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變電站接地網存在的問題及其解決措施



1、變電站接地的問題
1.1、阻值變大。
分析其原因,可能與土壤電阻率和接地體與土壤的接觸電阻有關。土壤電阻率ρ值是接地設計和計算的重要依據,由於土地的分布千差萬別,大多數情況下土壤都是不均勻,表現在實際的土壤電阻率沿水平和垂直方向不均勻分布,並且無任何規律可言,通過地質勘探資料的各種土質和地下水位來估算土壤電阻率ρ值往往與實際出入很大。

土壤的電阻率直接影響土壤的導電性,而土壤質地、溫度和水分含量對土壤電阻率有很大影響。此外,接地電阻值還與接地網與土壤的親和程度有關,早期接地體經過長期鏽蝕,表麵產生鏽層,也導致接觸電阻增大。阻值變大將導致工頻接地短路和雷擊電流入地時電位過高,嚴重威脅設備和人身安全。

1.2、接地網的均壓問題
造成均壓效果差的原因有:接地體埋深不足;接地網隻采用長孔網,很少用方孔地網計算;未采用均壓帶措施;設備接地引線過長;忽略了地網的均壓和散流堯等。這些因素會造成接地網地麵電位分布不均,引起跨步電壓過高。

1.3、接地網與設備引線存在薄弱環節
對於運行中的若幹座變電站進行全麵檢查和試驗發現存在的最大問題不是接地網的各項技術指標。而是變電站內的電氣設備與接地網的連接問題,設備的接地引下線與地網焊接不良,從焊口處開路,接地網水平接地體的接頭處焊接不符合要求;而接地網與引下線經過長期鏽蝕,有效截麵不斷減小,當設備短路時,就不滿足現有的係統短路時熱穩定要求而熔斷,造成設備外殼所帶高壓電反擊低壓二次回路,接觸電壓威脅人身安全等問題。此外很多接地網與設備的連接隻是簡單的搭接焊接,焊接防鏽處理均不符合電氣裝置工程接地裝置施工及驗收規程要求。

1.4、接地引下線及接地體的截麵偏小滿足不了短路電流的熱穩定
由於接地體或設備的接地引下線不能滿足短路電流熱穩定的要求,在發生接地短路時接地引下線往往被燒斷,使設備外殼上有較高的過電壓,有時會反擊到低壓二次回路使事故擴大,有的用戶就是因為設備的接地引下線截麵不夠在設備發生接地短路時,高壓竄入低壓回路燒壞二次保護控製電纜,使事故擴大。

1.5、接地裝置的腐蝕問題
接地裝置的腐蝕是一個普遍存在的問題,變電站接地網最容易發生腐蝕的是接地引下線,由於腐蝕接地線不能滿足接地短路電流熱穩定的要求腐蝕接地線不能滿足接地短路電流熱穩定的要求或腐蝕接地線不能滿足接地短路電流熱穩定的要求者形成電氣上的開路,使設備失去接地。

1.6、水平接地體的埋深不夠
標準規定水平接地體要埋深0.6m以下。由於水平接地體埋深不夠,接地電阻受季節影響,尤其受土壤幹濕度影響較大,由於表層土壤容易幹燥。所以造成接地裝置的接地電阻不穩定,由於水平接地體的埋深不夠,就 影響接地網的均壓,在發生接地短路時地麵的跨步電壓較大,對巡視人員 構成威脅,上層土壤的含氧濃度高袁容易發生腐蝕袁這也是水平接地體容 易損壞的主要原因。

2、解決措施
2.1降低接地電阻保持整個地網電位均衡
變電站接地網幹線均應采用外緣閉合、內部敷設方孔型均壓帶的型式。特別是故障電流高度集中的區域,應采用加強的接地裝置,即在周圍加裝垂直接地極和水平地埋線。采取的措施:一是盡量降低接地電阻值,利用建築基礎深的優勢,在挖建築基礎時把接地網打在基礎以下0.2m處(基本能與地下水接觸),降低接地電阻值;二是要有效地解決均衡電位問題,減少接觸電勢、跨步電勢和轉移電勢,克服故障大電流作用下電網可能形成的高電位差。

2.2均壓
在高壓配電裝置地麵下設置水平接地網,使其外緣閉合。內部敷設均壓帶,並利用建築物的鋼筋與地網可靠連接,形成通路。這是一種十分有效的均壓措施。由於均壓帶的存在,配電裝置區域內的電位分布比單獨接地體和簡單的環路接地體要均勻的多,所以接觸電壓和跨步電壓的數值大為降低,實現了均衡電位接地。

2.3設備接地引下線截麵與主網幹線截麵的配合
(1)接地引下線應就近入地,並以最短的距離與地中的主網相連。設備引下線不應與電纜溝中的通長扁鋼連接,因其敷設於電纜溝內壁表麵的混凝土上,不起散流作用。發生短路時,易造成局部電位升高,引起電纜絕緣破壞等。

(2)帶有二次回路的電氣設備如CT、PT等,為減小接地引下線的阻抗,保證與主網可靠連接,應采用兩根截麵相同的,每根都能滿足熱穩定和腐蝕要求的接地線,在不同的部位與主網連接。
(3)加強主控室及弱電係統與地網連接的可靠性。
2.4接地引下線的截麵積及接地極截麵選擇
(1)變電站的接地引下線截麵積應滿足熱穩定的要求,需按係統短路電流進行熱容量的驗算,增大接地引下線的截麵積。目前運行的變電站接地引下線的截麵積小於主網幹線的截麵積是不合理的,通過前述對接地引下線受入地短路電流影響的分析,地網導體的分支最大隻承受入地短路電流的50%,所以接地引下線除滿足熱穩定要求外,其截麵積至少應是主網幹線截麵積的2倍。另外,接地引下線應有良好的導電性能,在大故障電流的作用下不產生明顯的電位差,接地引下線要有足夠的截麵積,而且其長度盡可能地短,,對可能通過較大故障電流的部位應用2根以上的接地引下線與地網的不同部位連接,保證故障電流由更多的途徑。

(2)通過對近年來已建成投入運行變電站,圓鋼的腐蝕截麵要小於扁鋼。因為在相同的導電截麵積下,圓鋼的表麵積要小於扁鋼,即在同樣潮濕的土壤中,同樣截麵積的圓鋼與土壤接觸的麵積要小於扁鋼,受土壤的腐蝕程度要小於扁鋼。在接地網的設計、施工、技術改造中建議使用圓鋼。
2.5要對接地裝置采取行之有效的防腐措施
設計部門首先應考慮接地線的防腐問題,根據地質情況適當地增大接地線截麵積。接地線與接地極或接地極之間的焊接點,應作防腐處理,塗防腐劑或瀝青等防腐材料。為更好地防腐,提高接地網使用年限。另外,由於地網屬隱蔽工程,埋於地下後不易檢查、修複等,因此,從設計的角度應加大對地網腐蝕的調查研究,以便有利於係統的安全運行。

2.6水平接地體的埋深
地網的敷設深度規程和新規範中明確指出,接地網的埋設深度宜采用0.6m,《設計手冊》中又補充到,在凍土地區宜敷設於凍土層以下,現設計中一般將地網全部埋設於凍土層以下。

3、結論
變電站接地網的設計應結合實際情況,根據變電站的規模、接地短路電流的大小,對接地電阻、地網均壓和地電位的要求,考慮地網布置,敷設深度,腐蝕及熱穩定校驗,認真地分析計算,綜合分析對比各種方法的效果、費用以及維護是否方便,在保證變電所接地的安全條件下,綜合考慮各種因素,合理地設計接地裝置以便於變電所的安全運行和施工。


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