變電所接地網(wǎng)存在的問題及改造方法

變電所接地網(wǎng)存在的問題及改造方法摘要本文就變電所接地網(wǎng)存在的均壓問題，設備與地網(wǎng)的連接問題，接地網(wǎng)的腐蝕問題，接地電阻問題等方面進行了論述，以及需要怎樣進行改進等措施，進一步提出了變電所接地網(wǎng)的設計與改造的一些方法。關鍵詞變電所接地網(wǎng)接地接地網(wǎng)設計與改造前言變電所的接地好壞直接關系到設備和人身的安全，因而愈來愈受到人們的重視，因變電所的接地網(wǎng)不但要滿足工頻短路電流的要求，還要滿足雷電沖擊電流的要求，以前由于接地網(wǎng)的缺陷，曾發(fā)生了不少事故，其原因既有地網(wǎng)接地電阻方面問題，又有地網(wǎng)均壓方面的問題。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，變電所內(nèi)微機保護綜合自動化裝置的大量應用、這些弱電元件對接地網(wǎng)的要求更高，地電位的干擾對監(jiān)控和自動化裝置的影響不得不引起人們的重視，因此，為了保證變電所接地網(wǎng)的可靠性，必須對接地網(wǎng)存在的問題進行改進措施，以及今后在接地設計與改造方面應該注意的問題。接地網(wǎng)存在的問題1，接地網(wǎng)的均壓問題：《1》有些運行多年變電所接地網(wǎng)的均壓不好，特別是橫向電位分布不均，電位梯度較大，這是由于在接地網(wǎng)設計時只注意了工頻接地電阻而忽略了地網(wǎng)的均壓和散流問題所致?！?》有些站只是設備到哪里，水平接地帶立連到哪里，或只用長孔地網(wǎng)很少用方孔地網(wǎng)，在加上敷設接地網(wǎng)的，施工單位存在偷工減料，不按圖施工所以接地網(wǎng)很不完善。《3》地網(wǎng)水平接地極埋深大部分不足，有的甚至浮在地表面，因此，由于地網(wǎng)均壓不好，一旦發(fā)生接地短路就有可能引起局部電位升高產(chǎn)生高壓向控制和保護電纜反擊，使低壓元件燒壞。2，設備與地網(wǎng)的連接問題《1》設備的接地引下線在地下與地網(wǎng)的連接處被銹蝕斷；《2》設備沒有明顯的接地引下線，而是通過混凝土構(gòu)架的內(nèi)部的鋼筋接地，而混凝土構(gòu)架的內(nèi)部鋼筋不是在上部就是在下部開路，或因銹蝕造成開路；《3》設備接地引下線的截面偏小，經(jīng)長期的銹蝕后被銹斷，或在設備接地短路時因滿足不了短路電流的熱穩(wěn)定而被熔斷，《4》擴建時沒有擴建新的地網(wǎng)，而是把新增設備的接地通過電纜溝內(nèi)的接地帶與原地網(wǎng)連接，而電纜溝內(nèi)的接地帶又連接不可靠或長期運行在潮濕和有腐蝕氣體的環(huán)境中，因腐蝕而造成開路；《5》通電過螺絲連接的接地線經(jīng)過長期的銹蝕造成電氣上的開路；由于設備的接地與地網(wǎng)不通在發(fā)生設備的接地短路時，設備外殼所帶高壓容易讓低壓二次回路反擊，燒壞二次電纜元件和元器件，使二次保護和控制失靈，使故障線路不能及時切除，使事故擴大，在使用微機保護和綜合自動化系統(tǒng)的場所會造成嚴重的地電位干擾而使微機保護和綜合自動化系統(tǒng)失靈，造成保護的吳動或拒動，而使事故擴大。設備外殼所帶較高的接觸電勢還將威脅運行人員的安全。防雷設備的接地不良，要么會影響防雷設備的正常動作，要么會在雷電流入地時產(chǎn)生較高的反擊過電壓危及設備和人身安全。3，接地網(wǎng)的腐蝕問題腐蝕的原因歸納起來有以下幾種：（1）、接地網(wǎng)的水平接地體埋深不夠，相關國標和行標規(guī)定水平接地體的埋深至少應達到0.6m，而在實際工程中發(fā)現(xiàn)有的水平接地體的埋深不夠，有的甚至浮在地表，由于上層土壤含氧量高，加速了接地體的氧化，且上層土壤易受氣候的影響，接地電阻值不穩(wěn)定。（2）、在擴建時，不擴建地網(wǎng)把電纜溝內(nèi)的均壓帶作為設備接地的主要干線，由于電纜溝內(nèi)的均壓帶長期運行在陰暗潮濕的環(huán)境中，特別是有些電纜溝長期積水，再加上未能定期的進行防腐維護，這就加速連接地的腐蝕，是造成設備或設備單元“失地”的主要原因；（3）、地網(wǎng)接頭焊接質(zhì)量差，有虛焊假焊或氣泡存在;（4）、丘陵地區(qū)的變電所，風化石或沙石土壤透氣性好，土壤中含氧量高；（5）、有害氣體腐蝕；（6）、對設備接地引下線和接頭沒有采取防腐保護措施或沒有定期進行維護。4、接地電阻問題埋深不夠大多變電所接地裝置埋深不夠的工頻接地電阻普遍滿足不了R≤2000/I的要求，且未采取任何均壓和隔離措施,這在多年運行的變電站中尤其突出.其主要原因有:（1）、在原設計時電網(wǎng)容量較小,當隨著電網(wǎng)的發(fā)展,電網(wǎng)容量迅速增大接地短路電流也迅速增大,接地網(wǎng)沒有隨之進行相應的降阻改造；（2）、接地網(wǎng)在施工時沒有按要求鋪設足夠的水平和垂直接地體；（3）、接地體在地下經(jīng)過長期的腐蝕，在接地體表面產(chǎn)生了一層鐵銹層，影響了接地體與周圍土壤的有效接觸，使接觸電阻增大；（4）、變電所擴建時沒有對接地網(wǎng)進行擴建。二，改進措施《1》，對運行10年以上的地網(wǎng)，宜用工頻大電流法進行接地電阻，地面電位分布，設備接觸電壓試驗和設備與地網(wǎng)的連通情況試驗；《2》，對試驗發(fā)現(xiàn)有問題的地網(wǎng)，應進行開挖檢查，檢查接地網(wǎng)的埋深，銹蝕和焊接頭的連接情況，要重點檢查設備接地引下線與地網(wǎng)的連接，因為這些地方由于腐蝕電位差的存在最易發(fā)生電化學腐蝕，《3》，對設備接地引下線及地網(wǎng)水平接地體的截面進行熱穩(wěn)定校核，不滿足要求的要及時進行整改。35KV及以上電壓等級的設備接地線要用明線引下，不能通過混凝土構(gòu)架接地，對充油設備，主設備要進行“雙接地”，雙接地要從設備的兩邊引下，并與地網(wǎng)不同點相連，以加強設備連接的可靠性和改善散流情況。《4》，在設計新的地網(wǎng)和改造老地網(wǎng)時，宜考慮電網(wǎng)以后5――10年的發(fā)展，留有適當?shù)陌l(fā)展余地。接地網(wǎng)的使用壽命應大于地面設備的使用壽命，因地面電氣設備可能更新得較快，而接地網(wǎng)不存在更新的問題。《5》，接地網(wǎng)的水平接地體埋深應達60CM以下，有些特殊的地方埋深應達0.8M或1M以下，用細土回填并分層夯實，嚴禁用砂石或建筑垃圾回填。《6》，設備接地引下線和電纜溝內(nèi)的均壓帶要定期進行防腐處理和維護?！?》，在電纜附近輔設與電纜溝平行的水平接地體，每隔6―8M與電纜溝內(nèi)的接地帶連接一次，以保證電纜溝內(nèi)的均壓帶接地和均壓的可靠性。《8》，在主變中性點、油開關、避雷器和構(gòu)架避雷針的接地處和地網(wǎng)的各交叉點設置垂直接地極加強集中接地，改善地網(wǎng)的沖擊特性?！?》，變電所擴建時要把接地網(wǎng)一并考慮在內(nèi)，擴建的地網(wǎng)與原地網(wǎng)應多點可靠連接，不能簡單地接進電纜溝的接地帶了事。地網(wǎng)的各焊接頭焊口質(zhì)量要嚴格把關，對焊口要進行相應的防腐處理。三、接地設計與改造《1》，在接地設計時一定要對變電所處在位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土壤電阻率，土壤電阻率ρ值是接地設計和計算的重要參數(shù)，在接地裝置設計之前應認真進行勘測，因大多數(shù)情況下土壤都是不均勻土壤，即土壤的電阻率沿水平和垂直方向不均勻分布，這時就需要在水平方向上多測一些點以測出沿水平方向上的不同分布，同時還要測出不同深度的土壤電阻率，如采用“四極測量法”?？筛淖儾煌臏y試距離α。即可算出不同深度的土壤電阻率。因為測試結(jié)果基本上保持著0.75α深層土壤電阻率的關系，對于新建變電所可在變電所接地裝置布置地點進行測量，對于老站改造可在旁邊類似的土質(zhì)地方測試，而實際中則發(fā)現(xiàn)有些在原地網(wǎng)上面測試，結(jié)果測試值嚴重偏小，因為如在接地裝置上方測量，則因下方有接地體的影響而使結(jié)果偏小，會使接地設計產(chǎn)生很大的偏差。測試一定要到現(xiàn)場實測，不要憑資料介紹的土質(zhì)進行估算，因為同樣土質(zhì)在南方和北方相差甚遠，如不現(xiàn)場實測則由于取值和實際值相差較大而達不到設計目的?！?》、根據(jù)變電所的規(guī)模，電網(wǎng)的接地短路電流來計算通過接地網(wǎng)的入地短路電流值，從而確定接地網(wǎng)的接地電阻值和接地線熱容量。關于流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，這個電流因為直接關系到接地電阻，接地線的熱穩(wěn)定計算，設備接觸電壓和跨步電壓的計算。所以正確計算流經(jīng)變電所接地裝置的電流非常重要。計算流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，采用在接地裝置內(nèi)、外短路時經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流對稱分量的最大值，該電流應按5—10年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運行方式確定，并考慮系統(tǒng)各中性點的短路電流分配，以及避雷線的分流。計算時首先應按系統(tǒng)最大運行方式時的短路阻抗算出在單相接地短路電流值，然后根據(jù)所內(nèi)、外短路計算流過接地裝置的電流I=（Imax-IN）（I-Ke1）I=In（I－Ke2）式中I—流經(jīng)接地裝置的陸地電流。A；Imax——接地短路時的最大接地短路電流。A；In——發(fā)生最大接地短路時，流經(jīng)發(fā)電廠、變電所接地中性點的最大接地短路電流。A；Ke1——廠或所內(nèi)外短路時、避雷線的工頻分流系數(shù)；《3》，對接地網(wǎng)的均壓主要考慮接地網(wǎng)地面的電位分布要均勻，跨步電壓要合格，關于接地裝置的跨步電壓和設備接觸電壓，接地裝置的地面跨步電壓UK和設備接觸電壓Uj是接地裝置的主要參數(shù)它直接關系到人身和設備安全，特別是在采用外延接地時，必須保證外延部分的跨步電壓UK在安全值以下，只有這樣才能保證在接地裝置流過大的接地短路電流時不會構(gòu)成人身安全事故，因而在接地設計時應該認真計算校核這兩個參數(shù)，在工程完工后還要進行試驗驗證。但是在工程實際中發(fā)現(xiàn)有的設計人員只是按下式進行Uj=174＋0.17ρf/UK=174＋0.7ρf/式中：Uj——接觸電位差。V；ρf——地表土壤電阻率。Ω·mUk——跨步電位差。V；t—接地短路故障電流持續(xù)時間《4》，變電所接地裝置的工頻接地電阻應符合的要求，如若達不到該要求，在做充分的技術(shù)經(jīng)濟分析后可適當放寬，但要采取嚴格的均壓、隔離措施。降低變電所接地裝置的工頻接地電阻的措施可以采用：1、外延接地降阻法；2、深井式接地極降阻法；3、降阻劑法；4、水下地網(wǎng)法；5、等離子接地極降阻法。在實際工程中究竟采用何種方法降阻要根據(jù)具體的情況、現(xiàn)場地質(zhì)、地勢情況做認真的技術(shù)經(jīng)濟分析后采用切實可行的降阻措施。要充分利用自然接地體和接地裝置所在處的有利地形條件達到用較少的投資來獲得最好的降阻效果。對位于山區(qū)、丘陵地區(qū)一邊開挖、一邊回填的變電所，為了達到接地網(wǎng)與大地的快速親合，可在回填前在底層先鋪一層地網(wǎng)加強與大地融合，然后在上層再鋪一層均壓網(wǎng)與設備連接?！?》，關于接地裝置的防腐措施，應首先調(diào)查勘測接地裝置所在處土壤對鋼接地體的腐蝕率和酸堿度，先進行接地體的腐蝕壽命計算，熱穩(wěn)定計算，接地裝置的使用壽命應大于地面設備的使用壽命，即在壽命內(nèi)接地體的截面都要滿足接地短路電流熱穩(wěn)定的要求。防止接地體腐蝕的措施有：1、高效膨潤土降阻防腐劑法；2、陰極保護法。高效膨潤土降阻劑法具有降阻、防腐和穩(wěn)定接地參數(shù)等多項功能，適用于既需要降阻又需要防腐的場所；陰極保護法主要是保護接地體免遭腐蝕。結(jié)束語良好的接地裝置是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要保證，需要正確的掌握降低接地電阻的施工方法，對設計規(guī)劃論證階段、接地材料和形式的選擇、導體截面熱穩(wěn)定和機械強度的校驗、施工過程質(zhì)量管理、工程交接驗收環(huán)節(jié)等要采用科學措施加強管理和監(jiān)督，只有這樣，才能長期保證接地裝置的良好質(zhì)量，從根本上防止發(fā)生電氣事故。但是，海南在建的和已建好的部分變電所（站）中，總會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，一是施工單位偷工減料、沒有按到規(guī)程規(guī)范要求正確施工，個別施工人員技術(shù)水平差，比如，焊接、油漆等等；二是設計單位為了經(jīng)濟效益，沒有親臨現(xiàn)場勘測，不按實際情況設計而是套用設計圖紙或是憑借一些資料就進行設計，這樣，出現(xiàn)的結(jié)果是：要么接