摘要:对目前运行中500kV变电站接地装置存在的问题进行分析,针对普遍采用的外扩地网设计思路及接地网使用材料现状,由于接地装置的缺陷而造成的电力事故也屡有发生，所以，接地装置的设计问题已受到人们的普遍重视。从运行维护的角度进行分析,提出接地装置设计方面改进的方法及建议。
关键词:GIS变电站；接地装置;设计；问题；维护
引言：近年来,电力工程建设如火如荼,速度不断加快,变电站数量快速增加,而变电站的征地难度却越来越大。在经济相对发达地区,变电站的位置基本上规划在偏远山区或山坡位置,加上变电技术的发展,设备越来越先进,变电站面积越来越小。位于城区位置的变电站,目前基本上为气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulatedswitchgear,GIS)变电站设计。由于变电站所在位置电阻率比较高,占地面积小,变电站接地装置的设计、施工成为难题。为了提高GIS设备在具体应用过程中的合理性与科学性，电力企业需要对与该设备相关的维护管理工作进行深入的研究与分析，提高维护管理工作的有效性与科学性。
一、GIS变电站接地装置降阻的处理
在相关的接地装置设计、施工规范中规定,敷设引外接地网或向外延伸接地体,是在高土壤电阻率地区接地电阻值很难达到要求时,采取的一个比较直接的措施,然而综合考虑降阻效果、运行、维护、征地赔偿、降阻后站外接地网运行维护管理等因素的制约,建议此方法应谨慎使用或不用。事实证明,外扩接地网带来了许多难以预见的麻烦,包括运行以后的测试、开挖检查、维护。由于是变电站征地红线以外,在目前经济高速发展,征地困难,土地供应严重不足的情况下,应尽量少考虑采用外扩接地网方式。设计的原则应重点放在变电站已有征地红线以内,优先考虑深孔(井)、电解离子接地极、多层接地或深井爆破等施工方法和措施。综合考虑地形、地貌,特别可利用进站道路所占有的位置进行一系列的论证,以确保接地装置的设计、施工的合理性,运行可保年限应超过主设备的运行年限(30年)。
在新颁布的电气装置安装接地装置施工及验收规范中,综合考虑接地体腐蚀和锈蚀,由于钢接地体抗腐蚀能力比较差,即便是钢材热镀锌后腐蚀性能也一般。目前,我国接地装置已普遍采用热镀锌钢材,在最新的接地装置施工及验收规范中提出,腐蚀比较严重地区的接地装置,可考虑加大截面或采用阴极保护等措施。
目前,使用铜质材料有逐渐增多的趋势,特别在经济相对发达的地区,如珠江三角洲、长江三角洲、北京、上海等地越来越普遍使用。当然,对于采用热镀锌钢材还是铜接地材料是有争议的,特别是从必要性和投资方面考虑。国内外各种文献对此有相关的论述,特别在材料的热稳定性、土壤对金属导体的腐蚀性、导体的导电性以及成本来源等方面都有过比较。在此，主要从运行维护的角度分析500kV变电站采用铜材或镀铜钢棒接地网的必要性。
二、GIS变电站接地装置降阻的设计建议
对于GIS变电站，目前基本上还是采用传统的设计方式和材料。对此,笔者认为:
（1)作为传统的热镀锌钢材接地网,由于防腐性能一般,使用的年限一般不超过10年,而且需定期维护,改造工作量大,在运行变电站中进行接地网检查、改造,人身、设备安全问题相当突出。作为铜接地网或镀铜钢棒接地网,由于防腐、抗腐能力很强,耐腐性是钢材的10倍左右,是镀锌钢的几倍,寿命至少30年以上,按照接地系统的寿命应不小于地面主要设备寿命的设计原则,基本不存在接地网改造问题,可以做到免维护、长期、可靠、稳定运行。
（2)考虑设备、材料一次性投资方面,铜材接地网的一次性投入比传统接地系统要多些。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在投资控制方面,应该做好全面的分析。接地网不同其他电气设备,其改造工作难度大,对运行设备的影响大,特别是改造过程中的安全问题,材料选择更应优先考虑运行长期性、可靠性方面的问题,而不能重点考虑投资问题。
（3）在土壤电阻率相对较低的地区,接地网接地电阻值容易满足要求,但腐蚀问题比较突出。此时如考虑采用铜材接地网,综合考虑其他防腐措施,由于不用考虑降低接地电阻措施,变电站接地网综合造价一般不算高。而在接地装置腐蚀问题比较严重的地区,如果考虑加大截面或采用阴极保护等措施,综合考虑一次性投资、运行维护的难度、定期开挖检查的安全性、接地网寿命、改造费用等,则无论从技术还是经济方面,铜接地网的使用无疑是值得优先考虑的。
（4）在电力系统中,接地装置的重要性不言而喻,而其投资在每项输变电工程中所占的比例并不算高。综合考虑变电站接地网运行、改造问题，GIS变电站接地网的典型设计及相关设计思路应有所改变,相应材料的选择应予以改变,典型设计推荐方案及费用也应相应修改。
三、GIS变电站接地装置运行存在问题
GIS变电站接地装置设计中如何综合考虑各种制约因素,如何深入评估接地装置设计的合理性,如何有效管理外扩接地装置成为一个难题。
GIS变电站的建设越来越普遍,为了节省投资,按照传统设计思路及方法,变电站接地网均采用热镀锌钢材,在常规敞开式户外变电站中,接地网的改造、定期检查难度不大,而对于GIS变电站,接地网的检查、改造将是一个很大的难题。根据规程要求,热镀锌钢材接地网一般6～10年需开挖检查,对于GIS变电站,由于全站基本上是钢筋混凝土结构基础地面,整个接地网深埋建筑物及站内环形路底下,对于今后的接地网维护、开挖、改造难度相当大,而一般室内GIS变电站的周围都有民居,接地网改造更是改无可改。考虑到运行中架空地线、10kV电缆的分流作用,接地网改造的安全施工以及改造前后接地网的接地电阻值的测试准确性将成为难题,设计中接地网的材料选择成为关注的问题。
四、变电站GIS设备实际操作的维护
GIS设备广泛应用于我国电力系统中，该设备的管理与维护也在不断发展的过程中体现出鲜明的专业化与精细化特点。对于处于运行状态下的GIS设备，该设备内部所置入的变电系统能够对电阻、电压以及电流等方面的情况进行分析，自动控制线系与子系统之间的电流差值，可能自动检验开关绝缘性问题，将GIS设备自检与外部人工检测的方式有机结合起来，能够提高系统电流管理与控制的有效性。
结束语：
在变电站的接地网设计中，建议应尽量少采用外扩地网的设计思路和原则，优先考虑增长垂直接地极长度、深孔、斜井接地极、电解离子极、敷设接地增强材料的等方式来降低接地电阻。综合考虑各种运行维护因素，建议在500kV变电站的接地网设计中均采用铜接地材料,以保证变电站设备及接地装置长期、可靠、稳定运行。GIS设备具有较高的稳定性和可靠性，其在变电站中发挥着重要作用，若GIS设备发生运行故障，往往会影响整个变电站的安全性，所以应加强GIS设备运行维护，做好GIS设备故障处理，为GIS备良好地运行奠定基础，提升变电站的运行质量，促进电力市场的发展。
参考文献:
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[3]变电站接地网设计、改造及降阻技术培训班资料汇编1广州:广东省电网公司工程部,电力科学研究院,2017:185-2271
论文作者:高翔,,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
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