基于现场施工对变电站接地的研究与分析

　　【摘要】：随着国家“十二五”规划，国民经济发展迅速，电力需求与日剧增，在建设工程中变电站的接地是一个不可忽视的问题，接地是否良好直接关系到人身的安全和设备的正常运行，接地问题会造成的主设备损坏、变电站停运等事故，给电网的稳定运行带来极大的危害，本文是对新建和改造的变电站接地装置问题进行了研究和分析。

　　【关键字】：接地装置,设备安全,电网稳定

　　1、引言：

　　现在变电站建设多采用TN接地系统形式，如果接地存在着问题，会使变电站设备在雷雨季节经常遭受雷击,这是由于接地电阻过大,达不到规程规定值,雷电流不能迅速泄入大地,造成避雷器自身残压过高,或在接地电阻上产生很高的电压降,引起设备烧毁事故，因此造成停电事。后果是破坏了电网安全运行，给经济的发展带来很大的损害。还有，就是接地网为一次性建设，变电站投入运行后对接地网的监测以及维护非常困难。由此我们对变电站建设中的接地环节要给予充分重视。

　　2、变电站接地要求

　　变电站的接地网结构一般以埋深0.6～0.8m的水平接地体和2.5m～3.0m长的垂直接地极为主，目前正在施工的变电站地网要求水平接地体埋深则大于0.8米，这是为了更好的与大地相连。工频对地短路时，保证流过接地网的电流在地网上形成的电位升高不致太大，同时保证人员所受的跨步电压(0.8m)和接触电压(取人手摸设备的1.8m高处，人脚离设备的水平距离0.8m)不超过 (t-作用时间，单位：s)。变电站接地网的工频接地电阻计算公式为：

　　其中：L—接地体的总长度(包括水平与垂直)，单位：s

　　S—接地网的面积，单位：m2

　　ρ—土壤的电阻率，单位：Ω*M

　　在常规变电站施工下R取值一般为不大于0.5。

　　3、现场施工过程中遇到一些问题及原因分析

　　3.1、 设备的接地与地主地网之间的连接问题

　　经过对于新建和改造的若干座变电站进行全面检查和试验，发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标，而是变电站内的电气设备与接地网的连接问题，容易出现由于接地不良残压高避雷器不动作而损坏重要设备。目前国家电网要求变电站的主要设备(变压器、高压电抗器、断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器)需采用两点接地，这个要求主要是考虑到变电站如果接地连通出线问题会发生雷击烧坏断路器、隔离开关、互感器和套管。造成上述情况的主要原因分析如下：

　　3.1.1主地网焊接部位或者是主地网与引下线之间的焊接部位经过长时间的腐蚀，容易出现开路。因此必须保证焊接牢固，无虚焊。

　　3.1.2变电站扩建时没有扩建接地网，所以就把一些扩建设备的接地线利用电缆沟等处的扁铁接至主网，这样极易出现开路。

　　3.1.3设备接地引下线的截面过小，由于腐蚀或是受到应力，从地下断裂。

　　3.1.4有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接，时间长会生锈形成开路，因此在施工时应做表面处理。吧

　　3.2 、接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定

　　经检查这种现象较为普遍，由于接地部分不能满足短路电流热稳定的要求，接地引下线经常被烧断，使设备外壳产生过电压，严重时会涉及到二次回路，使事故扩大。造成接地引下线或主接地体截面不够的主要原因如下：

　　3.2.1设计时只考虑当时电网的短路电流，没有考虑到扩建后的情况，导致设备的接地已不能满足热稳定要求。

　　3.2.2设计时只考虑接地线的截面能满足接地短路电流热稳定的要求，而经过若干年的腐蚀，接地线和接地体已不能满足接地短路电流热稳定的要求。

　　3.2.3有些变电站是经过若干次扩建而成的，对接地网或扩建部分的接地引下线，在扩建时仅考虑了新增部分，而对原来的地网和接地引下线没有及时进行改造，导致在一个变电站内，有部分设备的接地线和地网符合要求，而又有一部分接地线和地网不符合要求，这在不断扩建的变电站存在此类问题较多。

　　3.2.4有时会因为施工单位没安装图纸进行施工造成主接地网不符合要求。

　　3.3、接地装置的腐蚀问题

　　接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题，变电站接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线。由于腐蚀，接地线形成开路，使设备失去接地。还有电缆沟内的接地扁铁也容易发生腐蚀，尤其是各焊接头。目前各个设备的接地引下线已不允许串接，尚不会造成设备单元失去接地。

　　4、变电站接地采取的技术措施：

　　4.1、土壤处理

　　这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，或者是在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。前者相对于后者造价较高。

　　4.2、接地极深埋

　　可采取深埋接地极来降低接地电阻值，这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%，这种方法受到土壤冻结和干枯所造成的影响很小。

　　4.3、多支外引式接地装置

　　如接地装置附近有导电良好及水井、水库、大树下等土壤电阻率较低的地方，或者敷设水下接地网，以降低接地电阻。外引接地装置应避开人行道，以防跨步电压电击，但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜太长。

　　4.4、利用接地电阻降阻剂

　　在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用。降阻剂表面有活性剂，粒度较细，吸水后施用于接地体与土壤间，能够使金属与土壤紧密地接触，形成足够大的电流流通面，有效减小接地电阻;另一方面，它能向周围土壤渗透，降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻率区域。降阻剂是具有导电性能良好的强电解质和水分，这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不会随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用，降阻效果显著，性能稳定，使用周期长，无腐蚀性。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法，比如采用离子缓释剂。

　　4.5、施工现场采用火泥熔接技术

　　火泥焊接是利用化学反应时产生的超高热在瞬间完成导体之间的连接。它是通过导体熔化后分子间力的作用来连接导体的，使被连接导体熔为一体，没有接触面，这样就克服了传统焊接工艺在连接点处存在表面接触电阻等无法克服的困难。火泥熔接的接头具有较大的散热面积，熔点也与导体相同，故通电流能力与导体相同，能承受重复性大电流的冲击。火泥熔接接头不仅外形美观一致，而且品质是其他连接方式无法比拟的，这样避免了由于长时间埋于地下腐蚀接地体焊接处造成断开的情况。

　　4.6、采用特殊防腐措施

　　包括在接地体周围，尤其在拐弯处加适当的石灰，提高pH值;或在其周围包上碳素粉加热后形成复合钢体。另外，在接地引下线地下近地面10～20cm处最容易被锈蚀，可在此段套一段绝缘，如塑料等，以防腐蚀。采用焊条焊接，需将焊接部位涂上沥青，保证焊接部位不被腐蚀。

　　4.7、采用新技术、新工艺

　　目前出现了一些新型接地降阻材料，比如接地模块、离子接地极等。接地模块的特点就是主体材料与土壤的物理特性相似，所以能够增加接地体与土壤的有效解除面积，除此以外，还有很强的保湿功能，使其导电特性不受环境影响。而离子接地极是由于内部含有特殊的电离子化合物，可以转化成一种胶质化合物，使接地系统长期处于离子交换的状态中，从而降低接地电阻。

　　5、结束语

　　变电站接地工程，是一项非常重要的系统工程，必须加以重视，统筹考虑，并认真分析已发现的以及有可能存在的各种接地问题;同时，还应根据具体的地形、地质情况，综合对比分析各种防腐、降阻措施在功能、成本以及运行维护等方面的特点，从中选择最优方案，并灵活采取多种措施，将接地电阻降至规程规定，从而最终确保变电所的人身和设备安全。

　　参考文献：

　　[1] 解广润. 电力系统过电压. 水利电力出版社.1985

　　[2] 国家电网公司人力资源部. 电力系统(分析).中国电力出版社.2010

　　[3] 国家电网公司基建部.质量通病防治工作要求及技术措施.中国电力出版社.2010

　　[4] 天津电力设计院.某220kV工程电气设计图纸.2009

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文章名称： 基于现场施工对变电站接地的研究与分析

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