变电站接地网运行维护的若干问题探讨_变电站接地网
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变电站接地网运行维护的若干问题探讨
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接地网作为变电站主要设备之一，接地网的运行参数是否符合要求，直接关系到设备安全和运行检修人员的人身安全，因此在日常维护工作中必须给予足够的关注。本文结合几年的实际工作经验就接地网运行与维护中存在问题进行探讨。接地网热稳定校验
目前供电企业对接地网校验的方法普遍依据是行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）附录六中的规定。对于单相入地电流的选取按照母线最大单相（或异点两相）短路电流选取。关系到热稳定校验的数值是短路电流的持续时间，也是普遍存在争议的部分。选取方法也各异，按照规程规定，对于有效接地系统，短路的等效持续时间按主保护动作时间确定，这主要是考虑到主保护失灵，而又遇到系统最大方式和最不利短路形式的同时出现几率不大。另一种方法是计入后备保护动作时间，重合闸动作时间，在计算中取1s。美国将短路电流持续时间采用3s。
根据几年来接地网热稳定校验的经验，结合国内工程技术人员的研究结果，笔者认为应考虑断路器固有动作时间，保护动作时间取主保护与后备保护动作时间之和。
主保护动作时间t1：0+0.03s 后备保护动作时间t2：0.5+0.03s 母差保护动作时间t3：0.5+0.03s 失灵保护动作时间t5：0.5+0.03s 断路器分闸时间t5：0.05s（SW6型断路器）Σt= t1+ t2 +t3 +t4 +t5=1.67s 考虑充分的裕度,校验时间建议取2s。根据规程对中性点非有效接地系统（电阻接地、不接地系统），按照2s考虑，这样短路电流持续时间可以均取2s。即充分考虑了电网的安全性保留了足够的裕度也简化计算方法。对接地电阻的要求
按照《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）中规定。有效接地的变电站接地电阻按照如下公式计算：
R2000 I只要按照上式简单计算即能发现这样一个问题，按照《电业安全工作规程》的规定接地网电阻不能大于0.5Ω，那么短路电流I就不能大于4000A。
实际工作中，变电站母线最大短路电流都是很大的，以薛家湾供电局220kV薛家湾变电站为例，2009年220kV母线最大单相接地电流18kA，为限制地电势在2000V以内,接地网电阻应取0.111Ω。这样的电阻在实际工作中是无法做到的，也是没有必要的。接地网的安全性不仅仅要考虑接地电阻，还应考虑跨步电压、接触电势等多种问题，衡量接地网的指标也不仅仅是接地电阻，更重要的是接地网的各位置的电位均衡。在接地网的设计与改造工程中，应对如何降低接地网电阻和均衡各部位的电势综合考虑，对于接地网的电阻选取还应做更细致的计算与分析工作。
控制地电势在2000 V以内的思路出发点是防止地点位升高对二次设备反击，考虑二次设备的绝缘水平得出的。当地电位无法控制在2000 V以内，或很难做到时，可以考虑采取均电位措施。目前普遍采用的措施是在接地网干线铺设均压带，形成长方形接地网。在接地故障发生的集中区还应加强接地网，具体措施是铺设交叉网络。其作用是，增加短路电流的通道，降低故障点地电位的升高幅值，降低跨步电压和接触电势。能够很好的降低主控室与故障点的电位差。另一种方法是采取在电缆沟围绕接地网所有区域，电缆外皮与支架紧密相联（前提是支架与地网相联），进行沿途分流，这一措施可以避免大电流集中，避免电缆两端出现高电位差。以上两种措施可以作为解决接地电阻不满足要求的变电站的改造方案参考。设备引下线的选择
按照《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）附录二的规定，入地短路电流的计算公式为：
I=（Imax-Iz）（1-KfI）式中I为入地短路电流（A）Imax单相接地时最大短路电流（A）
Iz发生最大单相接地短路电流时，流经发电厂、变电所中性点的最大接地短路电流（A）KfI避雷线的工频分流系数
从公式可以看出，一般情况下，入地短路电流在数值上是小于单相接地短路电流的。对于主网来讲按照这个短路电流来计算是完全合适的，因为主网往往设计成环形，能够起到分流作用。而对于接地线的选择，按照这个电流来选择就显得不大合适，因为短路电流只有在入地之后方可在主网中得到分流，而在此之前是要通过接地引下线的。所以，接地引下线的选择一定要大于主接地网干线的截面积。只有这样才能保证故障时接地网的安全。
在实际运行中，很多变电站都发生过单相接地引下线烧断事故。究其原因，除短路电流持续时间选择较短外，主要是截面积选择过小。接地网设计、运行与维护中应注意的问题
接地网埋深的影响。众所周知，冻土的电特性是绝缘体，这就引申出一个问题。变电站在设计之初，是否充分考虑该地区的气候特征，30年内出现的最低温度，及对应的冻深。因为如果接地网埋深不足，低气温造成主接地网处于冻土中，就将造成接地网失效，引发事故。因此在设计之初一定要要求设计部门认真核实所在地区的气象资料，至少要获得30年内的冻深参数，接地网的设计埋深一定要大于最大冻深。在施工过程成也要加强对施工单位的监督管理，防止施工时埋深不满足设计要求。
对于主变压器中性点的引下线应予以特殊考虑。因为在系统发生接地时主变压器中性点往往会通过较大的电流，且由于保护配置对这种故障的切除一般都是后备保护，所以短路持续时间较长。这样就造成主变中性点的引下线实际热稳定大于计算所得的热稳定数据。针对这种情况，建议对主变中性点的接地引下线适当放大截面积，至少不应小于主网部分的导体截面积。
充分考虑腐蚀的影响。接地网在运行中会根据地区或运行环境不同而腐蚀程度不一。国内曾有单位对接地网腐蚀情况进行过一次系统的调查。经验表明接地网的腐蚀系数一般在0.1-0.4/年。圆钢的腐蚀速度是扁钢的3-4倍。虽然这个结论不能够完全适用于各个不同的地区，但其对接地网设计仍有一定的直到价值。在接地网设计时，考虑腐蚀程度，扁钢的截面积应大于热稳定校验结果的30%，圆钢截面选取也应根据地区特征做适当的放大。
设备接地的引下线联接方式必须引起足够的重视。接地引下线必须是独立的，通过扁钢与接地网有直接联接。在实际工作中，经常见到设备与接地网的联接是通过槽钢架构、抱箍、金属杆体等。其实这种方法是极不可取的，因为这种的接地方式截面积无法计算，牢固程度无法判断，一旦在这些设备出现短路接地极易引起接地体烧断，造成事故扩大。因此在工程验收过程中一定要注意对这类情况的监督和整改。
在运行维护中应严格按照反措的要求开展工作。特别是对双引下线的检查。双引下线一定要与电网的不同点相联，以便能够起到对短路入地电流的分流作用，特别是对于热稳定电流接近或者超过单根扁钢截面积的接地引下线更至关重要。按期对接地网进行开挖检查，以验证其腐蚀程度，及时采取措施。
在设计之初往往极易忽略的是土壤电阻率的测量。按照规程规定应采用四极法测量土壤电阻率，取10m内的平均值。实际情况是设计人员往往不大注意这个测量工作，而是直接从接地规程附录11中选取一个参考值，不能真实反映所在地区的土壤电阻率真实值。对于此项工作工程技术人员应与设计部门及时沟通，严格按要求做好土壤电阻率的测量。
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