圆国 变电站接地系统的现状及思考 王富波 （海南送变电工程有限公司， 海南 海口 ５７０２０３） 摘 要：通过介绍接地系统的现状，分析接地系统存在的主要问题，针对上述问题采取了相应的对 策，希望能对相关人员有一定的参考价值。 关键词：接地；现状；思考；对策 Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｏｆ Ｇｒｏｕｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｆｕ—ｂｏ （Ｈａｎｎａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．， Ｈａｉｋｏｕ Ｈａｉｎａｎ ５７０２０３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｇｒｏｕｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｒｅ ｔａｋｅｎ．Ｔｈｉｓ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｗｈｏｍ ａｒｅ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｄｉｎｇ；ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｔｈｉｎｋｉｎｇ；ｍｅａｓｕｒｅ 中图分类号：ＴＭ６４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：０２１９—２７１３（２０１２）０３—００５３－０４ １ 接地系统现状 变电站的接地系统可分为以下几种类型：保护 接地、防雷接地、逻辑信号接地、工作接地、屏蔽接 地。下面将分别进行介绍。 １．１ 防雷接地 所造成，户内变电站采用将避雷、防雷的装置安放 在房屋顶部的方法，也十分常见。 由于场地空间的原因，不可避免的是避雷带引 下线常常会和其它接地体、房屋建筑物的金属体相 碰。为了克服这个弊端，通常采用的等电位是唯一 的接地方法，通过这个方法把各个层楼面以及墙体 的金属件联合为一个大的整体ｌｌｌ。 １．２ 工作接地 防雷接地应按照就地原则进行，对于与电气设 备的距离应当以远为好．通过这样的方式在接地过 程中保持防雷接地。常用方法主要为通过避雷线、 工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，即 减轻低压系统由高压窜人低压系统所产生过电压 的危险性。工作接地在目前实际的施工中得到了极 避雷针、避雷带、避雷器等防雷电保护装置泄放雷 电流至大地。这样的直接雷装置由于场地空间因素 为广泛的运用，这主要是因为电气装置在使用过程 收稿日期：２０１１—０６—１４ 中常常需要其它辅助要素才能正常工作，这就需要 ５３ 第１５卷第３期 鼋涤糙赧阌 Ｐ０ＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ Ｖｏ１．１５ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１２ ２０１２年３月 借助于工作接地的作用了。工作接地应用范围也非 常广，如直流绝缘监测接地、交流中性点接地、通信 电源正极接地等等。在ＴＮ—Ｃ系统和ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统 中，为使电路或设备达到运行的要求的接地，如变 压器中性点接地。该接地称为工作接地或配电系统 接地。 工作接地的一个特点就是能够坚持就近原则 后直接和主接地网连接，有些还可以经过部分阻抗 后再接地。 １．３ 保护接地 保护接地的目的是为防止电气装置的金属外 壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身 和设备安全而进行的接地［２］。保护接地根据电压等 级不同，分为高压系统设备接地和低压系统设备 接地。 所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在 绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金 属部分用导线与接地体可靠连接起来的一种保护 接线方式。 １．４屏蔽接地 为了防止电磁干扰．在屏蔽体与地或干扰源 的金属壳体之间所做的永久良好的电气连接称为 屏蔽接地。屏蔽接地的主要形式有三种：建筑屏 蔽接地、弱电设备的相关接地、低压电缆屏蔽层 接地。 屏蔽接地的作用有三点，一是能够降低外来电 磁干扰对弱电设备的负面作用，二是是减少弱电设 备所带来的阻碍，避免其他弱电设备遭到影响，三 是能够把电气干扰转入大地。 １．５ 逻辑信号接地 逻辑信号接地的原理是在设备外的数据线与 远距离的外围设备通信时，在数据线上的不同电位 将为装置问提供了一个低阻抗，引起高频电噪声和 瞬时电噪声。 逻辑信号接地的要求是不能乱接，低噪声或电 压可能引起数据中断，瞬间高电压将破坏芯片，阻 碍了微机系统的正常运行。 ５４ 设零电位母线是处理强、弱电接地混接问题 的有效途径，在实际的操作中应该多方面优化： ①母线接地点与强电接地保持较大的距离；②耐 压不得低于弱电设备的耐压值；③接地母线禁止 出现一、二次设备的接地『４＿；④接地母线长度需合 理【３】ｎ ２接地系统存在问题 在３５ ｋＶ变电站接地系统中，经常会产生各种 各样的问题，这些问题的产生的后果非常严重。 ２．１ 原接地引下线热容量不足 这主要是由于电网的扩大造成的。 （１）随着短路容量的不断增加，已很难满足热 稳定的要求 目前主要运行的变电站是３５ ｋＶ和１１０ ｋＶ变电 站，大多数接地网主网采用２５ ｒａｍ￣４ ｍｍ或４０ ｍｉｌｌ￣ ４ ｍｍ的扁钢，接地引下线采用直径８ ｍｉｌｌ或１０ ｒａｉｎ 的圆钢 （２）截面积随土壤腐蚀会逐渐减小 当系统发生短路时．接地引下线将承受全部的 入地短路电流，这样，接地引下线以较小的截面积 承受全部短路电流，无疑是地网的一个薄弱环节， 尤其是接地引下线入地的一段，由于土壤的腐蚀， 截面积会逐渐减小。 （３）存在潜在的危险 当事故发生时可能将接地引下线烧断，危及设 备的安全运行，导致事故扩大。因此对运行多年的 变电站在所接入的系统容量增大时，有必要校核其 接地网的接地引下线短路容量。 ２．２ 接地装置防腐措施不力 主要原因： （１）由于接地体直接埋人土壤中，土壤的盐碱 作用使接地装置逐渐氧化锈蚀； （２）由于设计时接地网未作任何防腐处理，致 使接地网腐蚀严重，有的变电站接地网几乎不能安 全运行： （３）一旦出现过电压或短路情况，其二次设备 的安全运行会受到严重影响。 ２．３ 接地装置施工质量问题 质检部门若把关不严，施工单位就有可能不 按设计要求进行施工，给今后的设备运行留下事 故隐患。 ３ 采取对策 ３．１ 降低接地电阻保持整个地网电位均衡 变电站接地网干线均应采用外缘闭合、内部敷 设方孔型均压带的型式。特别是故障电流高度集中 的区域，应采用加强的接地装置，即在周围加装垂 直接地极和水平地埋线。 采取的措施：一是尽量降低接地电阻值，利用 建筑基础深的优势，在挖建筑基础时把接地网打 在基础以下０．２ １２１处（基本能与地下水接触），降 低接地电阻值：二是要有效地解决均衡电位问题， 减少接触电势、跨步电势和转移电势，克服故障大 电流作用下电网可能形成的高电位差。具体做法 如下。 （１）均压 目的是实现均衡电位接地，采取措施是在高压 配电装置地面下设置水平接地网，使其外缘闭合。 由于均压带的存在，配电装置区域内的电位分布比 单独接地体和简单的环路接地体要均匀的多，所以 接触电压和跨步电压的数值大为降低。 内部敷设均压带，并利用建筑物的钢筋与地网 可靠连接，形成通路。这是一种十分有效的均压措 施。 （２）分流 尽量缩短接地引下线的长度．避免在大故障电 流时形成高电位，对二次设备造成威胁。 对可能通过大故障电流的设备，如主变的中性 点、避雷器底座等设备均用２根接地引下线与电网 的不同电位连接，以保证故障时短路电流通畅。除 新规定的带二次的设备接地需２根引下线分别与 主网连接外。 （３）其他措施 圆 为防止高压配电装置接地点的高电位经二次 电缆进入主控室，造成直流和二次回路损坏，并减 小接地故障点与主控室接地环网间的电位差，可采 取下列措施。 ，１）降低地电位 在故障电流集中的变压器中性点等处采用加 强接地装置。即在周围加装垂直接地极和水平地埋 线，降低地电位。 ②增加接地线 在高压配电装置的接地网与变压器中性点之 间，变压器中性点与主控制室接地网之问，增加若 干条直接连接的接地线。 ③敷设均压接地扁铁 敷设与二次电缆平行的均压接地扁铁，均压接 地扁铁两端需与电缆进入的配电箱及设备接地线 端可靠连接，电缆隧道和电缆沟可敷设几条和电缆 平行走向的接地扁铁，直埋式电缆必须要用电缆 管，电缆管的一端和配电箱及设备的接地线可靠焊 接，另一端与主接地网连接。 ３＿２ 接地引下线的截面积需要重新校核 对接地引下线的要求为一是满足热稳定要求， 二是应有良好的导电性能，在大故障电流的作用 下不产生明显的电位差，三是应适应系统容量的 增大。 对于接地引下线的截面积来说，目前运行的变 电站接地引下线的截面积小于主网干线的截面积 是不合理的，通过前述对接地引下线受入地短路 电流影响的分析，地网导体的分支最大只承受入 地短路电流的５０％，所以接地引下线除满足热稳 定要求外，其截面积至少应是主网干线截面积的 ２倍【５】。 另外，接地引下线应有良好的导电性能，接地 引下线要有足够的截面积．而且其长度尽可能的 短，对可能通过较大故障电流的部位应用２根以上 的接地引下线与地网的不同部位连接，保证故障电 流有更多的途径。 第三，由于系统容量增大，早期设计的变电站 有的接地引下线截面积已不能满足热稳定的要求． ５５ 第１５卷第３期 电涤敷 阌 Ｐ０ＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ Ｖ０１．１５ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１２ ２０１２年３月 需按系统短路电流进行热容量的验算，增大接地引 下线的截面积。 ３．３接地极截面的选择 可用的有圆钢和扁钢两种。在同样潮湿的土壤 中．同样截面积的圆钢与土壤接触的面积要小于扁 钢，受土壤的腐蚀程度要小于扁钢。实际通过对变 电站的地网开挖检查来看，圆钢的腐蚀截面确实要 小于扁钢。所以在接地网的设计、施工、技术改造中 建议使用圆钢。 ３．４ 单项接地故障 单项接地故障发生后首先应该分割电网，将母 线分段运行，将并列运行的变压器分列运行，隔离 相关区域，以判断接地区域。检查人员应该穿绝缘 靴、戴绝缘手套，全面的外部巡视检查故障范围内 的站内一次设备。 检查人员的检查项目有检查设备瓷质套管有 无放电闪络、设备上有无杂物、互感器、避雷器、耦 合电容器、隔离开关、断路器等设备有无故障，检查 引线是否断落。对多电源线路，应采取转移负荷，改 变供电方式来寻找接地故障点。 再拉开母线无功补偿电容器断路器以及空载 线路。在分网时，应注意分网后各部分的功率平衡、 保护配合、电能质量和消弧线圈的补偿等情况。 当故障点可以用断路器隔离时，应在汇报调度 后，断开断路器，拉开两侧隔离开关，做好安全措施 隔离故障。操作过程中严禁用隔离开关直接拉开接 地故障点。 故障点只能用隔离开关隔离的。运行方式可以 倒换时．应利用倒运行方式与接地点并联转移接地 故障电流后。再拉开隔离开关隔离故障点；不能倒 运行方式时，应采取人工接地法隔离故障点；或用 上一级断路器断开故障点。 检查站内设备未发现异常。汇报调度，利用接 地选择按钮瞬停的方法依次短时断开故障所在母 ５６ 线上各出线断路器，并监视接地光字牌、电压表的 指示。 采用逐个实验法，如果在断开某一回路断路器 时，接地信号消失、电压表的指示恢复正常，就可确 定该线路上有接地故障，将其停运解备。同时对故 障线路的断路器、线路侧隔离开关、穿墙套管等设 备做进一步检查。 需要根据电气系统布置，一段一段的排除故 障。若故障母线出线全部停完，三相对地电压指示 没有恢复正常，说明是变电站内母线及所属设备接 地。检查发现故障点在母线上，无法隔离的，应将重 要线路倒至旁母．用上一级断路器将故障母线停电 检修。 ４ 结束语 变电站的接地系统正常运行中会出现很多问 题，我们需要从源头把关，优化设计，在设备运行过 程中及时发现异常，及时查找故障原因，才能避免 更大事故的发生。 参考文献 ［１】 孙正来，余传兵．变电站３５ｋＶ线路终端塔顶安装构架 避雷针的可行性分析『Ｊ］．安徽电力职工大学学报，２００１ （３）：４５—４６． 【２］ 郑伟峰．３５ｋＶ变电站如何进行安全管理工作［Ｊ１．民营科 技，２０１０（４）：６５７—６８． ［３】 康静，王锸．３５ｋＶ变电站电压互感器故障分析及处理 ｌＪ１．河北工程技术高等专科学校学报，２００９（３）：３４－３５． ［４】 尹瑞更．３５ｋＶ变电站常见故障分析及对策［Ｊ］．科技资 讯，２００９（２２）：７６—７７． ［５］ 唐建宏．３５ｋＶ变电站运行中若干常见故障ｆ－ｑ题分析ｌＪＪ． 科技创新导报，２００８（３４）：８９—９０． 作者简介 王富波（１９７２一），男，工程师，从事电力建设工作。