变电站降阻技术与安全接地设计研究

2014-08-27刘勇王海斌

中国科技纵横 2014年13期

关键词：接地装置电阻率短路

刘勇王海斌

(国网冀北大厂县供电有限公司,河北廊坊 065300)

变电站降阻技术与安全接地设计研究

刘勇王海斌

(国网冀北大厂县供电有限公司,河北廊坊 065300)

近几年，电力系统的规模不断的扩大，随之而来的是，短路电流的增加。同时在《交流电气装置的接地》的规程中，我国对接地电阻的标准提出了新的要求。这些都加大了接地设计的难度。因此，本文就如何降低接地电阻提出一些技术措施，同时对安全接地设计进行了一些探究。

变电站降阻技术安全接地

1 引言

近几年来，由于电压等级的提高，接地故障电流和发变电站接地网的面积的增大，生产部门不断地要求在技术层面上降低接地电阻，保障系统安全，维护电力系统的运行的可靠性。同时，由于GIS技术的运用，一方面虽然缩小了变电站的占地面积，但是其接地电阻就无法满足系统的要求。目前在工程上，主要采用的降阻措施有引外接地，增设垂直接地极等。但是由于这些技术的运用需要巨大的工程量以及资金，所以很难在实际工程中得到采用。为了综合地解决变电站电阻电压问题，本文就如何降低电阻和安全接地技术进行了探讨。

2 变电站降阻措施

在工程中，将工频接地电阻的大小作为测定考核接地装置的重要指标。由于实际工程中受到土壤电阻率和接地面积的影响，工频接地电阻无法降到规定值，这就要求技术人员综合考虑现场的情况来降低接地装置的电阻。一般有以下几种方法。

(1)利用自然接地体降阻。自然接地体主要是指利用混凝土结构物中金属结构物以及上下水金属管道等。通过这些可以有效地降低接地电阻。在运用自然接地体进行降阻施工时，要对钢筋混凝土内的钢筋的连接，以及引出与人工接地网的连接做好规划，尽量减少人工接地体对自然接地体的屏蔽作用。(2)外引接地装置。为了节约耕地，变电所通常会建在山坡。但是由于山坡上的土壤多为山地，其土壤电阻率会比较高，不容易降阻。这时可以考虑采用敷设引外接地极。在变电站2公里以内的地方进行考察，在较低电阻率的土壤上铺设用于降阻的接地装置，再与变电站进行连接，实现降低工频接地电阻的目的。(3)深井式接地极。当地下的土壤电阻率较低适宜进行降阻时，可以考虑采用井式或深钻式接地极。把平面地网组成立体地网，可以有效地降低设备的接触电压和地面的跨步电压。在实际施工过程中，应注意如果使用立体地网，垂直极要放在地网四周，极间距离应为垂直极长度的2倍。(4)扩网及设置水下地网。通过扩大接地面积或者设置水下以及岸边地网来降低接地电阻。(5)填充电阻率较低的物质。人为地改善接地装置附近的土壤电阻率。如换土或者用工业废渣进行填充。

所以在实际的工程中，应综合考虑各种措施进行降阻。需要技术人员对现场的地质环境进行认真仔细的勘探和测量。根据发电厂的规模综合考虑，看周围的土壤的电阻率是否适宜接地，看地下有没有电阻率低的地质层，做好技术以及经济方面的分析来决定采用什么方式来降低接地电阻。总之，对于一个具体的接地工程，要根据实际的地质情况以及地形来综合对比各种接地方法的费用以及效果，以及后期的维护成本来决定采取哪种措施。

3 变电站安全接地设计

伴随着电力系统的飞快发展，接地短路电流越来越大，接地网的问题也越来越突出。目前发电厂和变电所接地网存在的问题有以下几种：接地网的均压不符合要求；设备的接地与地网之间的连通不良；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要求；接地装置存在不同程度的腐蚀；水平接地体的埋深不符合要求；工频接地电阻超标；接地网的运行维护不重视等。针对这些存在的问题，技术部门要对接地网进行全面的安全设计。主要的安全接地设计方式有如下三种。

3.1 降阻安全设计

首先，要清楚原接地装置接地电阻偏高是由什么因素造成的。其次要通过实地的考察了解周边土壤电阻率的情况以及附近是否有可利用的自然接地体，以及地下土壤的分层情况等。然后综合考虑技术层次以及经济方面的因素来决定采取何种措施来复合降阻。一般降阻的方式可以考虑上文所提及的扩网、深埋接地体等方法，再比较投资，难易程度以及所达到的效果、后期的维护成本来决定哪个方案更适合。一般情况下，扩网是首要考虑的方法。主要原因是深井接地极及立体地网投资较大，如果外延降阻存在可能性，或者地下有可以利用的低电阻率的地层的情况下，就不会考虑深井接地极及立体地网。这样既可以达到降阻的效果，又可以减少投资。

3.2 扩建安全设计

要有长远的眼光，根据现在的发电厂、变电所的规模，考虑到未来10年间的发展情况，来确定最大运行方式下的最大接地短路电流。并根据这个结果来确定接地装置应达到的技术指标。根据短路电流的热稳定来选用接地体和接地线的截面，同时要考虑到运行过程中存在的腐蚀情况。综合考虑各种因素，对原地网应开挖检查，同时对新增部分也不能掉以轻心，要测量经腐蚀以后的实际截面是否满足要求。如果出现不符合的情况，要及时进行扩建，改造，以免留下后患，影响以后地运行。

3.3 更新安全设计

有些地网的接地电阻和电位分布等主要指标是符合要求的，但是由于长期的腐蚀以及系统的快速发展，其接地引下线或水平接地体已经不能满足当前接地短路电流热稳定的要求，同时，接地网也存在局部缺陷需处理。在这种情况下，就只需要重新敷设接地体和接地引下线，并在改造时采取必要的防腐措施即可，而不需要更大的物力人力的投资来建设新网。