（中电投电力工程有限公司沁阳项目部）
摘要：发电厂电气接地系统主要由一次主地网、二次地网、防雷接地、工作接地、保护接地、防静电接地、屏蔽（抗干扰）接地等组成，是机组运行期间人身及设备安全的重要保护屏障，接地系统的安装质量直接关系到机组能否长周期安全、稳定运行。预防电气系统因无接地、接地不良、非正常接地等原因导致的电力设备故障及损坏事故必须在机组安装、调试阶段进行全面检验，接地系统的可靠性、规范性是机组移交投产后、机组达标投产、安评、创优评价等各个阶段的重要考核项目。本文通过对以往自身参建过的电厂安装、调试过程中发现的电气接地施工常见问题进行总结，对发电厂电气接地安装的质量控制要点进行简要概述，以供同行参考。
关键词：发电厂 接地系统 继电保护接地 抗干扰接地 质量控制
1．引言
发电厂中的高耸构建筑物（如冷却塔、烟囱、主厂房屋顶、锅炉钢构架、开关站钢构架等）、厂区内安装的独立避雷针，易燃易爆品存放厂房、储罐及连接的管道，发电机及引出线、主变、高压厂变、起动／备用变、开关站设备、母线、厂用电系统设备、继保盘柜等电气设备、电缆屏蔽层、PT（CT）中性线等都需要可靠接地。按照以上接地细部用途划分概述为五项：一是防雷接地，可以将雷击大电流通过避雷接地引线引接至大地，保障人身及设备不受雷击伤害；二是保护接地，预防带电设备（漏电）金属外壳带电引发触电事故、预防PT备用出口端子短路、CT备用出口端子开路造成设备损坏事故，接地线可以将电流引接至大地，保障人身安全；三是工作接地，为系统电压或信号电压、电流提供一个稳定的零电位的参考点，也称为系统地或信号地（如变压器中性点、发电机中性点、PT（CT）中性点等）；四是继电保护接地，预防高电压、大电流产生的电磁干扰造成保护误动，如保护屏柜内的等电位接地、DCS设备的独立接地、电缆屏蔽层接地等；五是防静电接地，预防静电造成火灾、爆炸事故，如化学危险品库（燃油、氢站、氨区等）大门前安装的防静电接地球、储罐外壳接地、管道法兰跨接地等。其中防雷接地、保护接地、工作接地、防静电接地可总体归类为电气设备一次接地，继电保护接地归类为电气二次回路抗干扰接地。任何一种接地失去都会给机组、设备、人身造成不可预知的影响和后果，所以电气接地系统安装在整个电厂施工中是一个尤为重要的施工项目。
2．电气接地安装常见质量问题
2.1电气设备一次接地常见质量问题
1）接地线及导体材料错用，接地线及导体的材质及截面型号不符合设计、规范要求。
2）对接地装置施工中防机械损伤、防腐蚀问题重视不够，接地网（接地线）断接。
3）接地体(线)连接不正确，在一个接地线中串接了几个需要接地的电气设备，直接接地的变压器中性点没有采用专用的接地线。
4)独立避雷针没有设独立的集中接地装置，或该接地装置与主接地网的地下连接点至其它主接地网的地下连接点的距离不符合规程和设计要求，避雷针接地少于两点。
5)土建二次开挖造成接地装置破坏，没有及时修复验证就回填，接地网（接地线）断接。
6)接地线与设备连接不牢固，在试运过程中因处理缺陷拆除后未按要求及时恢复，接地线丢失后未及时补装。
7）冷却塔、烟囱等高耸构建筑物避雷接地引下线与地网连接处未预留断开检测点，不便于后期运维人员定期检测接地导通电阻。
8）发电机出线罩、GIS开关站PT设备未单独进行两点接地。
9）燃油系统管道、氢管道、氨管道法兰未做防静电接地跨接。
10）就地机务成套设备的电控柜、端子箱漏接地。
11)接地线螺栓连接未按照规范要求加装防松垫。
12)接地标识遗漏、接地标识不规范，不便于后期运维人员监测。
2.2电气设备二次接地常见质量问题
1）等电位接地网与主地网多点连接（应是一点连接）。
2）等电位接地与普通保护接地未进行有效区分隔离，接地用户混淆串接、错接。
3）PT、CT的出口中性接地多个并接（压接一个鼻子），未进行单独接地。
4）PT、CT二次侧备用端子未进行短接接地。
5）动力电缆带铠装、屏蔽层的未进行两端引接接地。
6) 动力电缆电缆终端头处铠装、屏蔽层接地穿过电流互感器后接地。
3.电气接地安装质量控制要点
现以焦作丹河电厂2×1000MW机组工程为例，对接地装置的施工、控制重点做以简要介绍。
3.1电气设备一次接地
1）主接地网施工
a.厂区接地网由水平接地体及垂直接地体组成，接地网主干线埋设深度至少应达到冻土层以下-0.8米，保证达到设计要求的深度。
b.接地扁钢的焊接应采用搭接焊，焊接长度不小于扁钢宽度的两倍，至少焊三个棱边。焊缝应平整不间断，无气泡，夹渣，咬边和未焊透等现象，并消除焊缝处焊渣。热镀锌扁钢焊接时将破坏热镀锌层，应在焊痕外100mm内做防腐处理。在做防腐处理前，表面必须除锈并去掉焊接处残留的焊药。在焊接区域外侧100mm范围内，涂刷两遍防腐沥青漆且涂刷边缘应整齐无毛边。
c.接地线在穿过墙壁，楼板和地坪处加装钢管保护套，有化学腐蚀的部位采取防腐措施。
d.接地线规格、型号、敷设路径应符合设计要求，施工完毕后测量的接地电阻符合设计要求。
e. 接地网外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形状，圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半（弯曲半径大于3米）。地下接地干线跨越建筑物的出入口、道路处，均做帽檐式均压带。
f.主厂房及辅助车间室外干线按照设计要求一般采用-80×8以上的热镀锌扁钢，主厂房及辅助车间室内接地干线按照设计要求一般采用-80×6以上的热镀锌扁钢，临时接地端子和设备接地采用-40×4的热镀锌扁钢；发电机和高压电机的接地引线均采用-80×8的热镀锌扁钢。地上部分的接地干线与地下部分接地网通过多点连接。电缆沟道内预埋的扁钢或其他埋件应就近与主接地网可靠连接，电缆桥架每隔20～30米采用-80×6的热镀锌扁钢就近与主接地网可靠连接。电缆桥架连接部位采用两端压接镀锡铜鼻子的铜绞线跨接，跨接线截面积不小于4mm2；所有电缆管接地在电气上应连续，且至少有一点可靠接地。
g.接地网施工完成后应分区域验收，并填写分项工程验评表和隐蔽前检查签证单，经自检合格后及时通知监理和建设单位进行隐蔽前检查、验收和签证。
2)防雷保护接地
a.直击雷过电压保护, GIS 500kV开关站架构及主厂房A列柱设置避雷针，这些避雷针对开关站500kV设备及主厂房A列外变压器场地的电气装置和设施进行直击雷保护。冷却塔、烟囱顶部设置避雷针进行直击雷保护，燃油泵房、供氢站、氨区等设置独立避雷针进行直击雷保护。避雷针均设置独立接地装置，不与主接地网连接。建构筑物顶避雷针与环形避雷带可靠连接，独立避雷针两点接地。
b.雷电侵入波过电压保护，为了防止线路雷电侵入波侵袭而损坏主变压器和开关站设备，开关站每回出线、每台主变压器高压出线端均设置一组氧化锌避雷器；起动／备用变高压出线端和发电机出口均设置一组氧化锌避雷器。10kV真空断路器和F+C回路柜装设组合式氧化锌避雷器作为操作过电压保护。
c.感应雷电过电压及防静电接地保护，为了防止感应雷电过电压和静电感应产生火花，氢气、输油、输氨管道，每隔20～25米重复接地一次。在管道的法兰处采用40×4的热镀锌扁钢或50mm2黄绿线作跨接接地。
d.避雷器接地线以最短的距离连接至地下接地干线，并避免弯曲。
e.避雷针与接地引下线的连接必须焊接，应有两处与接地体对称连接。避雷针的引下线及接地装置的紧固件均使用热镀锌螺栓连接。
f.独立避雷针设独立的集中接地装置，该接地装置与主接地网的地下连接点至35kV及以上设备与主接地网的地下连接点的距离符合规程和设计要求（不小于15米）。独立避雷针的接地装置与接地网的地下距离不得小于3米。
3）电气设备接地
a.发电机本体、发电机出线罩、离相封闭母线、共箱母线、直接接地变压器中性点、变压器外壳、所有500kV开关站内一次设备、10kV厂用配电装置、380V低压厂用配电装置和10kV电动机等必须通过至少两条独立的热镀锌扁钢直接连接到接地网，并且保证两根接地引线与主接地网的不同干线连接。容量大于75kW的低压电动机或100kVA的静态装置也应经过两个接地通道接地；容量小于75kW的低压电动机、100kVA的静态装置或380V及以下电压等级的设备经过1条接地导体直接与主接地网连接。
b.电动机的接地采用热镀锌扁钢引接，设备接地点与接地线连接采用多股裸铜线（或专用多股绝缘护套铜线）压接铜质接线端子过渡，以便于设备检修拆卸。采用铜线时，其截面应满足与接地扁钢等效截面的要求以及GB50169-2016 4.3.11规定。接至电气设备上的接地线，采用热镀锌螺栓连接，用螺栓连接时应设防松螺帽或加装弹簧垫圈，螺栓连接处的接触面处理应符合规范要求。
c.中性点柜的金属底座及外壳、封闭母线外壳、直接接地的低压厂用变压器中性点接地端子、避雷器接地端子等设备需采用专门接地线接地。
d.电气设备的接地采用黄绿接地软线或扁钢硬连接方式连接,但要保证横平竖直，便于拆装维护，电气装置的每一接地部件应以独立分支线接于接地体或接地干线上，禁止数个部件串联。
e.接地扁钢必须在不妨碍检修、不妨碍通道处引出，距离地面高度统一；每一处设备接地线必须在软线连接处往下均匀规矩涂刷50mm～100mm宽度的标志漆，宽度相等的黄色和绿色相间的条纹标识，涂刷边缘应整齐，无毛边。统一每处涂刷5道以上，每根接地体引出端的直角必须打磨成对称的圆角。
f.当电缆穿过零序电流互感器时，电缆头的接地线应通过零序电流互感器后接地，由电缆头至穿过零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘。
3.2二次回路与抗干扰接地质量控制要点
发电厂二次设备如果没有良好的接地系统，极易受到其他一些强负荷或强干扰信号的干扰，而造成保护误动或拒动。电厂调试和分部试运过程中，曾发生DCS监控系统操作“死机”、“保护误动或拒动”等情况，究其原因是因为受到了一些空间磁场强干扰信号或其他谐波的干扰。
发电厂应根据开关场和一次设备安装的实际情况，应敷设与厂、站主接地网紧密连接的等电位接地网。等电位接地网应满足以下要求：应在主控楼、保护室敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱、变压器就地控制箱及端子箱、发电机出线就地端子箱等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。
发电厂继保盘的接地采取了逻辑接地（电子计算机）、信号接地（电子设备）、屏蔽接地与功率接地、安全接地在保护盘柜下电缆夹层处分开设置、分开连接的方法。在电缆夹层处安装等电位接地网，逻辑接地、信号接地和屏蔽接地通过绝缘导线均接在等电位接地网上，再通过绝缘电缆引接到零米电气主接地网在电缆竖井处可靠连接；功率接地和安全接地（如盘柜外壳）则直接接在继保盘柜旁的接地干线上。通过实践证明，此种连接方式对抗干扰效果良好。
继保盘和电子计算机的接地方法：
a.在主（网）控制楼电子设备室内安装的电气保护盘柜，保护盘柜下一般布置为电缆夹层或防静电地板，在电缆夹层或防静电地板中设置一圈与大地绝缘的等电位接地网，按屏柜布置的方向敷设成“目”字型结构，敷设40×4的裸铜排（截面不小于100mm2），将该专用铜排首末端连接，形成保护室内的等电位接地网（见下图），使用支持绝缘子安装固定在楼板下电缆夹层内的电缆桥架立柱适当高度上，或者静电地板下盘柜基础立柱槽钢适当高度上，该等电位接地网在此处应与地绝缘。
等电位接地网连接示意图
b.保护室内的等电位接地网与厂、站的主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择在电缆竖井处。为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于50 mm2的铜缆（排）构成共点接地。即分别沿电缆桥架敷设至零米主接地网在电缆竖井处可靠连接。
c.一般情况下，电气保护盘柜的制造厂均在盘柜下部安装两条25×4 mm2 的裸铜母排，一条直接用螺栓固定在盘柜底部（以下简称接地铜排1），与盘柜有金属性接触。另一条安装在已固定在盘柜底部上的绝缘子上（以下简称接地铜排2），其与盘柜金属部分绝缘。
d.保护盘柜的基础槽钢应与由主接地网引上的接地干线可靠焊接且不少于两点，每块盘柜底部的接地铜排1应与基础槽钢、与盘柜壳体上安装的接地螺栓可靠连接（安全地），并用截面不小于4mm2的多股铜线与接地网直接连通，各盘的专用接地铜排1互相连接成环。
e.保护盘柜中所有静态保护和控制装置均应用截面不小于4mm2的多股绝缘铜线和接地铜排2相连，接地铜排2再通过截面不小于50mm2的绝缘铜芯电缆与盘柜下面的等电位接地网相连接。
f.沿二次电缆的沟道敷设截面不少于100 mm2的裸铜排（缆），构建室外的等电位接地网。
g.弱信号线不得和有强干扰（如中间继电器的线圈回路）的导线相邻近。
h.在进行控制电缆接线时均应将所有用于保护和相关二次回路的屏蔽电缆的屏蔽层引出（应使用黄绿色的绝缘BVR导线），并最多不超过5根导线压接在接一个铜鼻子上，接在接地铜排2上。控制电缆金属屏蔽的接地方式应符合下列规定：
保护及相关二次回路和高频收发信机的电缆屏蔽层应使用截面不小于4 mm2多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。
在开关站内的断路器、隔离刀闸、和电流、电压互感器及变压器等设备的二次电缆应经电缆管从一次设备的接线盒（箱）引至就地端子箱，并将电缆管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。在就地端子箱处将这些二次电缆的屏蔽层使用截面不小于4 mm2多股铜质软导线可靠单端连接至等电位接地网的铜排上。
计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜用集中式一点接地。
用于集成电路型、微机型保护的电流、电压和信号节点引入线，应采用屏蔽电缆，屏蔽层在开关站与控制室（或网控楼继保室）同时接地。
不允许用电缆芯两端同时接地方法作为抗干扰措施。为避免由于地电位差烧毁电缆，应保证电缆两端为同一地网，且与大地接触良好。
电流互感器及电压互感器的二次回路必须分别有且只能有一点接地。
当电磁感应的干扰较大时控制电缆屏蔽层宜采用两点接地，静电感应的干扰较大时可用一点接地，双重屏蔽或复合式总屏蔽宜对内外屏蔽分用一点或两点接地。
导线屏蔽层的接地线截面面积，应大于屏蔽层截面面积的2倍，接地线的连接应确保电气接触良好。
4.结束语
文中所记录的施工方法和安装形式，均来源于实际发生，且已经过实践检验。设计单位在进行设计时，均进行了多方面的综合考虑，符合国家规程规范、标准要求。发电厂电气接地接地系统的可靠性是机组能否长周期安全、稳定运行的重要保护屏障。预防电气系统因无接地、接地不良、非正常接地等原因导致的电力设备故障及损坏事故必须在机组安装、调试阶段进行全面检验，本文通过对自身参建过的电厂安装、调试过程中发现的电气接地施工常见问题进行总结，对发电厂电气接地安装的质量控制要点进行简要概述，以供同行参考。
参考文献:
[1]《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2016
[2]《交流电气装置的接地设计》DL/T 621-1997
[3]《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065-2011
[4]《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
[5]《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全[2014]161号)
作者简介：邓威（1986.11.05—），男，32岁，大学本科毕业，工程师，中电投电力工程有限公司沁阳项目部
论文作者:邓威
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：电缆论文; 接地线论文; 电位论文; 屏蔽论文; 截面论文; 避雷针论文; 电气论文; 《电力设备》2019年第1期论文;