接地原理在继电保护专业的工程应用

秦世鸿

[摘 要]目前阶段，我国社会经济快速发展，带动了继电保护专业工程的进步与创新。而在工程开展的过程中，接地原理的应用具有重要的现实意义。因此，对接地原理的实际应用应予以一定的重视与关注。对继电保护专业工程中接地原理进行研究的主要目的就是有效提高继电保护的可靠性，文章通过运用对实际案例详细分析与研究的方法，总结出最终的结论：只有保证变电站的二次回路能够准确可靠地实现接地，才能够有效提高继电保护的可靠性，推动专业工程的顺利开展。

[关键词]接地原理；继电保护；专业工程；应用

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目前阶段，在电力系统中，接地原理被广泛应用，接地工作的科学与可靠能够有效地避免人身受到电击，并确保电气系统的运行正常，同时，在预防雷击与静电危害方面发挥着重要作用。然而，一旦接地不正确就会使安全运行存在严重的安全隐患。因此，文章通过对实际案例的详细分析与研究，重点阐述了接地原理在继电保护专业工程中的具体应用，旨在为继电保护专业工程后期更好地应用接地原理提供有价值的理论依据。

1 接地基本原理分析

大地的电阻极低，电容量极大，能够将电荷能力全部吸收，而且在吸收后，并不会对电位产生影响，因此，大地通常被电气系统当作电位体的参考对象。[1] “电气地”与“地理地”存在一定的差异，不能够相提并论。其中，“电气地”范围应该根据大地实际的组成结构以及与带电体接触的实际情况进行确定。而接地极指的则是紧密接触大地并能够实现电气接触的导电体，一般情况下都会使用角钢或者是圆钢，还可以使用铜板或者是铜棒。圆钢接地极可以通过下图来表示。电流I在进入大地以后，就会通过接地极，呈半球形状进行散开。如果半球的球面和接地极之间距离较近的话，球面的面积就会变小，反之，球面的面积就会变大。所以，由此可以说明，半球球面同接地极的距离越近就会使电阻变大，如果距离增加，电阻就会随之变小。根据实际的试验结果可以发现，在同单根接地极或者是碰地处的距离在20米左右的时候，其半球球面的面积是最大的，而且电阻极小，甚至不存在电阻，也就是说该位置电位几乎为零。而电位是零的“电气地”通常就是人们所说的“地电位”。如果接地极的组成是多根，那么就会导致屏蔽的系数随之增加，进而使原有的最大距离变得更大。[2]由下图内容可以发现，所谓的流散区指的就是经由接地极的电流，在流散过程中产生的具有明显电位梯度土壤的覆盖范围，而地电位则是在流散区外部的土壤覆盖范围。如果接地极的分布密度较大，就不会存在零电位“电气地”。而在电子设备当中，电路的不同级别也需要相应的参考电位来实现电流的传输和信息的转换，并且电位能够有效地阻止外界电磁场信号的侵入，因此，经常被称为“逻辑地”。“逻辑地”中的“地”同“地理地”也存在明显的不同，可能是电子设备的底座、建筑内部接地干线与总接地端子等。“逻辑地”与大地的接触比较随意，但是，“电气地”有所不同，必须与大地实现紧密接触。

圆钢接地极示意图

“接地”指的就是把电力系统或者是装置内的某部分，利用接地线，将其与接地极相连接。电力系统中的接地点一般是中性点，而且也可以是相线某一点，然而，电气装置中的接地部分就应该是外露导电部分。所说的外露导电部分，本质上就是在电气装置当中，实现接触的导电部分，在正常的情况下，该部分并不带电，一旦出现故障就很可能带电。因此，如果将外导电部分与接地线实现连接，并进行接地作业，这种方法能够更好地保证安全保护。其中，外部导电部分也可以是电气装置的外导电部分，而且这部分并不是电气装置的内容，一般来讲主要包括水、空调的金属管道或者是建筑内部的金属结构。该部分存在引入电位的可能性，所以，一般情况下都是地电位。接地线指的就是能够和接地极进行连接的导线，接地装置指的则是两者的统称。

2 接地原理在继电保护专业的工程应用

在继电保护工程中，控制室内部的公用电压互感器二次回路必须只能有一个接地点，所以，要想保证可靠并安全地实现接地，就应该保证电压互感器中性线不与存在断开可能性的熔断器或者是开关相互连接的。在控制室内部，电压互感器二次线圈的状态已经接地，因此，在开关场中，如果中性点能够实现二次线圈，就可以利用放电间隙等方式实现接地，但是，击穿电压的最大值需要超过30·Imax伏。应在特定的时间内对放电间隙等进行全面严格地检查，防止其在电压的二次回路中出现多点接地的现象。在公用电流互感器中，其二次绕组的二次回路必须处于具有保护柜屏的状态下实现接地。与此同时，若其他具有独立性质的电压与电流互感器二次回路同二次绕组二次回路之间没有电气联系，那么，在开关地就可以实现一点接地作业。而接地的质量对保护装置的抗干扰工作具有重要的作用。电缆室位于主控室或者是保护室的下层，应根据柜屏所布置方向，使用专门的100平方毫米铜排进行敷设，实现首末两端的连接，这样就能够保证保护室内具有等电位接地网。而在保护室中，等电位接地网应超过四根，并且应保证铜排截面面积超过50平方毫米，在位于电缆竖井位置的厂和站的主接地网进行连接。但是，在开关场内部的变压器或者是断路器等的设备，其二次电缆都需要利用金属管，并在一次设备接线盒的辅助作用下，实现引至就地端子箱的目的。在此基础上，还应该连接金属管上端与设备底座，并且将金属管的下端与主接地网实现焊接作业。在就地端子箱的位置可以把二次电缆屏蔽层中，截面的面积超过4平方毫米的多股铜质软导线，并进行连接作业。

3 具体案例分析

在继电保护的工作中，应对“电气地”与“逻辑地”进行正确地区分。文章以竹林站的石沟屯线和迟家线为例进行分析，其中，竹林站是220kV，并且站内的10kV系统执行的是分列运行。石沟屯线是10kV，并且其保护执行的是过流动作，与永久性故障重合，时间在一秒钟左右，出现保护拒动的现象，并且主变低压侧还出现开关跳闸的现象，实际的动作时间是0 9秒。通过实现所制定的事故预案，应全面采集主变保护与自投装置等信息与录波波形，并通过收集的数据可以发现，一小时前，在10kV的迟家线也发生了相似的故障现象，但是相同事件却出现了不同结果。为了得出科学合理的结论，针对石沟屯和主变保护问题进行了试验与研究，对故障现场进行还原，并保证保护可以正常进行动作。与此同时，对石沟屯线与迟家线两者的保护装置进行对比和全面地分析，进而发现，装置间的差异主要表现在，迟家线的“逻辑地”是处于悬空状态的，然而，石沟屯线有所不同，是与通信电缆屏蔽层进行连接。通过利用万用表的测量工作可以发现，“逻辑地”是与大地紧密连接的。在此基础上，经过检查以后发现，厂家在对两台开关柜配线的时候，保护装置中的CPU板是位于“逻辑地”之上的，不仅同通信电缆屏蔽层进行连接，而且还与大地进行连接。一旦故障发生不对称，变电站就会产生接地电流，而此时，如果大地和“逻辑地”是紧密连接的状况，就会使干扰电流侵入保护装置中，并且强度极强，严重的话就会迫使装置重新启动，而在此情况下，保护就无法进行正确动作。所以，通过全面详细地了解事故发生情况，可以确定石沟屯线主要是永久性故障，进而产生重合闸，使得接地电流通过大地这一介质流入保护装置，被迫重启。当石沟屯线的开关闭合后，线路的保护想要反映故障电流就会存在一定的难度，并在0 9秒以后一号主变低压侧符合电压就会闭锁过流三段的动作，使得10kV母线失去电压。根据对上述实际案例的分析与研究，应在“逻辑地”和“电气地”的差异方面予以一定的重视，并且在开关柜新安装的时候，需要对厂家所提供的配线进行严格地检查，避免相同类型事故的频繁发生。

4 结 论

综上所述，根据上述研究与讨论，可以深入地了解接地原理在繼电保护专业工程中的实际应用。在继电保护专业工程中，接地原理的合理应用对工程的开展具有重要的作用，因此，必须要确保变电站的二次回路实现正确接地，才能够提高继电保护可靠程度，并使电力系统更加安全与稳定地运行。文章重点分析了接地原理与其在继电保护专业工程中的应用，并针对其应用的情况与效果，对实际的案例进行了全面地研究，对事故发生的原因进行探索，旨在更好地推动电力系统的正常运行。

参考文献：

[1]党晓强，邰能灵，王海田，等 大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析[J].电力自动化设备，2012，32（7）：25-29

[2]曾锦松 电容器组单相断线故障继电保护拒动行为分析高质量的焊接[J].电力自动化设备，2012，32（3）：149-150