浅谈铁路变电所主地网的优化施工

浅谈铁路变电所主地网的优化施工

盛喆

广州电力建设有限公司 广东广州  511400

摘要：铁路变电所接地网故障对策还有待改进和优化。相信随着科学技术的发展，铁路变电所接地网故障的预防更加全面成为可能。本文研讨的是铁路变电所主地网的相关使用，探寻的是优化施工措施。

关键词：铁路；变电所；主地网；优化施工

目前，变电所接地系统故障诊断常用的方法是静电采掘，其主要缺点是易受大负荷、低速工况的影响。通常不可能准确而有效地做出判断。而对变电站的影响则需要长期断电，这将影响电气化铁路的正常运行。因此，有必要对变电站接地系统的故障诊断进行研究，对无电力故障时接地系统的运行状态进行评估。

1 铁路变电所主地网施工现状

国外很多电厂或接地网都是用铜做的，所以腐蚀问题不是很严重，所以没有技术和解决方案来分析接地网的严重腐蚀。由于近年来铜价居高不下，欧洲、北美等国家均采用镀锌钢板作为接地网铺设材料，但新部署接地网材料的运行时间和腐蚀时间相对较短。这种现象不是很严重，而且还没有引起国家的重视，所以相关的信息和报道很少。国内学者和科学家对接地网腐蚀损伤的研究已经取得了一定的成果^[1]。目前最重要的方法是基于网络理论或电磁场理论的接地系统故障检测方法，与腐蚀故障无关。也就是说，对接地腐蚀误差的研究只使用参考文献、变电站的电网。现在，将电网理论的分析方法应用于接地系统的腐蚀故障诊断，将接地系统的腐蚀故障转化为求解检测方程的问题，已经比较成熟。灵活且易于实施。它是一种诊断方法，但在求解检测方程时，其他的解题算法各有优缺点，因此需要研究一种简单可靠的求解检测方程的算法。

2 铁路变电所主地网的优化施工意义

由于接地网由大型网接设备和埋在地下的金属导体组成，这些导体又称为水平接地和垂直接地。埋置的垂直栅格是由放电电流、闪电或其他电流引起的稳定电位差。然而，由于地下环境中的潮湿和空气，金属导体通常会引起电化学腐蚀或焊接不良。由于焊接和漏焊，严重降低接地网供电性能和可靠性，影响电网设备的正常供电，阻碍供电系统的正常运行。这对电气化铁路的正常运行和旅客滞留造成了更严重的影响。当然，导致接地网失效的原因有很多，但主要的影响因素是接地网的腐蚀。在韩国，地面网的包装材料主要是普通钢材，为了提高钢材的耐腐蚀性能，逐渐采用镀锌钢材^[2]。

采用镀锌钢板，但有时在施工环境或焊接现场环境中会限制腐蚀防护，所以不能达到预期的腐蚀防护效果。经过多年的钢数据分析，通常持续9年，左右两侧发生了严重的腐蚀，会严重降低接地网的性能和压力平衡，严重威胁设备维护人员的操作和培训。根据近几十年来铁路事故的分析，造成事故的主要原因可能是焊接电阻不足或接地网不足。事故发生后，铁路部门将对地网状况展开调查。这种方法虽然规模大，但具有很大的盲目性和工作量，而且必须在调查前切断电源，对系统的正常运行有很大的隐患。为了避免上述原有的检测方法，提高变电站接地网腐蚀缺陷诊断的准确性和效率，有必要对腐蚀缺陷诊断方法进行研究。电网接地，及时发现隐患，采取相应措施^[3]。

3 铁路变电所主地网腐蚀的原因

变电站接地网是保证变电站安全运行的重要设备之一。接地网由埋在土壤中的金属导体组成，受化学和电化学作用的腐蚀。输电线路的长期腐蚀会降低其性能，增加接地网事故发生的可能性，威胁电气设备的安全，以及变电站的操作员。地面电网事故发生后，不仅会消耗大量的人力物力，还会影响铁路系统的正常运行。腐蚀诊断方法既能避免开挖，又能在不影响铁路系统正常运行的情况下确定接地网中的故障位置。

4 铁路变电所主地网的优化施工对策与措施

4.1 补强接地网

变电所地面电网总的转换周期比较长，一般在一个月左右。为了恢复临时连接，增加回流罐的回流，采取临时措施对有故障的接地网进行局部加固，增加了3个新的接地极，并用一根铜接地线分隔边界点。电线数量。采取临时措施后，接地线与接地回路之间焊点的最高温度被监测为26℃，没有发热，电流大，故障情况明显减少^[4]。

4.2 改善系统回流

针对变电所接地线大面积腐蚀、断线和局部断线，提出了几种补救措施。首先，在主变压器接地网的中心回路箱上适当增大垂直接地极。靠近变电所;第二，不要将接地网同一位置的导线连接到中央回水箱，也不要将其他节点的接地网引到中央回水箱。第三是增加回流。变电站无回路轨道增加了变电站轨道的回流，减少了地回流，降低了地网负荷。

4.3 合理选择接地材质

铜接地的耐腐蚀性优于钢接地和包铜接地。在变电站接地网的整个维护过程中，均采用纯铜接地网(铜板作为水平接地网，铜板作为垂直接地网)，以保证接地网的耐腐蚀性。铜在土壤中的腐蚀速率约为钢的1/10 ~ 1/50，氧化会在表面产生强烈的铜绿(氧化物)，从而保护内部的铜，进一步防止腐蚀。采用纯铜代替变电站接地极，可以延长接地网的使用寿命。

4.4 选择科学施工工艺

所采用的施工技术主要有铜银焊接连接法、压接连接法、螺栓连接法和热焊连接法。经过比较和选择，感应变电站的整个接地网采用铜接地体替换，然后采用热焊连接。通过铝与铜氧化物的热化学反应，产生液态高温铜和氧化铝残渣，通过放热反应产生的高温可用于实现高性能电焊。铜接地电极之间的边缘融化形成永久性的分子化合物。熔炼后，焊点与地电极导体融为一体。经过测试，焊接接头的电阻接近于零，完全满足电导率。

4.5 加强日常管理

从管理的角度，针对变电站[3]的接地网故障制定了多种措施。一是加强轨道和地面返回工作数据的日常监测。一般来说，如果回流焊大于履带回流焊或出现异常情况，应立即调查原因并解决。二是测量焊点温度，测试重型设备接地线固定点。第三是对变电所回路箱内电接点的温度进行测量，并对轨道、接地回路母线和接线的温度进行监测。第四是在预防性试验中测量变电站接地网的接地电阻。

4.6 合理选择阻断器

适用于发电厂、变电站、小容量或短路变压器的频繁开关。对于10kV ~ 220kV电压等级，通常采用低压液压断路器，必须严格执行。保护系统规范。现场连接部件必须牢固可靠。一些变压器暂时无法使用。高压侧断路器检修时，变压器长时间不使用。试验电源必须装有漏电保护装置，并在试验前检查电源电压是否符合要求。电气稳定性好，母线组可反复检查检修，供电不中断，安装方便。在高压测试区安装护栏或电缆，然后将测试设备恢复到原始状态。

5 结束语

电气化铁路具有环保、高效、节能的优点。目前，这种运输方式在世界各地都被认为是一种理想的运输方式。国务院也制定了中国铁路的长期规划，不断调整人口、资源、土地等方面的需求。2008年，国务院进一步调整铁路规划，不断完善铁路布局。根据近几十年的运行数据分析，电气化铁路的可靠性越来越高，但供电系统是整个电气化铁路的关键设备，接地网是其中的重要组成部分。它能保证电气设备的正常运行，人员和设施的安全，并防止雷击和静电危害，良好的性能是保证电气化铁路安全运行的重要因素。因此，研究铁路变电所地网故障的原因及对策具有重要意义。

参考文献：

[1]肖峰,涂亚军,李文.特高压换流站接地网施工控制方法的优化[J].安装,2018(07):53-54+57.

[2]于迪,罗东北. BIM技术在高速铁路变电所施工中的应用探讨[A]. 中国铁道学会自动化委员会.中国铁道学会电气化委员会2017年年会及新技术研讨会论文集[C].中国铁道学会自动化委员会:中国铁道学会,2017:2.

[3]刘剑波. 接地网施工优化及参数测量研究[D].华北电力大学(北京),2017.

[4]李国强.铁路变电所增容改造施工方案的优化[J].电气化铁道,2014(04):27-29+34.