變電所接地概念及對合格接地網的認識

變電所接地概念及對合格接地網的認識
在電力係統中，為了保證人身安全和電氣設備的正常運行，必須設有接地裝置。其中與土壤直接接觸的金屬物體稱為接地體或接地極，連接接地體和設備接地部分的導線稱為接地線。接地線和接地體組成接地裝置。接地有保護接地和工作接地。為保證人身安全，防止觸電事故而進行的接地，叫做保護接地。工作接地指的是為了保證電氣設備在正常或故障情況下，能可靠的工作所必需的接地，如變壓器中性點接地和避雷器接地等。
接地網作為變電所交直流設備接地及防雷保護接地，對係統的安全運行起著重要的作用。由於接地網作為隱性工程容易被人忽視，往往隻注意最後的接地電阻的測量結果。隨著電力係統電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故時有發生，因此，接地問題越來越受到重視。?
1 關於接地電阻的問題?
在《電力設備接地設計規程》（SDJ8-79）中對接地電阻有具體的規定，一般＜0.5Ω。在高土壤電阻率地區，當接地裝酌要求做到規定的接地電阻在技術經濟上不合理時，大接地短路電流係統接地電阻允許達到5Ω，但應采取措施，如驗算接觸電勢、跨步電壓等。根據規程規定，主要是以發生接地故障時，接地電位的升高不超過2 000V進行控製，再以接地電阻＜0.5Ω和5Ω進行要求。人們普遍認為，110kV變電所中，接地電阻值＜0.5Ω認為合格，＞0.5Ω就是不合格，不管短路電流有多大都不必采取措施，這是不合理的。
接地的實質是控製變電所發生接地短路時，故障點電位的升高，接地主要是為了設備及人身的安全，起作用的是電位而不是電阻，接地電阻是衡量地網合格的一個重要參數，但不是唯一的。
隨著電力係統容量的不斷增大，一般情況下，單相短路電流值較大，在有效接地係統中單相接地時的短路電流一般都超過4kA，從安全方麵講，不管在什麼情況下，都應該驗算地網的接觸電勢和跨步電壓。
當係統發生接地故障時，產生的接地短路電流經三種途徑流入係統接地中性點：經架空地線；經設備接地引下線、地網流入所內變壓器中性點；經地網入地後通過大地流回係統中性點，對地網接地電阻起決定作用的是短路電流。所以正確考慮和計算各部分短路電流值，對合理設計地網有很大的影響。?
110kV以上的變電所，線路架空地線都直接與變電所內出線架構相連。當發生接地短路時，很大一部分短路電流經架空地線分流，因此，在計算時應考慮該部分分流。發生接地故障時，總的短路電流是一定的，隻要增大架空地線的分流電流，就可減少入地短路電流，因此，降低架空地線的阻抗也是安全接地的一種方法。架空地線采用良導體，正確利用架空地線係統分流將會使地網更為有利。?
入地短路電流是總的接地短路電流減去架空地線的分流，再減去流經變壓器中性點的電流，計算下來，入地短路電流值相對比較小，由於接地電阻值R≤2 000/I所以接地電阻相應的允許值就比較大，對於一個給定的地網，其接地電阻基本確定：??
R≈0.5P/S??
式中：P——土壤電阻率；?
S——接地網麵積；?
R——接地電阻。?
從公式中可以看出，對實際的接地網麵積減少有很大的影響。?
2 關於接地裝置的設計問題?
2.1 土壤電阻率的測量工程?
土壤電阻率的測量是工程接地設計重要的第一手資料，建議提高測量精度。設計采用《設計手冊》中提供的計算平均電阻率的方法減少誤差。?
2.2 接地網布置根據接地電阻的估算公式??
R=0.5P/S??
地網麵積確定後，其接地電阻也就基本一定，因此，在地網布置設計時，應充分利用變電所的全部可利用的麵積，如果麵積不增加，接地電阻是很難減小的。
2.3 垂直接地極的作用?
在110kV變電所中，一般采用水平接地線為主，帶有垂直接地極的複合型地網。在獨立避雷針、避雷器的引下線處應敷設垂直接地極，加強集中接地，方孔地網縱橫向均壓帶相互交錯。?
2.4 接地網的腐蝕?
接地網的腐蝕狀況在80年代及以前的設計中，很少考慮到地網的腐蝕問題，由於地網腐蝕引起的事故屢有發生，如接地引下線斷開使高壓運行的設備處於無接地狀態，地下主網腐蝕斷裂使地網分割成幾塊，發生接地時使二次設備燒壞。另外，由於地網屬隱蔽工程,埋於地下不易檢查、修複，所以應當加大對地網腐蝕的調查研究，有利於係統的安全運行。對於一般的變電所地網的設計年限不應小於30年，對於重要樞紐變電所地網壽命應按50年考慮。?
3 關於地網材料?
常選扁鋼和圓鋼兩種，采用熱鍍鋅材料。地網的敷設深度易采用0.6m敷設深度對接地電阻的影響：目前，采用的地網是以水平接地線為主邊緣帶有垂直接地極的複合型地網。冬季垂直接地極大部分伸於下層非凍結土壤中，這時土壤結構可以等效為兩層電阻率不同的土壤結構，有研究表明，對於處於雙層土壤介質中的垂直電極，其各部分的散流密度與周圍介質的電阻率成反比，除了在電極尖端處。因此，在季節性凍土地區，采用這種帶有垂直接地極的複合型地網也將主要取決於地網的非凍結土壤。接地電阻應滿足一年四季變化的要求，實際上這很難做到，所以要合理的確定地網的埋設深度。?
4 接觸電壓與跨步電壓?
人站在發生接地故障的設備旁邊（相距0.8m），手觸及設備外殼，人的手和腳所接觸的兩點間呈現的電位差，稱為接觸電壓。?
人在接地短路點周圍行走，兩腳之間（跨距0.8m）的電位差，稱為跨步電壓。?
人體受電擊時，常常是在離設備較遠處接觸到被接地的與接地網同電位的設備外殼支架、操動機構、金屬遮攔等物件。當人工接地網地麵上局部地區的接觸電勢和跨步電壓超過規定值，因地形、地質條件的限製擴大接地網的麵積有困難，全麵增設均壓帶又不經濟時，可采用下列措施：在經常維護的通道、操動機構四周、保護網附近局部增設1～2m網孔的水平均壓帶，可直接降低大地表麵電位梯度；鋪設礫石地麵或瀝青地麵，提高地表麵電阻率，以降低人身承受的電壓，也可將瀝青混凝土重點使用。?
5 降低接觸電壓和跨步電壓的方法?
接地體形狀的選擇 最好采用以水平接地體為主的人工接地網，使水平接地體成為閉合環形。同時，在環形網絡內部加設相互平行的均壓帶，均壓帶的距離一般為4～5mm為宜。
在一般情況接地體的埋設深度＞0.6m，為降低接觸電壓和跨步電壓，要求水平接地體局部埋設深度＞1m，並應鋪設50～80cm厚的瀝青碎石地麵，寬度超出接地裝置2m左右。
6 關於降阻劑的使用?
近年來降阻劑在電力係統中得到了廣泛的使用。接地裝置的作用是對接地故障電流的擴散，起主要作用的是大地的散流性，而不是地網接觸的局部的土壤電阻率的降低，而降阻劑的主要作用是降低了地網接觸的局部土壤電阻率，是降低了地網與土壤的接觸電阻，不是降低地網本身的接觸電阻。?
7 接地引下線設計應注意的幾個問題?
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，不應於電纜溝中的通長扁鋼連接，因為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。帶有二次回路的電氣設備，為了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相連。另外還要加強主控室及弱電係統與地網連接的可靠性，不能夠使用鋼筋混凝土電杆中的預應力鋼筋作為主要引下線。?