摘要：电力工程中的接地网设计及施工在提高接地网的使用寿命、降低接地工程造价的同时应保证接地系统的可靠性、导电性、稳定性、耐腐性。在部分变电工程建设时，由于当地的地质条件较差，土壤电阻率较高，而征地面积受限的条件下，常规化的地网设计已不可行，本次以某变电工程建设为例，通过采用电解离子接地系统的方案解决了上述问题。
关键词：变电工程；电解离子；接地系统；应用
1、前言
随着各地区经济的快速发展，各地区用电规模的日益增大，导致发生设备故障时流入变电站接地系统的短路电流随之变大，因此变电站接地系统屡次出现安全故障。鉴于接地电阻是变电站接地系统安全性的决定性指标，本文提出了电解离子法在变电站接地系统降阻中的应用措施。
2、变电站接地系统简介
2.1接地系统的概念
接地系统是由接地金属电极相连接而构成的一种网状结构的接地电极，通常深埋于地下，其主要功能是对变电站起到保护作用，当变电站附近产生雷电或变电系统出现电路故障时，接地系统能迅速将过载电流导入地下，避免过载电流损害变电站的设备或对变电站工作人员造成危害，以保证变电系统能正常运行，接地系统不仅应用于变电站，在电信、通讯、建筑等行业也被广泛使用，接地系统通常以接地网的形式存在，不同行业对于接地系统的要求不同，有的行业需要的接地系统是一个较大而且复杂的接地网，有的行业却只需要一个小而且简单的接地电极，针对于不同行业接地系统有不同的构成。
2.2接地系统的组成及分类
接地系统是一个整体，其中包括大地、接地电极、接地线和被接地体，这四个组成元素缺一不可，共同配合才构成一个完整的接地系统。大地相当于一个参考平面，假设大地为零电荷，大地表面的所有事物都具有电荷，而变电站的设备都具有高电荷，如果系统电路出现故障，则会产生大量过载电流，这时大地可以吸收过载的电流，起到保护电路的作用；接地电极是将过载电流导入地下的介质，一般由金属管插入地下，起到将过载电流导入地下从而保护变电站设备和人安全的作用，接地电极的材料一般选用铜管，其内部装有电解离子化合物等；接地线是连接被接地体和接地电极的金属导体，和接地电极共同被称为接地装置，接地线、接地电极和被接地体三者连接构成一个回路，缺少接地线，接地系统将不能正常工作；被接地体是一个较为宽泛的概念，它包含大地上的一切金属导体，比如变电站的金属接地网，机械设备的金属外壳等，当设备产生故障时，被接地体能将故障电流直接导入大地，防止因故障电流造成的危害，被接地体对于设备的保护具有重要的作用。
3、电解地极降阻的工作原理及特点
3.1电解地极降阻的工作原理
电解地极降阻技术是将电解离子化合物装入铜管或者铜合金中制成电解地极，用来降低变电站接地系统的电阻，铜管中含有电解离子化合物，每根铜管相当于一个电解离子接地极，铜管上有呼吸孔和软铜线，呼吸孔用于输出电解离子，使其进入铜管周围的土壤，软铜线用于连接每个电解离子电极，使其共同作用，铜管主要有两个作用，一是作为电解离子化合物的载体，保护电解离子化合物，提高其使用寿命，二是铜具有良好的导电性能，使用铜管作为载体可以提高电解地极的导电性。当铜管插入地下时，铜管上的呼吸孔吸收周围土壤中的水分发生潮解反应，铜管内的电解离子化合物晶体潮解后形成电解质溶液，释放出大量的电解离子，电解离子通过铜管上的呼吸孔渗入周围土壤中，使电解地极周围的土壤具有良好的导电性，由于电解离子的活性较低，释放速度较慢，所以电解地极可以工作较长一段时间，保证了周围土壤在一定时间内的低电阻率，达到了降阻的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电解地极技术可以改善接地系统周围的土壤湿度、电解离子含量，对金属设备的防腐也有一定的作用，电解离子电极与土壤直接接触，吸收土壤中的水分后发生潮解反应，可改变周围土壤的电阻率，使周围土壤中的离子在一定的时间内达到动态稳定的状态，保证了电解地极的使用寿命。
3.2电解地极降阻的特点
电解地极降阻法的应用十分广泛，主要具有如下特点，电解地极接地系统的主要构成部分都深埋在地下，占地面积较小；电解地极降阻法所有的构件都是固定的，安装过程也具有规范性，施工简单；电解地极的接地系统比其他降阻系统性能好，深受大多数变电站的青睐；采用电解地极法对变电站周围的环境要求较低，在恶劣的土壤中或岩石层中也能正常工作，相比其他的降阻法应用面较广泛；电解地极降阻法使用的材料较稳定，使用寿命较长，一般长达十年；电解地极工作中会释放大量的电荷，久而久之，会使周围的土壤受到一定影响，这种影响会抑制电解地极的正常工作，因此，定期向变电站周围添加电解回填土，以保证电解地极的正常工作；电解地极的工作周期一般为一年，使用电解地极后接地电阻每天都会下将，一年左右的时间变电站周围的电阻会降到最低。
电解地极降阻的原理是铜管内的电解离子通过呼吸孔吸收土壤中的水分，发生潮解，形成电解质溶液，释放大量电解离子到周围的土壤中，使附近土壤保持高电导率，降低电阻，这种降阻方法容易受到周围土壤含水量的影响，电解地极降阻一般与变电站的电网相连，且电解地极电阻法仅适用于小范围内的降阻，对于大型接地网的降阻效果不明显，若周围土壤中的水分较高，电解地极铜管中的电解离子化合物可能与周围接地网发生电化学腐蚀，使变电所接地电网或其他金属受到腐蚀，从而降低了变电站接地电网的使用寿命。
4、电解地极降阻的具体方法
电解地极应设置在接地网的边缘，一般要求其间距不得低于10米，如果间距过大，电解地极的效果会受到影响，在变电站周围安装电解地极的间距需视实际情况而定，如果现场情况无法保证这一要求，可根据现场的地形和位置对其调整间距。电解地极顶面埋在地下的深度应该在700mm以上，一般设定的埋深为一米，如果离地面太近，容易受地表环境因素影响，而加速地极的腐蚀和损坏，降低其使用寿命，如果埋得过深，电解地极与地面上被连接体的连接较为困难，导电性能可能会降低，除此之外，还要保证电解地极埋在冻土层以下。常用镀锌角钢与电解地极两端相连并打入地沟中，镀锌角钢的长度一般为2米，实际长度要求视地形而定。每套电解地极与变电站接地网之间一般采用不小于40×4的扁钢或软铜线相连，使其形成回路。
为保证电解电极埋入土中后的低电阻率，需要定期对电解电极附近的土壤进行处理，具体做法是将一种特殊的银电解地极混入回填土中，对于土壤电阻率高或者常年干燥的区域进行处理，由于这种银电解地极的成本较高，所以使用时要控制其用量，银电解电极回填土对于土壤低电阻率和干燥具有明显的作用，因此定期处理电解电极周围的土壤对于保证土壤周围的低电阻率具有良好的效果。
5、结语
随着电力系统的发展，电网的规模越来越大，对接地系统的要求也越来越高，因此变电站接地系统的降阻就变得十分重要，想要做好变电站的降阻工作，首先要了解接地系统的组成及相关性质，变电站的降阻方法有很多，如垂直接地极降阻法、降阻剂降阻法和电解地极降阻法等，本文主要分析了电解地极降阻法的工作原理和具体实施方案，并讨论了电阻地极降阻法的优缺点，各种降阻方法均存在利弊，电解地极降阻也不例外，在使用过程中要结合实际情况，以保证安全为前提，提高变电站接地系统的可靠性，最终实现变电站接地网的降阻率。
参考文献：
[1]贾彦龙.高土壤电阻率变电站接地降阻实现[J].电力建设，2009，30（7）：43-46.
[2]GB50065-2011，交流电气装置的接地设计规范[S].
[3] GB50169-2016，电气装置安装工程接地装置施工及验收规范.
论文作者:周新旺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：地极论文; 变电站论文; 土壤论文; 系统论文; 离子论文; 电极论文; 铜管论文; 《电力设备》2018年第14期论文;