摘要：接地网设计是否合理是保证变电所安全、可靠运行的重要因素。根据变电所周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途采取相应改进措施，才能最大程度的提高地网的可靠性，降低事故率，从而保证变电所设备的安全稳定运行。
关键词：变电所；接地网；问题；改造措施
接地网的重要性能就是保证人员的安全及机械的正常运行，但是接地工作很容易令人忽视，因为它是一项隐蔽工程，平时不被人所关注，对它的测定仅仅凭借观察电阻测量的数据。
一、变电所接地网存在的问题
1均压问题：
1）变电所接地网的均压不好，特别是横向电位分布不均，电位梯度较大，跨步电压超标，这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标，而忽略了地网的均压和散流。
2）变电所只是设备到哪里，水平接地带立连到哪里，或只用长孔地网很少用方孔地网，在加上敷设接地网的施工单位存在偷工减料，不按图施工所以接地网很不完善。
3）地网水平接地极埋深大部分不足，有的甚至浮在地表面，因此，由于地网均压不好，一旦发生接地短路就有可能引起局部电位升高产生高压向控制和保护电缆反击，使低压元件烧坏。
2设备与地网的连接问题
对于运行中的若干座变电所进行全面检查和试验，发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标，而是变电所内的电气设备与接地网的连接问题，在印度55MW工程发现110kV电压互感器和避雷器间隔的接地与地网不通，35kV电压互感器与避雷器间隔与地网也不通。这个变电所在此之前曾多次发生雷击时烧坏断路器、隔离开关、互感器和套管，而避雷器不动作。原来这个变电所的避雷器根本就没有与主地网连接。在此种情况下即使避雷器动作，也同样会出现由于接地不良残压高而损坏其他设备。造成上述情况的主要原因如下：
1）设备的接地引下线与地网焊接不良，焊接头焊口长度不够，且大多为点焊，经过长时间的腐蚀，从焊口处开路。
2）接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求，经过长时间的腐蚀形成电气上的开路。
3）变电所扩建时没有扩建接地网，而是把新投设备的接地线直接接到电缆沟的接地带。由于电缆沟内阴暗潮湿，容易发生腐蚀，一旦电缆沟内接地带焊接头因腐蚀断开，那么串接的设备接地就失去了与接地网的连接。
4）设备接地引下线的截面小，经过长时间的锈蚀，从地下锈断。
5）有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接，经过长时间会锈蚀，在连接处由于生锈形成开路。
3接地网的腐蚀问题
腐蚀的原因归纳起来有以下几种：
1） 接地网的水平接地体埋深不够，相关国标和行标规定水平接地体的埋深至少应达到0.6m，而在实际工程中发现有的水平接地体的埋深不够，有的甚至浮在地表，由于上层土壤含氧量高，加速了接地体的氧化，且上层土壤易受气候的影响，接地电阻值不稳定。
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2） 在扩建时，不扩建地网把电缆沟内的均压带作为设备接地的主要干线，由于电缆沟内的均压带长期运行在阴暗潮湿的环境中，特别是有些电缆沟长期积水，再加上未能定期的进行防腐维护，这就加速连接地的腐蚀，是造成设备或设备单元“失地”的主要原因；
3） 地网接头焊接质量差，有虚焊假焊或气泡存在;
4接地电阻问题
埋深不够，大多变电所接地装置埋深不够的工频接地电阻普遍满足不了R≤2000/I的要求，且未采取任何均压和隔离措施,这在多年运行的变电站中尤其突出. 其主要原因有:
1） 在原设计时电网容量较小,当随着电网的发展,电网容量迅速增大接地短路电流也迅速增大,接地网没有随之进行相应的降阻改造；
2） 接地网在施工时没有按要求铺设足够的水平和垂直接地体；
3） 接地体在地下经过长期的腐蚀，在接地体表面产生了一层铁锈层，影响了接地体与周围土壤的有效接触，使接触电阻增大；
5接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定
经检查这种现象较为普遍，由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时，接地引下线往往被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会反击到低压二次回路，使事故扩大。有的用户就是因为设备的接地引下线截面不够，在设备发生接地短路时，高压窜入低压回路，烧坏二次保护、控制电缆，使事故扩大。造成接地引下线或主接地体截面不够的主要原因如下：
1） 设计时只考虑当时电网的短路电流，没有考虑到电网的发展，随着接地短路电流增大，以至于设备的接地线已不能满足热稳定要求。
2） 设计时只考虑接地线的截面能满足接地短路电流热稳定的要求，而没有在寿命期内作腐蚀校核。经过若干年的腐蚀，接地线和接地体已不能满足接地短路电流热稳定的要求。
3） 有些变电所是经过若干次扩建而成的，对接地网或扩建部分的接地引下线，在扩建时仅考虑了新增部分，而对原来的地网和接地引下线没有及时进行改造，以至于在一个变电所内，有部分设备的接地线和地网符合要求，而又有一部分接地线和地网不符合要求，这在不断扩建的变电所存在此类问题较多。
二、变电所接地网存在问题的解决办法
1变电所接地网降低接地电阻
中小型变电所接地网面积往往受到周围场地的限制，特别是城市户内变电所布点困难，周围常有住宅、公共建筑等设施。此时可优先考虑深孔压力灌注接地。深孔压力灌注接地采用深井式垂直伸长接地装置，在水平接地网的基础上向大地纵深寻求扩大接地网面积，在垂直方向加大接地网尺寸，与水平接地网相连，形成立体接地网。这种方式有如下特点：①地中深层接地电阻稳定，不受季节变化；② 散流能力强，特别是对高频雷电电流作用明显；③金属材料不易氧化和被腐蚀。故正逐步被广泛采用。单根垂直接地极插入均匀电阻率的土壤时，其上流过的绝大部分电流分布在直接环绕接地极的土壤层中。因此可以为每条电流线都是从接地极出发，垂直其表面，并在电场的作用下以半球形向低阻抗土壤中扩散。单根接地体采用深孔分层压力灌注法，是在单孔成孔时，现场了解孔中的分层情况和岩石破碎情况，计算出孔隙率，再根据所需接地电阻值来考虑在所需压力的作用下降阻剂的填充范围。
2推荐采用铜质接地网替代镀锌钢
从变电所接地网存在的问题分析来看，材料腐蚀是导致问题的关键。因此，在土壤腐蚀性的地区采用性能优异的铜质接地网，可以避免镀锌钢质接地网腐蚀所引起的问题。我们就铜质接地网与镀锌钢质接地网性能差异展开分析：金属土壤腐蚀形式有微电池腐蚀、宏电池腐蚀、杂散电流引起的腐蚀和微生物腐蚀。影响金属土壤腐蚀的因素众多，影响较大的因素主要有土壤电阻率、透气性、含水量、含盐量、PH值、温度等。土壤电阻率对阴阳两极距离较远的异种金属宏电池的腐蚀速度起着决定性作用，电阻率越大，腐蚀速度越小。土壤含氧量也是金属腐蚀的一个重要因素，空气渗透是土壤中氧气的主要来源。而土壤的孔隙度、土壤结构、含水量都将影响土壤透气性能。在紧密的土壤中氧的传递相对困难，金属的阴极反应也随之减慢，在疏松的土壤中，反应速度则加快。土壤含水量越高，则含气量越低。土壤盐分除对电阻率有影响外，对腐蚀的电化过程也有影响，含盐量越高，土壤腐蚀性越强。
三、结语
综上所述，变电所接地网作为隐蔽工程具有一次性建设、维护困难等特点,在设计过程中,要从接地电阻与短路电流的关系、接地装置的比选、地网防腐措施、接触电势与跨步电压验算及合适的埋设深度等方面全面认识和把握接地问题。
参考文献：
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[3]杜小军.浅谈变电站接地网的若干存在问题及对策[J].甘肃电力技术，2014，（1）： 24-27.
论文作者:牟鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：变电所论文; 土壤论文; 设备论文; 地网论文; 电流论文; 电缆沟论文; 接地线论文; 《电力设备》2018年第31期论文;