云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局 余 煒 余云光 高 林 李茂兵 楊 露 騰 飛

近年隨著電網(wǎng)的容量不斷增加，各廠站接地網(wǎng)的原設(shè)計接地裝置熱容量愈來愈不能滿足電網(wǎng)的實際運行容量的要求。接地裝置熱穩(wěn)定容量不足，輕則導(dǎo)致接地網(wǎng)本身局部電位差和接地網(wǎng)電位異常增加，給運行人員帶來威脅，重則導(dǎo)致監(jiān)測或控制設(shè)備發(fā)生誤動或拒動而擴(kuò)大事故。接地裝置熱穩(wěn)定是滿足電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的重要保障，而構(gòu)成接地網(wǎng)的接地導(dǎo)體大部分埋設(shè)于地下，常因施工時焊接不良、接地短路電流的電動力和建筑物的壓力等原因，特別是土壤多年的腐蝕，導(dǎo)致接地網(wǎng)的導(dǎo)體出現(xiàn)不同程度的腐蝕和變形。接地網(wǎng)導(dǎo)體的腐蝕甚至斷裂，會導(dǎo)致接地體截面減小、熱穩(wěn)定性不夠，而在具體計算過程中，并未充分考慮腐蝕因素對埋設(shè)在地下接地裝置的影響，且開挖地下接地網(wǎng)檢查具有盲目性、工程量大。

1 目前接地裝置熱穩(wěn)定校核現(xiàn)狀

接地網(wǎng)工程是保障人身安全和電氣設(shè)備安全、正常運行的基礎(chǔ)和重要設(shè)施，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，短路電流將經(jīng)接地引下線流向大地，如接地導(dǎo)體的截面較小而流過的短路電流較大時，接地導(dǎo)體就可能因過熱而熔斷，嚴(yán)重影響廠站運行安全。因此熱穩(wěn)定容量校核計算是保障電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運行的必要手段。DL/T1680-2016《大型接地網(wǎng)狀態(tài)評估技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定：根據(jù)接地網(wǎng)和接地引下線導(dǎo)體腐蝕診斷結(jié)果，考慮導(dǎo)體腐蝕的因素，接地網(wǎng)和設(shè)備接地引下線導(dǎo)體截面應(yīng)滿足GB/T 50065-2011中附錄E的熱穩(wěn)定校驗要求。

目前在接地裝置熱穩(wěn)定容量校驗中，往往只通過對比廠站內(nèi)接地裝置的接地引下線實際截面來判斷其熱穩(wěn)定容量是否滿足要求，而忽視腐蝕因素對地下接地導(dǎo)體的影響。如文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]對電站進(jìn)行熱穩(wěn)定校核時，只校驗了接地引下線的截面積而未考慮腐蝕因素對地下接地導(dǎo)體的影響。然而接地裝置在實際運行過程中，暴露在空氣中的接地引下線經(jīng)常采取防腐措施，埋設(shè)在地下的接地網(wǎng)反而未進(jìn)行有效維護(hù)，致使兩者間的泄流有效截面積差距越來越大。同時由于接地網(wǎng)具有隱蔽性特點，運行中地下接地導(dǎo)體即使發(fā)生腐蝕也不易被發(fā)現(xiàn)，將給接地裝置熱穩(wěn)定校核工作帶來結(jié)論性影響，但如果充分考慮腐蝕因素，大面積開挖檢查接地網(wǎng)又具有盲目性且工作量巨大[3]。

為快速查找出接地導(dǎo)體腐蝕的位置，目前可通過借用接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕診斷方法計算出接地薄弱的位置，再有針對性地對接地網(wǎng)進(jìn)行開挖檢查測量，從而可以保證接地裝置熱穩(wěn)定容量校驗結(jié)論的有效性。

2 接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕診斷方法介紹及實際案例

本文采用的《接地網(wǎng)腐蝕診斷軟件》以特勒根定理和故障參數(shù)識別法為基本理論基礎(chǔ)，應(yīng)用簡單可靠，實現(xiàn)在不停電和不對地網(wǎng)開挖的情況下，對地網(wǎng)導(dǎo)體的斷點和腐蝕進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患[4]。通過接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及接地網(wǎng)引下線間的電阻測量值，建立腐蝕診斷方程，求解診斷方程計算出接地網(wǎng)支路電阻值的變化量。接地網(wǎng)導(dǎo)體各腐蝕程度的接地網(wǎng)支路電阻增大倍數(shù)為：輕度腐蝕0～1、中度腐蝕2～9、嚴(yán)重腐蝕＞9。結(jié)合以上判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)得出接地網(wǎng)各支路導(dǎo)體的腐蝕程度。

利用接地腐蝕診斷結(jié)果，對接地網(wǎng)腐蝕較嚴(yán)重的位置進(jìn)行開挖取樣，除去銹蝕層后重新測量接地導(dǎo)體的有效截面積，進(jìn)而對比滿足廠站接地裝置熱穩(wěn)定需要的最小截面，校核地下接地導(dǎo)體腐蝕的情況下是否滿足廠站接地裝置熱穩(wěn)定容量要求。

2.1 系統(tǒng)短路電流及最小截面積計算

110kV母線處發(fā)生短路時，序網(wǎng)絡(luò)等效阻抗圖如圖1。計算所得最大單相短路電流為4.691kA，記為Ig，則滿足熱穩(wěn)定容量的接地引下線允許截面積為，其中te為短路等效持續(xù)時間，參考110kV系統(tǒng)取值，本次校驗取0.6s為短路等效持續(xù)時間；C為接地材料、取70，由此得最小截面為Sg。

圖1 序網(wǎng)絡(luò)等序阻抗圖

2.2 接地導(dǎo)體腐蝕診斷及分析

接地腐蝕診斷步驟為：得到地網(wǎng)設(shè)計圖-軟件中設(shè)置導(dǎo)體電阻率等技術(shù)參數(shù)-得到實際地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖-根據(jù)實際地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相關(guān)原則進(jìn)行節(jié)點對選取-測量節(jié)點對間導(dǎo)體電阻-得到診斷結(jié)果。

根據(jù)接地網(wǎng)竣工圖對接地網(wǎng)的支路和節(jié)點進(jìn)行編號，建立接地網(wǎng)的診斷模型；設(shè)置導(dǎo)體截面積、電阻率，根據(jù)測量得到的節(jié)點對之間電阻值，利用接地網(wǎng)腐蝕診斷軟件進(jìn)行腐蝕診斷計算；對診斷結(jié)果進(jìn)行分析對比，判斷最有可能出現(xiàn)斷點以及嚴(yán)重腐蝕情況的接地網(wǎng)支路；結(jié)合電廠現(xiàn)場實際情況，對最有可能出現(xiàn)斷點以及嚴(yán)重腐蝕情況的接地網(wǎng)故障支路進(jìn)行開挖。從測量得到的節(jié)點對之間電阻值中，選取不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，利用接地網(wǎng)腐蝕診斷軟件對接地網(wǎng)斷點及腐蝕情況進(jìn)行診斷。利用腐蝕診斷軟件得到的各支路腐蝕結(jié)果（圖3）。

圖2 用腐蝕診斷軟件繪制的地網(wǎng)（局部放大）圖

圖3 腐蝕診斷結(jié)果圖

圖3診斷結(jié)果中，橫坐標(biāo)為支路、縱坐標(biāo)為支路電阻增大倍數(shù)，從該次診斷結(jié)果可看出，支路186、187、193在六次不同的數(shù)據(jù)組合時都出現(xiàn)在診斷結(jié)果中，且支路電阻增大倍數(shù)都在3～5之間，屬于中度腐蝕，三條支路對應(yīng)在接地網(wǎng)拓?fù)鋱D中的110kV出線平臺處，可針對這三條支路的接地導(dǎo)體進(jìn)行開挖檢查。

各接地裝置接地引下線截面的寬（mm）、厚（mm）、截面積（mm2）分別為：1號發(fā)電機出口開關(guān)柜40.04/2.90/116.12，1號主變中性點39.25/3.46/135.81，1號主變鐵芯37.85/4.06/153.67，1號主變本體40.05/4.03/161.40，110kV線路耦合電容器40.00/4.70/188.00，110kV線路電壓互感器40.00/4.60/184.00。通過3.2腐蝕診斷結(jié)果，對110kV出線平臺110kV線路電壓互感器附近埋設(shè)的接地網(wǎng)開挖檢查，發(fā)現(xiàn)該段接地導(dǎo)體腐蝕較嚴(yán)重，隨后對該段接地導(dǎo)體進(jìn)行取樣，除銹后重新測量導(dǎo)體截面積，截面積為47.96mm2。

通過計算系統(tǒng)最大短路電流，得出滿足熱穩(wěn)定最小截面積為51.91mm2，經(jīng)過測量接地引下線截面積，均能滿足當(dāng)前運行條件下的熱穩(wěn)定容量要求。但充分考慮腐蝕因素對接地網(wǎng)的影響進(jìn)行接地網(wǎng)腐蝕診斷評估，經(jīng)過現(xiàn)場開挖取樣檢查后，測量導(dǎo)體截面積為47.96mm2，已不能滿足熱穩(wěn)定容量的要求。

綜上，接地裝置熱穩(wěn)定容量校核不能單獨以接地引下線截面積作為唯一判斷依據(jù)，忽略地下接地導(dǎo)體自身的動態(tài)腐蝕過程，應(yīng)同時以去除表面氧化物后的地下接地導(dǎo)體的有效截面積作為熱穩(wěn)定容量的判斷依據(jù)；為準(zhǔn)確校核接地裝置熱穩(wěn)定容量，應(yīng)結(jié)合接地裝置腐蝕診斷技術(shù)，有針對性的對接地裝置進(jìn)行開挖檢查測量工作，以免發(fā)生誤判；在對廠站接地網(wǎng)進(jìn)行評估時，不能單一的進(jìn)行熱穩(wěn)定校核工作，應(yīng)結(jié)合腐蝕診斷結(jié)果對接地網(wǎng)進(jìn)行綜合分析評估，確保接地網(wǎng)安全運行。