变电站接地网存在的问题及改造意见

摘要：凭据电力部传递的几回由于接地网问题引发的接地装配扩年夜事故的缘由及分析，并连系保定供电公司地网检查中发现的问题，对地网改造的几个技术问题进行了探讨，并提出了建设性定见。
关头词：接地装配；热容量；侵蚀；变电站；接地网

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近年来，国内许多地域接连发生多原由接地网不知足要求而引发的装备损坏事故。1985年东北某电厂66kV系统C相接地，弧光过电压使一条出线隔脱离关闪络，组成两相异点接地短路，线路跳闸重合不成，使刀闸弧光舒展到刀闸两侧形成三相弧光短路。短路电流将接地引下线烧断8处，高压进进直流系统和二次回路致使全数电源开关跳闸，全厂停电。全国还发生多起同类地网事故。

1保定供电公司地网侵蚀情况
为了摸清保定供电公司地网的侵蚀情况及存在的问题，从1999年起对南郊、高碑店、雄县、上陈驿、定县等运行20a以上的变电站地网进行了挖掘检查，经检查发现以下问题。
a.接地引下线热容量不够公司年夜部门变电站装备采用的接地引下线为ø12mm圆钢，部门装备甚至用ø8mm圆钢,而且个体站统一电压品级装备的接地引下线规格不齐，并有多点焊接。
b.接地引下线与水平地线截面配合不妥高碑店220kV部门接地引下线截面ø22mm圆钢，而接地引下线与地网干线相连的地线截面却为ø12mm圆钢；10kV母线桥接地引下线为ø10mm的圆钢，主网为40×4mm扁钢。
c.没按图纸施工，接地引下线毗连不合理东北郊变电站地网施工图为对称安插，是与西北角相对应的东北角上一条主干线，开挖检查却找不到。部门装备接地引下线不是直接引到主网，而是经过操作机构再引到主网，或就近与其它装备接地引下线相连，甚至有部门装备接地引下线直接引进电缆沟内扁铁上。
d.后期工程的接地引下线没有与一期工程主地网相毗连容城220kV变电站二期工程^#1变压器中性点没有与主地网相接；^#1变压器本体与底座根蒂根基相连，但底座根蒂根基没有与主网相连，该主变持久运行在本体及中性点没有有用接地的情况下，侥幸在运行时代没有发生接地故障，并实时发现事故隐患。高碑店117、118、119距离，南郊2210距离均为新增距离，刀闸与开关接地线相连，成自力网，没与主地网毗连。
e.部门接地网（线）侵蚀严重电缆沟接地扁钢比土壤中的侵蚀严重；土壤中的接地引下线比水平敷设的主接地网干线侵蚀严重。如水源电缆沟内扁铁多处锈蚀50以上，甚至有几处已锈断。
f.重要装备未能保证多于一点接地。
2改良地网的技术措施
以上问题的存在，严重威胁着电力系统的平安运行，如不加以解决将会泛起类似东北某电厂的地网扩年夜事故。近几年部门单元实施了地网改造工程，从改造方式上看，年夜致可分为周全改造型和局部增强型两种方式。所谓周全改造就是对整个地网进行重新设计，重新敷设；增强型改造即仅对接地引下线增年夜截面或水平地网同时增加几条均压带。现针对地网改造中存在的问题，提供几点改良定见。
2.1接地网截面的选择
首先接地装配的截面选摘要知足热稳定的要求，验算热稳定的关头是肯定短路电流作用的时间，此问题应当连系庇护的靠得住性、施工情况、经济情况进行综合斟酌。美国接地导则建议取热稳定校验时间为3s，即与开关电器的热稳定核验时间不异，且取材多为铜质。旧规程（SDJ8-1979）划定接地装配热稳定校验时间取主庇护动作时间，但实践中发生很屡次烧毁接地网事故，都是发生在主庇护失灵的情况下。新规程（DL/T621-1997）划定有用接地系统接地装配热稳定校验时间应当取主庇护动作时间加上失灵庇护动作时间；不接地、消弧线圈接地和高阻接地系统接地装配热稳定校验时间应当取2s，即后备庇护动作时间。
由于220kV系统在电网中的地位比力重要，一般配有两套庇护，主庇护的靠得住性比力高。后备庇护与主庇护的时间距离比力长，以后备庇护肯定的截面比按主庇护肯定的截面年夜得多，甚至到了设计和施工部门难以接受的水平。所以220kV系统接地装配的热稳定校验时间宜取主庇护时间加上失灵庇护动作时间。一般情况下，220kV变电站母线和出线的瞬动主庇护配有断路器失灵庇护，当某台断路器拒动时，经过0.3～0.5s跳开全数相关的断路器隔离故障点，同时斟酌断路器的固有分闸时间和灭弧时间约为0.1s，所以斟酌断路器拒动的情况存在，220kV有用接地系统接地装配的热稳定校验时间宜取0.6s。该公司220kV系统接地装配改造的热稳定校验时间取1s。110kV及以下变电站通常是普通降压变电所，属于不接地、消弧线圈接地系统，在电网中的重要性相对低一些，庇护的靠得住性要差一点，这些变电站按后备庇护斟酌所肯定的截面比按主庇护斟酌所肯定的截面增年夜较小，设计和施工部门比力容易接受，所以，为了避免接地装配扩年夜事故，110kV及以下系统热稳定校验时间宜按后备庇护斟酌。查阅有关资料，110kV及以下系统后备庇护时间一般均限制在2s之内。该公司110kV系统接地装配改造的热稳定校验时间取2s。
2.2接地极截面的选择
从8座变电站的地网开挖检查成效来看，圆钢的侵蚀截面要小于扁钢。由于在不异的导电截面下，圆钢的概况积要小于扁钢，即在一样湿润的土壤中，一样截面的圆钢与土壤接触的面积小于扁钢与土壤接触的面积，受湿润土壤的侵蚀水平要小于扁钢。同时，从施工角度来说，圆钢易于机械加工，可向任何标的目的转变角度，相对而言扁钢受局限。在设计、施工中建议采用圆钢。
2.3装备接地引下线截面与主网干线截面的配合
旧规程（SDJ8-79）上并没有明确划定配合关系，按旧规程设计的变电站，接地引下线截面一般都小于主地网干线的截面。在发生短路故障时，流过接地引下线的电流是全数的故障电流，而地网干线有分流作用，流过接地引下线的电流是主接地网干线的2倍，较小的截面承受全数的短路电流，成为地网中的一个亏弱环节，我国年夜部门地网事故，往往是短路电流先将接地引下线烧断，从而致使故障扩年夜。所以接地引下线截面不应小于地网干线截面。新规程（DL/T621-1997）中明确划定：在未斟酌侵蚀时，接地装配接地极的截面不宜小于毗连至接地装配的接地线截面的75。在斟酌侵蚀的情况下，接地装配接地极的截面不宜小于毗连至接地装配的接地线截面。该公司变电站地网改造中接地极的截面与接地引下线的截面不异。
2.4装备接地引下线的毗连
很年夜一部门装备的接地引下线引到电缆沟内的扁铁上。电缆沟扁铁只有几点与主网毗连，在短路故障时，短路电流经电缆沟接地体流向主网，若是故障点距主接地网干线毗连点较远，故障点的电位将会被抬得很高，对二次回路组成威胁。故不能将装备接地引下线连到电缆沟内的接地扁铁上。同时应当说明的，电缆沟内的接地带应多处与地网主干线相连，沟内电缆支架与接地带毗连应靠得住，这样可以沿途分流，避免年夜电流集中，避免电缆两头泛起高电位差。
另外，接地引下线经由过程传动部门接地更不成取，传动部门的接触面积具有涣散性，不能保证有用地传导故障电流；而且传动部门时常有人操作，有故障电流经过时会危及操作人员的人身平安。
2.5主要装备多点接地
主变本体及中性点接地引下线、带有二次线的一次装备接地引下线应与分歧主网干线靠得住相连，且毗连线应很多于两根。这样一方面削减接地引下线的波阻抗，从而削减局部电位升高，另外一方面可以起到互为备用的作用。由于装备接地引下线在地中与地网焊接不良，甚至漏焊，侵蚀断线的情况较多，且在运行中不容易被查出，是以互为备用十分需要。
2.6接地网主干线结构
我国年夜部门地域接地网主干线都是长孔形安插，高压装备沿电缆沟安插。凭据地网事故分析可知，接地网的网孔不只限于装备自己的接地和知足接触电势、跨步电压的要求，还要知足装备接地址与主变中性点有多路通道的要求，是以从增加短路电流散畅通流畅路，改善电位散布动身，建议将今朝以长孔为主的接地网设计，改成以方孔为主，或将接地引下线接到两侧的水平地线上，形成不划定规矩的方格网孔。均压带的交叉点应靠得住毗连，便于地网的散流，但规程上没有明确划定。
2.7严禁使用预应力水泥杆的钢筋作接地引下线
对哄骗预制水泥杆内钢筋作为接地引下线的情况，由于内部钢筋焊接情况和钢筋的材质不容易检查，建议采用专门的接地引下线。
2.8防腐措施
从平安经济方面斟酌，接地网应凭据分歧部位侵蚀特点采用需要的防腐措施，新敷设的接地网要出格注重接地体的防腐能力，钢材自己要作防腐处置，如热镀锌；焊接处应往失落焊渣后，涂厚度2mm左右的沥青；电缆沟相对湿度较年夜，组成电化学侵蚀条件，故电缆沟内的扁铁除采用镀锌防腐外，还应从下降电缆沟湿度动身减缓侵蚀。防腐的另外一项措施是水平地线回填土要夯实，从地网开挖发现侵蚀严重处年夜都是与地线有空洞或不慎密的地方，而土块紧粘在扁铁外的侵蚀就比力少。
2.9关于新旧地网毗连
今朝规程及资料没有这方面的介绍，有人认为新旧地网并联后彼此存在屏障作用，不赞同新旧地网并联。该问题可从两个方面斟酌，一方面，由电力系统接地技术理论可知，当变电站占地面积为A时，那末当该面积内全数展满钢材，即地网成为一面积为A的金属板时，其接地电阻可达小值；反之，把水平接地体削减到只剩一个勾划出地网轮廓的外框时，其接地电阻将达年夜值。而新旧地网并联相当于向金属板地网靠近，故其接地电阻应为减小趋向；另外一方面，两根均压带并联后，因相互屏障的缘故，总的电阻不是单根的一半，而是要年夜一些，其哄骗系数仍为0.9，并联后总电阻接近单根的一半。从以上两方面看出，新旧地网应当并联。湖北省电力公司“关于220kV及以上变电站重点反措的弥补划定”中划定：地网改造要求另外敷设新接地网及装备接地引下线同时保留原接地网，而且要求新接地网在地中要牢牢贴靠老接地干线敷设焊接。
2.10施工中的注重事项
在实施接地网改造时，施工的经管和检核对于保证质量十分重要。是以必需按图纸施工，同时接地扁铁之间的焊接质量也不容轻忽，首先要保证搭接面积，严禁点焊，需要时可以在焊接处搭接一根相当于扁铁截面的圆钢，圆钢长度要年夜于其直径的12倍；其次在折弯处制止采用高温加热处置，由于高温加热后，钢铁的有用截面发生变化，不能保证足够的通流量，易形成亏弱环节；另外，制止装备接地引下线串接，以防某处地线断开时，造成后面串接装备失地。为避免遗留事故隐患，地网回填土之前必需经专业人员验收，验收资料及改造图纸存档待查。
3结论
a.220kV中性点有用接地系统接地装配热稳定校验时间应当取主庇护动作加上失灵庇护动作时间；110kV及以下小电流接地系统接地装配热稳定校验时间应当取后备庇护动作时间。
b.在设计、施工中建议接地装配截面宜采用圆钢。
c.装备的接地引下线截面不应小于地网干线截面。
d.装备接地引下线必需就近直接引到地网主干线。不得串接或经由过程其它装配引至地网。
e.将今朝以长孔为主的接地网设计，改成以方孔为主，或将接地引下线接到两侧的水平地线上，形成不划定规矩的方格网孔。
f.采用专门的接地引下线，严禁使用预应力水泥杆的钢筋作接地引下线。
g.主变本体及中性点、带有二次线的一次装备应多于一点接地。
h.接地引下线地下部门、电缆沟内的扁铁、焊接处、垂直接地极必需接纳防腐措施。
i.敷设新接地网及装备接地引下线同时保留原接地网，而且要求新接地网在地中要牢牢贴靠老接地干线敷设焊接。
j.必需按图纸施工，严酷执行隐蔽工程验收制度，保证施工质量。

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