變電所站接地裝置存在的問(wèn)題

（放熱焊接模具圖）

1、變電所接地網(wǎng)存在問(wèn)題
　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，接地短路電流越來(lái)越大，接地網(wǎng)的問(wèn)題也越來(lái)越突出，接地網(wǎng)的問(wèn)題往往造成事故或使事故擴(kuò)大。經(jīng)對(duì)多座變電所的調(diào)查分析，其接地網(wǎng)主要存在以下一些問(wèn)題。

　1.1接地網(wǎng)的均壓?jiǎn)栴}
　　通過(guò)對(duì)若干座變電所接地網(wǎng)的電位分布測(cè)試，發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)的均壓大多不符合要求，特別是橫向電位分布，電位梯度大，跨步電壓超標(biāo)。這是由于在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)把接地電阻作為主要的技術(shù)指標(biāo)，而忽略了地網(wǎng)的均壓和散流、或只用長(zhǎng)孔地網(wǎng)而很少用方孔地網(wǎng)計(jì)算，特別是沿電纜溝沒(méi)有均壓措施。由于地網(wǎng)的均壓不好，在短路電流或沖擊電流入地時(shí)就會(huì)造成地網(wǎng)的局部電位升高，高壓向低壓反擊燒壞微機(jī)控制設(shè)備或低壓控制回路。

　1.2設(shè)備的接地與地網(wǎng)之間的連通問(wèn)題
　　對(duì)于運(yùn)行中的若干座變電所進(jìn)行全面檢查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在的最大問(wèn)題不是接地網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，而是變電所內(nèi)的電氣設(shè)備與接地網(wǎng)的連接問(wèn)題，對(duì)1座220kV變電所、2座110kV變電所和6座35kV變電所的檢查，發(fā)現(xiàn)110多處設(shè)備接地與接地網(wǎng)不通，或連接不良，這里既有變壓器、斷路器、也有隔離開(kāi)關(guān)、避雷器等，特別是有一座110kV變電所，發(fā)現(xiàn)110kV電壓互感器和避雷器間隔的接地與地網(wǎng)不通，35kV電壓互感器與避雷器間隔與地網(wǎng)也不通。這個(gè)變電所在此之前曾多次發(fā)生雷擊時(shí)燒壞斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器和套管，而避雷器不動(dòng)作。原來(lái)這個(gè)變電所的避雷器根本就沒(méi)有與主地網(wǎng)連接。在此種情況下即使避雷器動(dòng)作，也同樣會(huì)出現(xiàn)由于接地不良?xì)垑焊叨鴵p壞其他設(shè)備。造成上述情況的主要原因如下：
　　設(shè)備的接地引下線與地網(wǎng)焊接不良，焊接頭焊口長(zhǎng)度不夠，且大多為點(diǎn)焊，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕，從焊口處開(kāi)路。
　　接地網(wǎng)水平接地體的接頭處焊接不符合要求，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕形成電氣上的開(kāi)路。
　　變電所擴(kuò)建時(shí)沒(méi)有擴(kuò)建接地網(wǎng)，而是把新投設(shè)備的接地線直接接到電纜溝的接地帶。由于電纜溝內(nèi)陰暗潮濕，容易發(fā)生腐蝕，一旦電纜溝內(nèi)接地帶焊接頭因腐蝕斷開(kāi)，那么串接的設(shè)備接地就失去了與接地網(wǎng)的連接。
　　設(shè)備接地引下線的截面小，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的銹蝕，從地下銹斷。
　　有些設(shè)備接地引下線與設(shè)備外殼用螺絲連接，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間會(huì)銹蝕，在連接處由于生銹形成開(kāi)路。
　　一些設(shè)備通過(guò)混凝士基礎(chǔ)或構(gòu)架的內(nèi)筋接地，而這些基礎(chǔ)或內(nèi)筋在施工時(shí)又沒(méi)有進(jìn)行可靠的電氣連接和試驗(yàn)，從而造成了開(kāi)路。
　　有的早期變電所接地網(wǎng)的水平接地體因腐蝕已多處銹斷，更有甚者，有些變電所根本就沒(méi)有接地網(wǎng)。

　1.3接地引下線及接地體的截面偏小滿足不了短路電流的熱穩(wěn)定
　　經(jīng)檢查這種現(xiàn)象較為普遍，由于接地體或設(shè)備的接地引下線不能滿足短路電流熱穩(wěn)定的要求，在發(fā)生接地短路時(shí)，接地引下線往往被燒斷，使設(shè)備外殼上有較高的過(guò)電壓，有時(shí)會(huì)反擊到低壓二次回路，使事故擴(kuò)大。有的用戶就是因?yàn)樵O(shè)備的接地引下線截面不夠，在設(shè)備發(fā)生接地短路時(shí)，高壓竄入低壓回路，燒壞二次保護(hù)、控制電纜，使事故擴(kuò)大。造成接地引下線或主接地體截面不夠的主要原因如下：
　　設(shè)計(jì)時(shí)只考慮當(dāng)時(shí)電網(wǎng)的短路電流，沒(méi)有考慮到電網(wǎng)的發(fā)展，隨著接地短路電流增大，以致于設(shè)備的接地線已不能滿足熱穩(wěn)定要求。
　　設(shè)計(jì)時(shí)只考慮接地線的截面能滿足接地短路電流熱穩(wěn)定的要求，而沒(méi)有在壽命期內(nèi)作腐蝕校核。經(jīng)過(guò)若干年的腐蝕，接地線和接地體已不能滿足接地短路電流熱穩(wěn)定的要求。
　　有些變電所是經(jīng)過(guò)若干次擴(kuò)建而成的，對(duì)接地網(wǎng)或擴(kuò)建部分的接地引下線，在擴(kuò)建時(shí)僅考慮了新增部分，而對(duì)原來(lái)的地網(wǎng)和接地引下線沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行改造，以致于在一個(gè)變電所內(nèi)，有部分設(shè)備的接地線和地網(wǎng)符合要求，而又有一部分接地線和地網(wǎng)不符合要求，這在不斷擴(kuò)建的變電所存在此類(lèi)問(wèn)題較多。
　　對(duì)接地問(wèn)題重視程度不夠，如一些設(shè)計(jì)就沒(méi)有進(jìn)行接地短路電流的熱穩(wěn)定校核，而是套用圖紙，或者本著減少投資的前提出發(fā)，選用截面較小的接地線。
　　不按圖施工，因接地工程是一個(gè)隱蔽性工程，一旦施工完就不容易檢查，所以有的偷工減料，不按圖施工，在新建時(shí)留下事故隱患，這種情況在用戶變電所的接地工程施工中常見(jiàn)。
　1.4接地裝置的腐蝕問(wèn)題
　　接地裝置的腐蝕是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，變電所接地網(wǎng)最容易發(fā)生腐蝕的是接地引下線。由于腐蝕，接地線不能滿足接地短路電流熱穩(wěn)定的要求，或者形成電氣上的開(kāi)路，使設(shè)備失去接地。還有電纜溝內(nèi)的接地帶也容易發(fā)生腐蝕，尤其是各焊接頭。如果再串接有設(shè)備的接地引下線，則會(huì)造成若干設(shè)備或設(shè)備單元失去接地。

1.5水平接地體的埋深不滿足要求
　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水平接地體要埋深0.6m以下，可是通過(guò)開(kāi)挖檢查發(fā)現(xiàn)許多水平接地體埋深不足0.3m，有的甚至浮在地表。由于水平接地體埋深不夠，往往會(huì)造成以下一些不良后果：
　　接地電阻受季節(jié)影響，尤其受土壤干濕度影響較大，由于表層土壤容易干燥，所以造成接地裝置的接地電阻不穩(wěn)定。
　　由于水平接地體的埋深不夠，就影響接地網(wǎng)的均壓，在發(fā)生接地短路時(shí)，地面的跨步電壓較大，對(duì)巡視人員構(gòu)成威脅。
　　上層土壤的含氧濃度高，容易發(fā)生腐蝕，這也是水平接地體容易損壞的主要原因。

　1.6接地電阻超標(biāo)問(wèn)題
　　在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)有的變電所接地電阻超標(biāo)，接地電阻超標(biāo)主要有兩方面的原因，一是由于各種條件的限制，在變電所建成時(shí)接地電阻就超標(biāo)，這些情況一般發(fā)生在山區(qū)變電所等土壤電阻率較高的地方；二是由于腐蝕使接地網(wǎng)部分和主地網(wǎng)斷開(kāi)，由于腐蝕使接地體的電阻變大。

　1.7接地網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題
　　對(duì)地面的電氣設(shè)備，規(guī)程都明確規(guī)定了大小修周期，即使實(shí)行狀態(tài)檢修，也要定期檢查和測(cè)試設(shè)備的各種性能，如不能滿足要求就會(huì)及時(shí)安排大修或小修。但是由于接地裝置常被埋在地下，不便于檢查，也很少受到人們的重視，即使試驗(yàn)也僅僅是定期測(cè)量接地電阻，這樣就使許多接地裝置帶故障運(yùn)行，有時(shí)直到事故發(fā)生后，才引起重視。

　1.8其他問(wèn)題
　　比如接地體所用材質(zhì)問(wèn)題、設(shè)備的接觸電壓和微機(jī)控制系統(tǒng)的接地問(wèn)題。這些問(wèn)題也必須認(rèn)真對(duì)待，及時(shí)整改。

2變電所接地裝置的改造
　　一旦發(fā)現(xiàn)變電所的接地裝置有問(wèn)題后，就要進(jìn)行改造，根據(jù)所要解決的問(wèn)題，可以分為降阻改造、均壓改造、增容改造以及擴(kuò)建改造等方案。但無(wú)論采用哪種改造方案，都與以下改造措施緊密相關(guān)。

　2.1防腐措施
　　2.1.1主接地網(wǎng)的防腐措施
　　采用降阻防腐劑。降阻防腐劑為弱堿性，pH值為10，而大多土壤為弱酸性，pH值為6，故可減弱對(duì)鐵元素的腐蝕作用。
　　采用導(dǎo)電涂料和鋅犧牲電極聯(lián)合保護(hù)，這個(gè)方法是將接地網(wǎng)涂?jī)杀榈耐苛�，再連接犧牲陽(yáng)極埋于地下。采用導(dǎo)電涂料能降低接地電阻值，而且能使接地網(wǎng)的接地電阻變化平穩(wěn)，比一般接地網(wǎng)少投資50%，能保護(hù)40年以上。
　　不同的地域選用不同材料：腐蝕較嚴(yán)重的變電站應(yīng)選取銅材，腐蝕輕微的變電站宜選用鋼材。
　　采用無(wú)腐蝕性或腐蝕性小的土壤回填接地體，并避免施工殘物回填，盡量減小導(dǎo)致腐蝕的因素。
　　提高設(shè)計(jì)壽命，現(xiàn)在變電所接地裝置的設(shè)計(jì)壽命多為25～30年，顯得短了些。新建變電站接地裝置的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)提高到50～60年，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，一方面節(jié)省了接地裝置改造的投資費(fèi)用，另一方面也提高了可靠性。

　　2.1.2接地引下線的防腐措施
　　涂防銹漆或鍍鋅。它屬于一般的防腐措施。
　　采用特殊防腐措施。包括在接地體周?chē)�，尤其在拐彎處加適當(dāng)?shù)氖�灰，提高pH值；或在其周?chē)�包上碳素粉加熱后形成�?fù)合鋼體。另外，在接地引下線地下近地面10～20cm處最容易被銹蝕，可在此段套一段絕緣，如塑料等，以防腐蝕。

　　2.1.3電纜溝的防腐措施
　　降低電纜溝的相對(duì)濕度，使其相對(duì)濕度在65%以下，以消除電化學(xué)腐蝕的條件。
　　接地體涂防銹涂料，但目前的防銹涂料只能維持兩年左右。
　　接地體采用鍍鋅或熱鍍鋅處理。
　　改變接地體周?chē)�的介質(zhì)。其具體做法是在電纜溝施工中將接地扁鋼三面澆注到混凝土中，對(duì)于各焊點(diǎn)再作特殊處理，如打磨焊渣、涂瀝青或用混凝土覆蓋。這樣處理可保證在40年內(nèi)，電纜溝中的接地扁鋼不被腐蝕或僅有輕微腐蝕。

　2.2降阻措施

　　2.2.1充分利用自然接地體降阻
　　在接地工程中，充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)構(gòu)物以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻、節(jié)約鋼材以及達(dá)到均衡電位接地的有效措施。此外，在人工接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和施工中，為了充分發(fā)揮自然接地體的降阻作用，應(yīng)盡量減少人工接地體對(duì)自然接地體的屏蔽作用。
2.2.2外引接地裝置
　　當(dāng)距變電所1～2km以內(nèi)有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)外接地極來(lái)降低接地電阻。特別是一些變電所為了節(jié)約耕地，建在山坡上，土壤電阻率比較高。如江蘇盱眙縣110kV變電所的土壤電阻率高達(dá)1500Ωm，且下層土壤的土壤電阻率更高。通常變電所占地面積最大者不超過(guò)100×100m2，如想在所內(nèi)把工頻接地電阻降到合格值0.5Ω以下可能性極小。若在變電所1～2km范圍內(nèi)有土壤電阻率比較低的地方（ρ≤800Ωm），則可以在低電阻率的地方鋪設(shè)專門(mén)用于降阻的接地裝置，然后用2～3根水平接地體與變電所的人工接地網(wǎng)可靠的連接，起到有效的降低工頻接地電阻的作用。特別應(yīng)說(shuō)明的是，無(wú)論是專門(mén)用來(lái)降阻的外引接地裝置，還是外引連接線，其埋深都要達(dá)到1.2～1.5m以下；另外，連接線和外引接地裝置的截面還應(yīng)滿足要求，并做好防腐處理。如用1個(gè)外引接地裝置不能把接地電阻降到合格范圍，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)置3～4個(gè)引外接地裝置。
　　2.2.3采用深井式接地極
　　當(dāng)?shù)叵螺^深處有土壤電阻率較低的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用井式或深鉆式接地極把平面地網(wǎng)做成立體接地網(wǎng)。利用下層低電阻率的地層來(lái)降阻，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)又可分為如下三種情況。
　　當(dāng)土壤為均勻土壤，上下層的土壤電阻率ρ值變化不大，但地面由于受面積或地形的限制無(wú)法外延，只有向下發(fā)展時(shí)，可采用深井壓力灌降阻劑的方法建成立體接地網(wǎng)。這樣，流過(guò)大地的電流向垂直和水平方向擴(kuò)散，在均勻電阻率的土壤中呈半球形等電位面擴(kuò)散，充分利用電流垂直方向的擴(kuò)散分量，可將較大的電流引入地的深層。
　　當(dāng)土壤為不均勻土壤，土壤在垂直于地面的方向上分層，但下層土壤的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上層土壤的電阻率時(shí)，一般為地下有各類(lèi)金屬礦藏、石墨、煤等的土壤。這時(shí)可把豎井打到下層土壤內(nèi)，充分利用下層較低電阻率的地質(zhì)層來(lái)降阻。此外，為了充分利用下層較低電阻率的地層來(lái)降阻，應(yīng)多布置一些垂直接地極，并且接地極深入下層土壤的深度要大一些，但深井接地極也有互相屏蔽的問(wèn)題，布局時(shí)要盡量減少屏蔽。
　　土壤為不均勻土壤，但下層的土壤電阻率高于上層的土壤電阻率，這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)多為山區(qū)，上層為土壤，下層為巖石。這種情況下，因深井法打井的費(fèi)用要比水平接地體高許多倍，且降阻效果還沒(méi)有水平接地體的效果好，應(yīng)采用外延擴(kuò)網(wǎng)的辦法降阻。

　　2.2.4擴(kuò)網(wǎng)及設(shè)置水下接地網(wǎng)
　　如果條件許可的話，擴(kuò)大接地網(wǎng)面積和設(shè)置水下、水底、岸邊接地網(wǎng)是降低接地電阻最有效的常用方法。尤其是對(duì)于山區(qū)變電所，土壤電阻率一般比較高，地方又狹小，當(dāng)沒(méi)有辦法用擴(kuò)網(wǎng)來(lái)降低接地電阻時(shí)，應(yīng)優(yōu)先在就近的水中（井水、池水、含鹽量較大的河水）建立水下接地網(wǎng)。特別指出的是，對(duì)于水下接地網(wǎng)，當(dāng)水域?qū)掗煏r(shí)，首先應(yīng)盡可能增大占用水域的面積，其次才向水域的長(zhǎng)度方向發(fā)展；另外，水下接地網(wǎng)應(yīng)與自然接地體保持足夠的距離，以減少相互屏蔽的影響。
　　2.2.5填充降阻劑人工改善土壤電阻率
　實(shí)踐證明，人工改善接地裝置附近的土壤電阻率是降低接地網(wǎng)工頻接地電阻常用的有效措施。目前改善土壤電阻率的方法是換土法、工業(yè)廢渣填充法和降阻劑法。其中最常用的是降阻劑法，即在接地體周?chē)�埋置長(zhǎng)效固化降阻劑。

　2.3均壓措施
　　在高壓配電裝置的地面下，設(shè)置水平敷設(shè)的人工接地網(wǎng)，接地網(wǎng)的外緣閉合，網(wǎng)內(nèi)設(shè)置均壓帶；盡可能地將建筑物的鋼筋、埋于地下的金屬管道以及其他可利用的金屬結(jié)構(gòu)物等連成通路，且與接地網(wǎng)可靠連接。采用前一項(xiàng)措施，可將接地網(wǎng)內(nèi)的最大接觸電勢(shì)降低到（0.1～0.15）Uw（Uw為接地短路時(shí)產(chǎn)生的接地電位）；采用后一項(xiàng)措施，是為了造一個(gè)均衡電位接地系統(tǒng)，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)的電位差。
　　此外，為使接地網(wǎng)電位分布均勻，設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡量采用方孔接地網(wǎng)或不等間距接地技術(shù)，并嚴(yán)格保證施工質(zhì)量。
3結(jié)束語(yǔ)
　　綜上所述，變電所接地工程，是一項(xiàng)非常重要的系統(tǒng)工程，必須加以重視，統(tǒng)籌考慮，并認(rèn)真分析已發(fā)現(xiàn)的以及有可能存在的各種接地問(wèn)題；同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)具體的地形、地質(zhì)情況，綜合對(duì)比分析各種防腐、降阻措施在功能、成本以及運(yùn)行維護(hù)等方面的特點(diǎn)，從中選擇最優(yōu)方案，并靈活采取多種措施，將接地電阻降至規(guī)程規(guī)定，從而最終確保變電所的人身和設(shè)備安全。