浅谈变电站电气接地技术

2016-11-30孙少达长春工业大学吉林长春130012国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司内蒙古兴安盟137400

中国新技术新产品 2016年2期

孙少达（1.长春工业大学，吉林　长春　130012；2.国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司，内蒙古　兴安盟　137400）

浅谈变电站电气接地技术

孙少达1，2
（1.长春工业大学，吉林长春130012；2.国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司，内蒙古兴安盟137400）

摘要：随着社会经济的迅猛发展，我国电力系统的发展速度也非常快，在这种形势下发生故障时经地网流散的电流也越来越大，故障发生时地网电位会不断升高，由于接地缺陷而造成事故的现象经常发生，为设备运行及检修人员的正常工作和人身安全带来了极大的威胁，给企业带来了严重的经济损失及不良的社会影响。鉴于此，笔者结合自己的工作经验，首先对变电站接地设计必要性及原则进行了简单概述，然后对电气接地电阻的选择进行了分析，最后总结了常用的变电站降阻措施，希望本文的分析能够为同行的研究带来一些参考或者借鉴。

关键词：变电站；电气接地技术；问题

接地网对系统安全运行起到了重要作用，接地网实际上属于隐性工程中的一部分，因此经常被人们所忽视，接地电阻测量结果往往更受到人们的关注。近几年我国各地区因为接地不良而导致的安全事故时有发生，这种情况下接地问题引起了大家的注意。一旦变电站发生接地短路，故障点的电位升高，这时为了保护设备安全及人员的人身安全，电位在接地中起到了主要的保护性作用，因此电位在接地中成为衡量地网合格的一个重要参数。鉴于此，本文从不同角度针对变电站电气接地技术展开了一系列的分析，相信一定可以为大家带来一些帮助。

1 变电站接地设计概述

1.1 接地设计的必要性

在全站电气设备中，变电站接地网主要连接接地线和计算机监控设备接地等线路，在接地电阻比较大的情况下发生接地故障，可能会出现地电位极异常性升高的现象，如果网格设计存在不合理现象，这时还有可能会出现更多相关问题，例如接地系统电位分布不均等，一般来说与规定安全值相比，局部电位会大一些，这将会对人员的人身安全带来一定的威胁，还会造成电缆及相关设备的损坏，最终酿成严重的事故，这类事故在社会中造成的影响和经济损失是难以估计的。

1.2 接地设备的原则

近年来随着电力系统规模的不断扩大，在电力系统中，变电站不同级别电压母线，有接地故障发生时通过的电流会逐渐增大，这时要想符合R≤2000/I的要求的要求难度非常大。通常情况下现行接地标准和原接地规程之间的区别非常明显，接地电阻值不再需要达到0.5，只需要将其放宽到5，这样一来就是说可以将接地电阻选为5，但是这样的选择也有一定的附加条件，具体来说，通常情况下适当的采取一些隔离性的措施就可以避免因为转移电位而出现的危害和危险，这时最好能够对短路电流非周期分量的影响加以考虑，接地网电位升高最好能够控制在在3kV～10kV的范围内，这时避雷器不会发生动作，应该采取一些均压措施，对接触电位差、跨步电位差是否满足要求进行验算等。此外，在设计变电站接地网的过程中应始终坚持以下原则：①在接地网设计过程中采用的方式通常为建筑物地基钢筋和金属接地物统一连接的方式；②基础尽量选择自然接地物，通常情况下采用闭合环形的外形；③采用统一接地网，选择一点接地的接地方式。

2 对电气接地电阻进行科学合理的选择

30.2kA为最大接地短路电流，在这样的前提下，依据我国的相关规定，在接地网设计中电阻应该满足R≤2000/I的要求，同时还要注意对换流站中的相对接地电阻加以控制，通常情况下应将其控制在R＜0.06620的范围内。上文的描述中曾经提到，目前这一标准在我国很难达到，所以适当的作出了一些改进，作出了另外的规定，适当的将接地电阻放宽到5，换流站中地网的电位也会随之升高，可以达到15.12kV，系统二次危害的风险也会得到提高。系统在正常工作时地网的电位几乎接近于零，一旦发生故障时，电网流过的电流会降低，与此同时电位会升高一些。如果忽略了短路发生时存在于二次电缆芯线中的感应电位，那么接地电位会相应的提高，二次电缆绝缘体中该电位差将会发生作用，所以，由此可见接地电位升高与否和二次电缆绝缘耐压情况等因素密切相关。从上述分析中可以了解到，如果在实际工作中能过妥善处理通信线高电位问题，那么就可以充分保证变电站接地电位的升高，如果在变电站中最大接地短路电流为30.2kA的前提下，可以将接地电位提高到5kV，这时换流站的接地电阻就可以达到R＜0.165344的要求。

3 采用合理的变电站降阻措施

3.1 变电站接地电阻

接地网电阻主要由接地体本身电阻、接地体表面与土壤接触电阻、散流电阻等组成，其中，接地引线本身阻值以及接地体本身电阻阻值和引线及接地体的材质、尺寸等因素有关，同时接地体表面和土壤相接触电阻的阻值和土壤的含水量、土壤的性质等因素有关。要想在接地网设计中达到要求的电阻值，需要从接地体开始向20m的范围内扩散电流，电流经过的土壤其电阻就是通常所说的散流电阻，土壤的含水量的大小直接决定了散流电阻的大小。

3.2 变电站降阻措施的利用

从公式R＝ρε/C中可以看出，要想降低接地电阻主要有增加接地体的尺寸（增大接地体的电容C）和改变地质电学性质（减小节点系数和土壤电阻率）两种方法。人工接地网在设计过程中其外缘闭合，形成一个圆弧形，土壤电阻率等相关因素都会对接地电阻产生影响，对这些因素加以了解，对于接地装置的改善非常有利。在具体工程中，通常会使用电位隔离、利用地质钻孔对长接地极进行埋设、利用地下水的降阻作用、长垂直接地极加降阻剂等。这些方法目前都有成功经验，在实际工程中可以结合具体情况对这些降阻方法进行合理选择。