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摘要：阐述了大型发电厂、变电所接地装置的电气参数，介绍了新行业标准中关于大型地网的主要观点，提出了评估大型接地网新的安全判据，以实例介绍了大型发电厂变电所接地网的改造和测试结果。
关键词：接地网；安全评估；地网测试
电力系统的电气事故中有很多与接地装置的缺陷有关。2005年7月20日太原供电局新店变电所10 kV开关柜爆炸起火，造成110 kV、220 kV系统接地，主变及主控制室设备全部烧损，因电压降低致使华北电网9台机组停运，电网周波曾一度降低至49. 38Hz。据了解，该变电所接地存在问题，其主控室与主地网间的连接电阻>10Ω。
1 有关接地规程
通常认为地网的接地电阻足够小(<0. 5Ω)即可保证安全运行。《SDJ8—79电力设备接地设计技术规程》中提到：大接地短路电流系统(中性点直接接地系统)中电力设备的接地电阻，当I>4 000 A时，可采用R≤0. 5Ω；高土壤电阻率地区接地装置的接地电阻值可以放宽到5Ω。同时还需考虑接触电势和跨步电势，施工后应进行测量并绘制电位分布曲线等措施。因变电所场区进行电位分布、跨步电压和接触电压测试的难度很大，现场工作人员更乐于只接受“接地电阻<0. 5Ω”一个指标。原苏联在制定电气设备安装规程76时认为：作为主要安全性的判据，规定接地体电阻的标准是不合理的。因为接触接地物体时，人体可能承受的电压和许多因素有关。计算也表明，在一定的条件下即使接地电阻>0. 5Ω时，接触接地体也是安全的。美国1976年的变电站安全接地导则中指出：变电站接地电阻低并不是安全的保证；接地系统总的接地电阻与最大的冲击电流之间不是简单的关系。导则强调了对接触电压和跨步电压的控制以及对转移电位威胁的克服。《DL /T621-1997交流电气装置的接地》中规定：“一般情况下，接地装置的接地电阻应符合R≤2000/I，若R≤2 000/I，可通过技术经济比较增大接地电阻，但须≤5Ω，且应做好其它措施如控制转移电位、接触电压和跨步电压等等。”即放宽了接地电阻的数值要求，强调从技术经济的角度以多项技术指标来综合评价和控制接地网的水平。
2 接地装置的安全评估
2. 1 评估方法
根据大量地网实测评估和新行标精神以及国内外接地技术的发展，对大型变电所接地网的安全评估，应该从接地网的接地电阻、场区电位分布、接触电压、跨步电压、接地引下线热稳定校验、不同电气设备接地引下线之间的电气连接性和电气设备的接地引下线的抽样挖掘等多方面的测量和检查来综合评判。
2. 2 大型接地网测试中的问题
1)接地网综合接地电阻的确定
a.电压辅助线的放设距离及测试方法。有关导则中提出放设距离≈2d(d为地网对角线长度)，且要根据土壤电阻率来选择测试方法。在实际中d的取值比较麻烦。作者认为电压测量线采用逐步放设，逐步测试的方法比较合理，绘出电位曲线，在曲线上找到平滑的一点设为参考零电位(电场的无穷远处)，这样得到的电位差比较准确。
b.读数精度。为在变电所强干扰下读到可靠有效的数据，通常是向地网中注入大电流，压倒干扰，但一般仪表的准确度及分辨率有限，误差很难控制。作者采用选频性能优异的测试设备，避开干扰，注入电流不超过5A，仪器分辨率足够高，能够得到可信和场区电位分布曲线包括接触电压(势)数据。
c.避雷线分流的影响。测试时将避雷线与地网断开比较麻烦。电厂地下的金属管路的分流影响也应考虑。作者通过罗氏线圈测出避雷线和金属管路的分流～30%。
2)电气设备接地引下线的热稳定校验我国1979年及以前的接地规程明确规定设备接地引下线热稳定校验的方法和公式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1987年电力部提出的反措中要求加大引下线截面及根数，东北电力公司提出高压电气设备采用双引下线，每根都要符合热稳定需要，电气设备接地引下线要直接牢固焊接到地网上等措施。但实际不少电厂和变电所设备接地引下线截面明显偏小，而且是单根。在设备接地引下线的热稳定校验计算中，接地故障电流持续时间的选取有争议，DL /T621-1997中规定该时间要大于或等于由继电保护确定的一些时间之和。1987年东北电力公司要求该时间取为2s，实际应用中有反应说偏大。选择接地线的原则计算分析后认为取为1 s比较合理。
3)设备之间电气连接性测试对多个电厂和变电所设备之间电气连接性测试(测试连接电阻)发现～10%的设备接地引下线与地网的连接存在问题，有的甚至没有连上。
4)变电所场区电位分布的测试若场区的电位不均匀，在变电所发生接地事故时可能危及控制电缆、操作电缆及计量电缆等的安全。电位分布曲线是接地网是否安全良好的重要判据，可根据它直观地看出整个地网的总体状况、地网边缘电场的畸变及地网带的位置。从逻辑上看，电位分布曲线涵盖了跨步电势和跨步电压。
3 大型发电厂变电所接地网测试及改造
对辽宁省本溪南芬变电所、营口盖一变电所、阜新电厂220 kV变电所、铁岭发电厂220 kV及500kV变电所等进行了地网测试评估，现介绍阜新电厂地网的检测及改造。
3.1改造前接地网的检查和测量
阜新发电厂220 kV接地网的测试项目包括:设备之间电气连接性测试、接地电阻、测试电流分流系数、场区的电位分布、接触电压、跨步电压等。测试数据表明，在接地网边缘处的电位分布曲线太陡，跨步电压较大；设备之间电气连接不良，连接电阻大多在100mΩ数量级。其老厂部分的电气设备的接地引下线截面严重不足，地网严重腐蚀。
3.2接地网的改造接地网的改造
设计采用了老接地装置基础上增设一套新接地装置的方案，注重设备接地引下线截面的热稳定校验、场区的电位分布均匀及对接触电压和跨步电压的控制，对变压器中性点、道路、电缆沟、氢管路、保护箱等独立箱体接地都做了慎重的特殊处理。
3.3改造后的测量
使用8000型接地测量装置对改造后的接地网进行了全面检测，其检测数据为:
①接地网的综合接地电阻为0. 19Ω，改造前为0. 247Ω；②场区进线的避雷线和热力管网接地电流的分流系数为0. 21；③场区的电位分布比改造前明显均匀，Emax由7. 47 V /m降到3. 7 V /m；④跨步电压和接触电压均小于规程规定值；⑤设备的接地引下线之间的电气连接性明显改善，最大值仅为26mΩ。可见该地网的改造是成功的。
4 结 论
接地网状况不良是很多重大电气事故的主要原因之一，须高度重视。大型接地网要求场区电位分布均匀，接地电阻不高，所有设备接地引下线之间电气导通性良好。测试应包括综合接地电阻(必须考虑避雷线及金属管路分流的影响)、场区的电位分布、接触电压、跨步电压、转移电位和接地引下线之间的电气连接性测量等内容，并在规定相应的指标。
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论文作者:杨凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/29
标签：变电所论文; 电压论文; 电位论文; 电阻论文; 场区论文; 测试论文; 地网论文; 《电力设备》2017年第23期论文;