關(guān)于變電站接地網(wǎng)及接地電阻的探討

1、    關(guān)于變電站接地網(wǎng)及接地電阻的探討    符振偉【摘 要】變電站的接地電阻值是變電站設(shè)備正常運(yùn)行的重要技術(shù)指標(biāo)，也是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性的重要參數(shù)。本文結(jié)合筆者多年線路變電站施工的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變電站接地網(wǎng)及接地電阻進(jìn)行了探討性分析，可供大家參考?！娟P(guān)鍵詞】接地系統(tǒng)；降阻措施；接地網(wǎng)；定期檢查變電站的接地系統(tǒng)是保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行和人身安全的重要舉措。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或是其他大電流入地時(shí)，如果地網(wǎng)的接地電阻較大就會(huì)造成地網(wǎng)電位異常升高。高壓竄入控制室，輕則導(dǎo)致監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，重則破壞監(jiān)測(cè)設(shè)備從而擴(kuò)大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和

2、社會(huì)影響。1.電站接地系統(tǒng)1.1接地電阻據(jù)dl/t621-1997交流電氣裝置的接地要求， 有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中變電站電氣裝置保護(hù)接地的接地電阻宜符合：r2000/i。其中：r為考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻， 單位是；i為計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流， 單位為a。隨著系統(tǒng)的發(fā)展， 短路電流越來越大， 接地電阻要達(dá)到此值， 會(huì)存在困難。故在dl/t621-1997中還規(guī)定， 接地電阻雖可適當(dāng)加大， 但不得超值5， 且應(yīng)按第6.2.2條進(jìn)行校驗(yàn)。這同以往規(guī)范相比， 不再強(qiáng)制規(guī)定了直接接地和小電阻接地系統(tǒng)中接地電阻必須小于0.5的要求， 而以往習(xí)慣上認(rèn)為在110kv及以上變電站中， 接地

3、電阻小于0.5就是合格， 無論短路電流多大都不采取措施， 這也是不合理的。接地電阻的合格值應(yīng)根據(jù)工程具體入地短路電流確定。在滿足附加條件的要求下， 接地電阻不超過5也是合格的。1.2接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則典型的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)可遵循如下原則：（1）布置圍繞變電站的實(shí)際區(qū)域外圍的連續(xù)接地導(dǎo)體回環(huán)。這能避免大的電流集中， 避免在接地網(wǎng)區(qū)域和突出的電纜端的高電位。接地網(wǎng)外圍導(dǎo)體包圍更大的區(qū)域?qū)?dǎo)致接地電阻的降低。（2）在回環(huán)內(nèi)布置平行接地導(dǎo)體， 一般沿結(jié)構(gòu)物或設(shè)備布置的行列方向布置接地導(dǎo)體， 以確保設(shè)備的最短的接地連接。（3）變電站的埋深一般為0.51.0m， 間距為1015m。水平接地導(dǎo)體的交叉點(diǎn)應(yīng)可靠的搭

4、接在一起。垂直接地極也可以布置在主要設(shè)備處， 特別是避雷器附近。在多層或高阻土壤中， 在連接點(diǎn)處布置長垂直接地極是有效的。（4）接地網(wǎng)網(wǎng)孔的邊長比一般從1：1到1：3變化。交叉連接也能確保多個(gè)故障電流流散通道， 使接地網(wǎng)本身的電位降至最小，當(dāng)一個(gè)接地極導(dǎo)體故障時(shí)， 能確保故障電流的流散。2.降低接地電阻的有效措施2.1深接地法由變電站外延接地線（40×4的鍍鋅扁鋼）， 在進(jìn)線塔下端打有一口約200m超深接地井，用鉆機(jī)鉆孔，把直徑100mm的鍍鋅鋼管接地極打入井孔內(nèi)，并向鋼管內(nèi)和井內(nèi)灌注泥漿。此法經(jīng)過工程實(shí)際測(cè)量，系統(tǒng)接地電阻為0.442，符合設(shè)計(jì)效果很好。下面就采用深井接地降低接地電

5、阻作一下探討。和其它輔助降阻措施相比，深井接地法有以下優(yōu)點(diǎn)大大降低接地電阻；減少變電站占用地表面積，是改造優(yōu)化的最好方法；設(shè)計(jì)壽命可以非常長，設(shè)計(jì)裕度非常大；深層的土壤電阻率不受氣候、季節(jié)影響， 數(shù)值穩(wěn)定。因此，接地電阻值也不會(huì)隨氣候、季節(jié)變化， 這是深井接地最大的優(yōu)點(diǎn)。深井接地極技術(shù)的特點(diǎn)適應(yīng)自然條件，揚(yáng)長避短，充分利用有利地形；排流特點(diǎn)，由于在地層深處導(dǎo)電層，利用地層10m以下地下水層的導(dǎo)電性，大大降低接地電阻，增大系統(tǒng)穩(wěn)定性；性能穩(wěn)定、可靠，不受地下水層水文變化層影響；排流量大，分布均衡、合理。2.2放置電解地極對(duì)于高土壤電阻率地區(qū)，降低變電站地網(wǎng)的接地電阻是比較困難的。在設(shè)計(jì)或改造地網(wǎng)

6、以降低其接地電阻時(shí)常常會(huì)遇到的問題。在某變電站的地網(wǎng)設(shè)計(jì)及工程施工中也遇到了這個(gè)問題。在該變電站地網(wǎng)改造工程實(shí)踐中，采用鉆8口斜井共1800m在其中放置dk-ag電解地極80套，這一做法使得接地電阻值降低了80.8%且滿足了設(shè)計(jì)要求。因此，當(dāng)變電站的土壤電阻率較高，用于接地網(wǎng)的面積不能將接地電阻降低至設(shè)計(jì)要求值時(shí)，可采用dk-ag電解地極來實(shí)現(xiàn)降阻。2.3換土和使用降阻劑有的變電站采用緊湊型布置，占地很小，這些使得變電站的接地電阻很難滿足要求，必須在接地設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際情況考慮降阻措施。（1）換土：在土壤電阻率高的地區(qū)進(jìn)行換土，是普遍采用的有效辦法，且施工簡(jiǎn)單。例如某變電站位于山區(qū)，地質(zhì)報(bào)告顯示

7、站區(qū)耕植土厚度為0.20.6m，部分地方有基巖露出，土層以下為砂巖和灰?guī)r。接地設(shè)計(jì)采用換土，在土層厚度不能滿足要求的地方，沿水平接地體挖接地槽， 深度為1m，垂直接地極坑深度3m，底部直徑1m，施工時(shí)在接地槽和接地坑內(nèi)先鋪設(shè)20cm厚的黏土并夯實(shí)，再放入接地體，回填土層層夯實(shí)。施工完成后實(shí)測(cè)接地電阻完全滿足設(shè)計(jì)要求。（2）使用降阻劑：降阻劑的主要作用是減小接地體與土壤的接觸電阻和降低周圍土壤的電阻率。在高土壤電阻率的地區(qū)， 使用降阻劑的例子很多，大多數(shù)是和換土措施同時(shí)使用。需要注意的是：降阻劑的作用和施工工藝有很大關(guān)系，例如施工中降阻劑施加不均勻、回填土埋深不滿足要求時(shí)均會(huì)影響降阻劑的降阻效果

8、，而且還會(huì)對(duì)接地體產(chǎn)生腐蝕。3.變電站接地網(wǎng)3.1接地網(wǎng)截面的選擇首先，接地裝置的截面選擇要滿足熱穩(wěn)定的要求，驗(yàn)算熱穩(wěn)定的關(guān)鍵是確定短路電流作用的時(shí)間，此問題應(yīng)該結(jié)合保護(hù)的可靠性、施工情況、經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行綜合考慮。交流電氣裝置的接地新規(guī)程（dl/t621 -1997）附錄c（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）接地裝置的熱穩(wěn)定校驗(yàn)規(guī)定有效接地系統(tǒng)接地裝置熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間應(yīng)該取主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；不接地、消弧線圈接地和高阻接地系統(tǒng)接地裝置熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間應(yīng)該取2s，即第一后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。110kv及以下變電站一般為普通降壓變電所，屬于不接地、消弧線圈接地系統(tǒng)，在電網(wǎng)中的重要性相對(duì)低一些，保護(hù)的可靠性要差一點(diǎn)

9、，這些變電站按第一后備保護(hù)考慮所確定的截面比按主保護(hù)考慮所確定的截面增大較小，所以，為了防止接地裝置擴(kuò)大事故，110kv及以下系統(tǒng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間宜按第一后備保護(hù)考慮。3.2關(guān)于接地網(wǎng)的配置在前面提到的， 接地設(shè)計(jì)規(guī)程中對(duì)于變電站接地設(shè)計(jì)提出了具體要求。當(dāng)i>4000a時(shí)，r0.5，限制地網(wǎng)電位升高是為了防止對(duì)二次設(shè)備形成反擊， 但是，隨著電力系統(tǒng)不斷增大，短路電流越來越大，限制地網(wǎng)電位低于2000v實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)，而事實(shí)上，也有地電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2000v變電站仍然安全運(yùn)行的例子?？梢?，影響變電站二次設(shè)備安全的最主要因素不是地電位抬高多少，而是變電站內(nèi)整個(gè)地網(wǎng)是否始終保持同一電位，從而在二次

10、設(shè)備上不出現(xiàn)高電位差。因此，在變電站接地工程設(shè)計(jì)上，除降低接地電阻值，更重要的是考慮整個(gè)地網(wǎng)，各處電位的均衡以及應(yīng)考慮土壤和大氣對(duì)接地線的腐蝕影響。4.做好接地裝置定期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)接地裝置運(yùn)行中，接地線和接地體會(huì)因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會(huì)隨土壤變化而發(fā)生變化，因此，必須對(duì)接地裝置定期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。4.1檢查周期（1）變（配）電所的接地裝置一般每年檢查一次。（2）根據(jù)車間或建筑物的具體情況，對(duì)接地線的運(yùn)行情況一般每年檢查12次。（3）各種防雷裝置的接地裝置每年在雷雨季前檢查一次。（4）對(duì)有腐蝕性土壤的接地裝置，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況一般每35年對(duì)地面下接地體檢查一次。（5）手持式、移

11、動(dòng)式電氣設(shè)備的接地線應(yīng)在每次使用前進(jìn)行檢查。4.2檢查項(xiàng)目（1）檢查接地裝置的各連接點(diǎn)的接觸是否良好，有無損傷、折斷和腐蝕現(xiàn)象。（2）應(yīng)檢查地面下500mm以上部位的接地體的腐蝕程度。（3）在土壤電阻率最大時(shí)（一般為雨季前）測(cè)量接地裝置的接地電阻， 并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析比較。（4）電氣設(shè)備檢修后，應(yīng)檢查接地線連接情況，是否牢固可靠。（5）檢查電氣設(shè)備與接地線連接、接地線與接地網(wǎng)連接、接地線與接地干線連接是否完好。4.3接地裝置的接地電阻值不符合要求時(shí)的改進(jìn)措施（1）增加接地體的總長度或增加垂直接地體的數(shù)量。比如海南電網(wǎng)的澄邁九龍35kv站，東方的感城35kv站。（2）在接地體周圍更換土壤電阻率低的土，如黃粘土、黑土（土壤電阻率在50m以下）。比如海南電網(wǎng)的澄邁文儒站。（3）采用化學(xué)降阻劑，處理接地體。比如海南電網(wǎng)的樂東孔文35kv站降阻劑還有儋州南豐35站采離子阻劑。5.結(jié)束語變電站的安全問題是一個(gè)綜合性問題，要