而造成變電網設備故障以及確保整體電力系統穩定運行有著非常重要的作用。

1 接地異常產生的主要原因

出現接地異常的原因整體來看包含較多，主要有著氣候、環境以及人為等一些因素，同時還有著因自身材料長時間的使用而導致破損、銹蝕的情況，這些因素都會導致故障的出現。

第一，材料自身年久失修，長時間深埋地底土壤，對其造成了腐蝕的情況。一旦出現電壓過高時便會因為不能夠承載電壓而造成損壞，尤其是對于一些材料使用不合格、性能較差的接地設備更是容易出現故障。

第二，外部氣候環境對于接地網的影響。例如在新疆等地的戈壁鹽堿地，土壤當中的鹽堿作用會對接地的裝置進行腐蝕，如果沒有做好相關的防腐處理措施，那么在使用的過程當中就會使接地裝備受到損害，從而出現接地異常的情況。

第三，施工過程當中沒有嚴格落實相關要求，從而導致接地系統隱患，在日常使用過程當中可能并沒有較大的感知，隨著電網擴容以及短路情況的出現就會導致接地網出現異常情況。例如，在進行施工的時候有著明確要求，要將接地網埋入地下0.6 米以下的深度，但是很多接地網在施工過程當中因為種種原因導致，并沒有達到要求，這樣會使土壤的電阻率增高，影響接地網均壓，造成電阻不穩定的情況[1]。

2 接地異常的排查方法

接地異常的情況危害較大，不僅會對整體變電站的設備造成威脅，還會對整體的電力系統運行造成影響，所以一旦出現接地異常的時候，應該快速地查找原因進行排除。

2.1 做好情況分析

在排查之前首先需要對接地異常的情況做好分析?？梢詮臍夂颉⑷藶椤⒃O備等方面進行查找，看異常出現的情況是否和天氣有關，是否因為人為操作失誤，是否設備的運行出現了故障。如果在變電站內有二次回路相關工作，或者進行設備檢修的時候，應該立即中斷，并打開工作電源燈光看接地信號是否依然存在。如果發現接地信號不存在，可以聯系專業的維護人員來對接地信號進行處理，同時查看設備是否有問題。如果發現設備已經運行了一段時間，并且已經對接地信號進行了處理，但是仍然沒有找到問題的原因，可以考慮對接地信號進行再次分析，判斷是不是由于接地網的問題而導致的問題。如果在變電站內沒有二次回路相關工作，或者設備檢修完畢之后沒有對接地信號進行再次分析，也可以通過在接地網中測量各點的電壓值來判斷是否存在問題。如果發現異常的時候已經超過了24 小時，可以通過在變電站內的接地網中測量各個點的電壓值來進行判斷。

2.2 進行回路排查

如果有裝備絕緣監測相關設備的時候，就可以判斷具體的線路，如果沒有安裝絕緣監測設備的時候，也可以使用瞬停的方法進行排查。在條件允許的情況下，可瞬間斷開某一回路來進行觀察，但是需要注意的是，斷開的時間不能夠超過3 秒鐘，這個時候需要快速地查看絕緣監察設備的信號等相關的指示是否還存在，如果信號不存在的話就說明故障點就存在這一回路上，如果信號存在的話，就代表這一回路正常，那么就可以使用同樣的方法在其他的回路上進行進一步的查找，逐漸地縮小查找范圍。

2.3 特定故障的排查

對于一些金屬性的接地故障，在檢查的時候可以使用絕緣測試設備加萬用表的方式就可以找到。對一些不容易查找故障原因以及故障位置的時候，可以使用其他的方式進行查找。例如，做好網格化的排除，使用倒閘、拉開充電機等方式做好排查的工作，并且對一些比較容易發生故障的充電設備以及蓄電池等做好重點的排查。根據以往的經驗來看，蓄電池通常使用時間超過6 年就極易出現異常的問題[2]。

3 某地因接地異常引起的變電站設備故障處理分析

3.1 事故情況

某變電站因110kV 線路接地異常導致變電站設備異常故障，經過分析之后發現，變電站出現了金屬性的接地線路異常，導致變電站設備故障。通過排查發現橫擔有閃絡的痕跡，拆下絕緣子之后發現下端壓環、上端金具、傘裙有著明顯的燒灼痕跡。變電站整體的運營環境較差，尤其是每年在暴風雪氣候當中極易受到天氣的影響，下雪的時候會使絕緣子結冰，在氣溫升高之后冰面融化，導致絕緣子表面出現的導電離子在高壓作用之下減少了絕緣的強度，發生了閃爍的情況造成短路跳閘，并引發110kV 為系統電壓波動，變電站內直流系統大面積的斷電，并且還造成變電站內繼電保護裝置出現了故障的情況。經過分析，當線路出現接地異常的時候，110kV 系統當中的中性點電位升高，主變中性點電位偏移，之后接地體或者接地引下線不能夠滿足短路電流熱穩定的要求，使得主變外殼電位升高，過電壓由此反擊到溫度控制器外部，溫度控制器內部遭受到絕緣擊穿，對節點造成了損壞。高電壓通過二次直流的電纜進入變電站主控制室，燒毀主變非電量測控裝置電源板以及直流采樣模板，導致變電站多套設備受到嚴重的損壞，并且因直流屏的損壞還造成了七路的開關跳閘，整體損失較大[3]。

3.2 問題分析

第一，因為電網的擴大，導致接地線熱容量不足。變電站因建設年代較為久遠，在建設之初，未考慮日后擴容的情況，隨著電網發展的相關需求，電網的容量不斷地擴大。由此造成接地短路的電流增大，設備的接地線已經不能夠滿足相關的熱穩定標準，一旦系統出現短路的情況，接地引線下無法承受短路的電流，就造成了安全隱患的出現。尤其是接地線入地的一段，因為長時間受到外界環境的腐蝕，所以整體的截面會漸漸地縮小，當事故出現的時候，就會將接地線直接燒斷，影響到變電站的設備。因接地體直接深埋在土壤當中，所以土壤的鹽堿會使得接地體的裝置出現氧化腐蝕的情況，在施工的過程當中也沒有提前做好防腐的措施，導致接地網遭受的腐蝕較為嚴重。接地線不能夠滿足短路電流穩定的要求，因此一旦出現電壓短路的情況時，就會對變電站的設備造成影響。

第二，總體的埋深沒有滿足相關的標準，標準的接地體埋深要在0.6 米以上的深度，但是在事故分析檢查的時候發現，埋深的距離甚至不到0.5 米。接地體一旦埋深的深度不足就會影響接地的均壓，一旦出現接地短路的時候，地面上的電壓就會增大，對于故障排查人員造成一定的安全威脅。

第三，在施工的過程當中沒有對接地電阻進行嚴格的控制，變電站在建設之初，對接地電阻要求不高，所以在后期運行過程當中沒有做好接地電阻的相關控制，這也是事故出現的主要原因。

第四，接地引下線與接地網連接的時候，未采用熱鍍鋅的方式進行連接，這種連接方式的效果非常不理想，而且也不符合相關的標準。熱鍍鋅能夠很好地對接地網進行防腐處理，但是這種連接方式會導致接地網整體的電阻增加，導致電壓降過大。另外，熱鍍鋅能夠有效地保護接地網避免受到腐蝕的情況發生，但是熱鍍鋅有一定的弊端，使得接地網在使用壽命方面相對較短。

3.3 改進措施

第一，提高接地裝置的標準。對于接地裝置的連接點必須要符合標準，各設備之間的連接必須要穩定。在擴建的時候要和原來的地網進行穩固的連接，連接點應在二點及以上。對于一些氣候環境較為復雜的地區，普通的接地電阻不能夠滿足標準時，應該添加其他的均壓和隔離的措施，才能夠進行使用。同時還需要定期地進行抽查開挖，以此來查看接電網是否出現了腐蝕的情況，如果整體腐蝕較為嚴重的話，應該立刻進行相關措施處理。

第二，使用精銅垂直接地降低接電電阻。使用精銅垂直接地，能夠充分地利用銅的導電率，可以使接地的電阻達到較低的數值，精銅垂直接地內還有著電解質的材料，能夠自動地釋放出導電離子，有效地減少土壤的電阻率，同時還能夠不受外界環境的影響，具有一定的濕氣以及保濕的功能。

第三，在對接地異常進行改良之后做好檢測工作。針對當前地區所存在的環境問題，土壤電阻高、有凍土等情況，需做好相對應的改善。使用垂直接地銅管減少接地電阻，減少跨步電壓以及氣候對于地網安全性能的影響，經過檢測之后發現符合相關要求[4]。

第四，使用熱鍍鋅處理接地裝置。熱鍍鋅的處理方式有很多種，其中熱鍍鋅工藝是在接地裝置發生腐蝕之后進行修復，如果出現腐蝕的情況比較嚴重，那么就可以使用熱鍍鋅技術進行修復。采用熱鍍鋅技術，能夠很好地消除腐蝕的現象，具有一定的防腐蝕、防生銹的功能。同時還可以很好地改善接地裝置存在的一些問題，可以避免變電站設備受到更大程度的損壞。

第五，提升接地裝置質量。為了能夠保障變電站設備的穩定運行，必須要保證其具有良好的接地性能。在日常維護過程中，應該及時地對接地裝置進行檢測，發現問題及時修復，以此來保證設備運行過程中的穩定性。

3.4 預防接地異常出現的方法

對異常情況進行分析之后可以得出，當前接地異常最主要的原因就是受外界環境的影響而造成絕緣層出現受損，從而導致接地故障。因此，應注意以下幾個方面：（1）做好定期巡檢工作。需要建立相關的制度，要求負責變電站日常運行維護的人員進行定期定時的巡查工作，尤其是在一些容易出現異常情況的部位更是要增強巡查的力度，并做好防潮等相關的措施，對于發現的安全隱患問題，應該采取有效的措施進行處理。（2）做好施工環節的控制工作，在進行施工的過程當中，對于施工的工藝選擇需要進行嚴格的挑選，如果情況允許的話，還可以進行提前的模擬實驗，在模擬實驗過程中發現施工工藝出現問題要及時地進行優化。（3）需要做好絕緣測試的工作。在測試過程中發現相關隱患時，必須要及時地解決，防止在日后對變電站的正常運行造成影響。（4）要做好接地網相關設備的購買工作，一定要嚴格依照相關的要求對其進行審查，對于一些質量不達標，以次充好的設備要嚴禁進行使用，并且還需要對一些受到潮濕損壞的材料做好及時的更換工作[5]。（5）在進行接地系統的安裝的過程當中，一定要選擇適合的施工工藝，并且還需要對施工人員進行相應的培訓工作，只有這樣才能保證施工人員具備較高的操作技能，在實際操作當中才能夠準確地完成相應的施工任務。（6）需要做好接地系統相關設備的定期檢修工作。在日常維護工作當中，需要做好定期檢查工作，一旦在運行過程當中發現設備存在異常情況的話，需要及時進行處理。同時還需要對接地裝置的相關設備進行定期的檢測，一旦在檢測過程當中發現相關設備的性能出現問題，則需要及時地進行檢修或者更換工作，只有這樣才能保證變電站接地系統的正常運行。

總的來說，建立變電站的接地網可以有效地減少因為接地異常而造成變電站設備出現損壞的情況，但是與此同時也需要建立針對性措施，有效防范和減少接地網在使用過程中所造成的損壞。面對天氣異常、人為影響、容量擴大等相關因素需要采用定時抽查的方式，做好接地網的檢測工作，一旦發現相關安全隱患，要及時地進行解決，不要等到小隱患變成大問題，對變電站的設備造成了故障之后才進行維修處理。只有做好接地網的安全工作，才能夠更好地確保變電站設備整體的穩定運轉，推動整體電力供應朝著高質量方向發展。