关于变电站接地网存在的问题及设计改进措施分析

关于变电站接地网存在的问题及设计改进措施分析

王健宏

(山西地方电力有限公司修试分公司山西省太原市030006)

摘要：接地网在变电站整个系统中是非常复杂又至关重要的组成部分，它直接关系到人身和设备的安全，它的稳定很大程度上保证了整个系统的安全。由于接地网作为隐性工程，不管施工还是平时维护往往容易被人忽视，往往只注意一时的接地电阻的测量结果。随着电力系统的发展，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，对变电站接地网的要求越来越高。本文重点对变电站接地网中存在的问题进行了分析，提出了这些问题和几点改进措施。

关键词：变电站；接地网；问题

变电站的接地网对变电站的安全运行至关重要，随着电力系统容量的不断增大，接地短路电流也越来越大。近几年，由于一次设备接地、接地网发生问题，造成高压窜入二次回路及操作系统，使保护失灵，短路电流时间持续较长，进一步将地网多处烧断，使整个的、变电站多处出现高电位差，造成许多主设备损坏的事故更加严格，不但接地电阻值要低，而且均压效果必须良好，维护水平更要提高，否则，变电站发生短路接地时，就会烧毁电气设备，造成惨重损失。

1、均压问题

1.1存在问题

（1）变电站接地网的均压不好，特别是横向电位分布不均，电位梯度较大，跨步电压超标，这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标，而忽略了地网的均压和散流。

（2）变电站只是设备到哪里，水平接地带连到哪里，或只用长孔地网很少用方孔地网，再加上敷设接地网的施工单位存在偷工减料、不按图施工，所以接地网很不完善。

（3）地网水平接地极埋深不足，有的甚至浮在地的表面，因此，由于地网均压不好，一旦发生接地短路就有可能引起局部电位升高，产生高压，向控制和保护电缆反击，使低压元件损坏。

1.2设计改进措施

（1）设计接地网时应尽量采用方孔接地网或不等间距接地技术，并严格保证施工质量。（2）尽可能地将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管道以及其它可利用的金属结构物等连成通路，且与接地网可靠连接。(3)在高压配电装置的地面下，设置水平敷设的人工接地网，接地网的外缘闭合，网内设置均压带。

2、变电站接地设计不能满足短路电流热稳定的要求

2.1存在的问题

随着电力系统容量的不断增大，故障短路电流增大了。如：某变电站1981年220KV母线三相短路容量为2702MVA,1994年已达到8995MVA增长将近3.3倍，断路器遮断容量不满足已更换，而变电站的接地网仍保持原有水平，且原设计考虑的裕度也不够充分，特别是接地引下线当发生故障时首先烧断的可能性很大。

2.2设计改进措施

（1）在设计新的地网和改造老地网时，需考虑电网以后5-10年的发展，并留有适当的发展余地。（2）在施工时严格把好关，防施工单位偷工减料，铺设合格的水平和垂直接地体。（3）设计时不但要考虑接地线的截面的接地短路电流热稳定的要求，也要考虑在接地线的使用期内的腐蚀校核。（4）变电所扩建设计时也要对接地网进行扩建，重新进行接地短路电流的热稳定校核，选用符合接地短路电流的热稳定要求的截面的接地线。

3、设备与地网的链接问题

3.1存在的问题

其实，接地网最大的问题不是各项指标不合格，而是电气设备与接地网的连接问题。比如，某变电站曾经发生多次雷击时烧坏断路器、隔离开关、互感器和套管，而避雷器不动作。原来此变电站的避雷器根本就没与地网连接。在这种情况下，即使避雷器动作，也同样会出现由于接地不良残压高而损坏其它设备。造成上述情况的主要原因如下：

（1）设备的接地引下线与地网接触不良，焊接头焊口长度不够，且大多为点焊，经过长时间的腐蚀，从焊口处开路。

（2）接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求，经过长时间腐蚀形成电气上的开路。

（3）变电站扩建时没有扩建接地网，而是把新投设备接地线直接接到电缆沟的接地带。由于电缆沟内阴暗潮湿，容易发生腐蚀，一旦电缆沟内接地带焊接头因腐蚀断开，那么串接的设备接地就失去了与接地网的连接。

（4）设备接地引下线的截面小，经过长时间的锈蚀，从地下绣断。

（5）有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接，经过长时间的锈蚀，在连接处形成开路。

（6）一些设备通过混凝土基础或构架的内筋接触，而这些基础或内筋在施工时又没有进行可靠的电气连接和试验，从而造成了开路。

（7）有的早期变电站接地网的水平接地体因腐蚀已多处绣断，更有甚者，有些变电站根本就没有接地网。

3.2设计改进措施

（1）变电所扩建时，要扩建新的接地网。新扩建的接地网与原地网应多点可靠连接，各焊接头焊口质量要严格把关，对焊口要进行相应的防腐处理。（2）对利用混凝土构件进行可靠的电气连接和实验。（3）设备接地引下线要定期进行防腐处理和维护，对最容易被锈蚀的接地引下线地下近地面10-20cm处，可在此段套一段绝缘，如塑料等，预防腐蚀。

4、接地电阻问题

4.1存在的问题

（1）在原设计时电网容量较小，随着电网的发展，电网容量迅速增大，接地短路电流也迅速增大，而接地网没有随之进行相应的降阻改造。

（2）接地网在施工时没有按要求敷设足够的水平和垂直接地体。

（3）接地体在地下经过长期的腐蚀，在其表面产生了一层铁锈层，影响了接地体与周围土壤的有效接触，使接触电阻增大。

（4）变电站扩建时没有对接地网进行扩建。

4.2设计改进措施

（1）在接地设计时一定要对变电所处在位置的地质结构和土壤电阻率进行测试，土壤电阻率是接地设计和计算的重要参数，在接地装置设计之前应认真进行勘测，因大多数情况下土壤都是不均匀土壤，测试一定要到现场实测，不要凭资料介绍的土质进行估算。（2）施工时要把接地体埋深达到设计的要求，采用无腐蚀性或腐蚀性小的土壤为回填体。（3）土壤电阻率偏高的地域，特别是山区，当主接地网的接地电阻不满足要求时，需要采取降阻措施。常用有引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等降阻措施。

5、地网腐蚀严重

由于接地体直埋入土壤中，土壤中含有能腐蚀金属材料的化学成分（酸和强碱）及氧化作用，地网所用的金属材料未做防腐处理或处理不好，尤其是接地引下线入土50cm以内的地网防腐较为严重。时间一长，绣层逐渐加厚，截面逐渐减少，结果在事故发生时往往首先是接地引下线烧断，导致事故的扩大。因此必须对接地网的防腐问题引起高度重视，在设计、施工、运行、维护中采取切实有效的防腐技术措施。

6、结束语

变电站接地工程是一项非常重要的系统工程，认真分析已发现的以及有可能存在的各种接地问题。变电站的接地设计应结合实际情况进行，要重点考虑接地网布置、铺设深度、腐蚀及材料选择等方面；严格把好施工关，施工的工艺和质量是保证接地装置效果的基础。变电站接地装置安全可靠运行是保障整个安全可靠运行的前提，从而要对接地网设计与施工必须予以高度重视。

参考文献

[1]变电站接地网存在的问题及整改措施[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]接地装置的运行与改造[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3]实用电力接地技术[M].北京：中国电力出版社，2002.