符振偉

【摘 要】變電站的接地電阻值是變電站設備正常運行的重要技術指標，也是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性的重要參數(shù)。本文結合筆者多年線路變電站施工的工作經驗，對變電站接地網及接地電阻進行了探討性分析，可供大家參考。

【關鍵詞】接地系統(tǒng)；降阻措施；接地網；定期檢查

變電站的接地系統(tǒng)是保證電氣設備安全運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，如果地網的接地電阻較大就會造成地網電位異常升高。高壓竄入控制室，輕則導致監(jiān)測、控制設備發(fā)生誤動或拒動，重則破壞監(jiān)測設備從而擴大事故，造成巨大的經濟損失和社會影響。

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接地的接地電阻宜符合：R≤2000/I。其中：R為考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻， 單位是Ω；I為計算用的流經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， 接地電阻要達到此值， 會存在困難。故在DL/T621-1997中還規(guī)定， 接地電阻雖可適當加大， 但不得超值5Ω， 且應按第6.2.2條進行校驗。這同以往規(guī)范相比， 不再強制規(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0.5Ω的要求， 而以往習慣上認為在110kV及以上變電站中， 接地電阻小于0.5Ω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5Ω也是合格的。

1.2接地系統(tǒng)設計的原則

典型的接地網設計可遵循如下原則：

（1）布置圍繞變電站的實際區(qū)域外圍的連續(xù)接地導體回環(huán)。這能避免大的電流集中， 避免在接地網區(qū)域和突出的電纜端的高電位。接地網外圍導體包圍更大的區(qū)域將導致接地電阻的降低。

（2）在回環(huán)內布置平行接地導體， 一般沿結構物或設備布置的行列方向布置接地導體， 以確保設備的最短的接地連接。

（3）變電站的埋深一般為0.5～1.0m， 間距為10～15m。水平接地導體的交叉點應可靠的搭接在一起。垂直接地極也可以布置在主要設備處， 特別是避雷器附近。在多層或高阻土壤中， 在連接點處布置長垂直接地極是有效的。

（4）接地網網孔的邊長比一般從1：1到1：3變化。交叉連接也能確保多個故障電流流散通道， 使接地網本身的電位降至最小，當一個接地極導體故障時， 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）， 在進線塔下端打有一口約200m超深接地井，用鉆機鉆孔，把直徑100mm的鍍鋅鋼管接地極打入井孔內，并向鋼管內和井內灌注泥漿。此法經過工程實際測量，系統(tǒng)接地電阻為0.442Ω，符合設計效果很好。下面就采用深井接地降低接地電阻作一下探討。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；設計壽命可以非常長，設計裕度非常大；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，接地電阻值也不會隨氣候、季節(jié)變化， 這是深井接地最大的優(yōu)點。深井接地極技術的特點適應自然條件，揚長避短，充分利用有利地形；排流特點，由于在地層深處導電層，利用地層10m以下地下水層的導電性，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

對于高土壤電阻率地區(qū)，降低變電站地網的接地電阻是比較困難的。在設計或改造地網以降低其接地電阻時常常會遇到的問題。在某變電站的地網設計及工程施工中也遇到了這個問題。在該變電站地網改造工程實踐中，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%且滿足了設計要求。因此，當變電站的土壤電阻率較高，用于接地網的面積不能將接地電阻降低至設計要求值時，可采用DK-AG電解地極來實現(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，必須在接地設計中結合實際情況考慮降阻措施。

（1）換土：在土壤電阻率高的地區(qū)進行換土，是普遍采用的有效辦法，且施工簡單。例如某變電站位于山區(qū)，地質報告顯示站區(qū)耕植土厚度為0.2～0.6m，部分地方有基巖露出，土層以下為砂巖和灰?guī)r。接地設計采用換土，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，施工時在接地槽和接地坑內先鋪設20cm厚的黏土并夯實，再放入接地體，回填土層層夯實。施工完成后實測接地電阻完全滿足設計要求。

（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)是和換土措施同時使用。需要注意的是：降阻劑的作用和施工工藝有很大關系，例如施工中降阻劑施加不均勻、回填土埋深不滿足要求時均會影響降阻劑的降阻效果，而且還會對接地體產生腐蝕。

3.變電站接地網

3.1接地網截面的選擇

首先，接地裝置的截面選擇要滿足熱穩(wěn)定的要求，驗算熱穩(wěn)定的關鍵是確定短路電流作用的時間，此問題應該結合保護的可靠性、施工情況、經濟情況進行綜合考慮。交流電氣裝置的接地新規(guī)程（DL/T621 -1997）附錄C（標準的附錄）接地裝置的熱穩(wěn)定校驗規(guī)定有效接地系統(tǒng)接地裝置熱穩(wěn)定校驗時間應該取主保護動作時間加上失靈保護動作時間；不接地、消弧線圈接地和高阻接地系統(tǒng)接地裝置熱穩(wěn)定校驗時間應該取2s，即第一后備保護動作時間。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)，在電網中的重要性相對低一些，保護的可靠性要差一點，這些變電站按第一后備保護考慮所確定的截面比按主保護考慮所確定的截面增大較小，所以，為了防止接地裝置擴大事故，110kV及以下系統(tǒng)熱穩(wěn)定校驗時間宜按第一后備保護考慮。

3.2關于接地網的配置

在前面提到的， 接地設計規(guī)程中對于變電站接地設計提出了具體要求。當I>4000A時，R≤0.5Ω，限制地網電位升高是為了防止對二次設備形成反擊， 但是，隨著電力系統(tǒng)不斷增大，短路電流越來越大，限制地網電位低于2000V實際上難以實現(xiàn)，而事實上，也有地電位遠遠大于2000V變電站仍然安全運行的例子?？梢?，影響變電站二次設備安全的最主要因素不是地電位抬高多少，而是變電站內整個地網是否始終保持同一電位，從而在二次設備上不出現(xiàn)高電位差。因此，在變電站接地工程設計上，除降低接地電阻值，更重要的是考慮整個地網，各處電位的均衡以及應考慮土壤和大氣對接地線的腐蝕影響。

4.做好接地裝置定期進行檢查和試驗

接地裝置運行中，接地線和接地體會因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會隨土壤變化而發(fā)生變化，因此，必須對接地裝置定期進行檢查和試驗。

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，對接地線的運行情況一般每年檢查1～2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）對有腐蝕性土壤的接地裝置，應根據(jù)運行情況一般每3～5年對地面下接地體檢查一次。

（5）手持式、移動式電氣設備的接地線應在每次使用前進行檢查。

4.2檢查項目

（1）檢查接地裝置的各連接點的接觸是否良好，有無損傷、折斷和腐蝕現(xiàn)象。

（2）應檢查地面下500mm以上部位的接地體的腐蝕程度。

（3）在土壤電阻率最大時（一般為雨季前）測量接地裝置的接地電阻， 并對測量結果進行分析比較。

（4）電氣設備檢修后，應檢查接地線連接情況，是否牢固可靠。

（5）檢查電氣設備與接地線連接、接地線與接地網連接、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的改進措施

（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50ωm以下）。比如海南電網的澄邁文儒站。

（3）采用化學降阻劑，處理接地體。比如海南電網的樂東孔文35kv站降阻劑還有儋州南豐35站采離子阻劑。

5.結束語

變電站的安全問題是一個綜合性問題，要保證供電的可靠性，就必須各方面做好工作，抓住威脅變電站安全的地網問題，就是一個重要的方面。設備的完善是安全供電的前提和重要保證，百密一疏，在難免的事故面前做到找準原因，對癥下藥，事故也就成了一次改進的機會。形成以設備的良好保證安全，在事故后亡羊補牢更好地完善設備的這樣一個良性循環(huán)，以客觀、務實的態(tài)度，不斷地保證好安全輸電的前提條件。