关于变电站接地网存在的问题分析及解决措施论文_郭锋

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摘要:接地装置在变电站的输变电过程中属于一种比较特殊的设备项目。而接地系统的长期稳定的性能稳定,可满足有效维护变电站设备安全稳定运行、确保操作人员身体健康安全等设备的设计要求。本文针对变电站接地网中存在的问题进行系统分析,并提出几点解决接地网的存在问题的措施,可供同行工作者技术参考。

随着电力系统的不断发展,人民对电力的安全性能要求越来越高,变电站的运行过程的安全可靠性能也越来越受到关注。其中雷击等危害常影响变电站的可靠性和安全性,为了更好的维护变电站设备性能的稳定性,变电站应设计能满足变电站工作需要的接地网系统,其有效维护变电站工作时可安全、可靠地运行。另外,接地网也可有效保证变电站电气设备和人身安全。而这几年来,110k V变电站曾多次发生因高压窜入二次及操作系统而引起变电站设备的部分或全部损坏,甚至造成全部停电等不良后果。根据多年的工作经验,分析了事故发生的主要原因,从而发现变电站接地网的设计及运行过程存在的相关问题是引起变电站各种事故的重要原因之一。因此,整个变电站的设计过程,应对接地网的安全性能足够重视,不应掉以轻心。而且要求对接地的相关问题进行一定的问题分析,深入扩展研究其问题的根源及寻求解决问题的方法措施,从而有效保证变电站的整个电力系统的安全可靠,进而保证我国经济更加快速的发展过程对电力的需求要求。特别是现阶段我国变电站正朝着大容量、特高压、紧凑型的方向发展的关键时刻,接地网的安全可靠可为变电站的安全可靠的发展提供有效保障。而在变电站不断扩大发展的同时,接地短路电流也越来越大,同时国家政策对新建工程过程的良田保护越来越受重视,所以很多变电站都建在高土壤电阻率地区,这些因素给变电站接地网的设计及施工工作带来一定的难题。

一.变电站接地网存在的问题

1.电压分布梯度大

变电站的均压效果不好的主要原因有:接地网设计时考虑不充分;施工质量不好等。实际上由于接地网电流密度分布不同,不同截面接地体的导电率不同,土壤的电阻率不均匀等原 因,都能使地网存在很高的局部电位差,即不能将接地网完全看作等电位。

2.变电站接地设计不能满足短路电流热

稳定的要求随着电力系统容量的不断增大,故障短路电流也随之不断增大。但许多变电站的接地网仍保持原来的技术水平,而原设计考虑的裕度渐渐无法满足现在变电站接地的需要,特别是接地引下线当发生故障时首先烧断的可能性很大。

3.变电站接地网干线及设备引下线截面

配置不够合理接地引下线截面选择一般应小于全网干线截面。过去设计中大部分采用直径为6的圆钢或25×4的扁钢,己远远不能满足实际要求,这就形成事故发生时,由于主网干线分流作用使接地引下线流过的短路电流比主网干线大很多,较小的截面承受全部短路电流,成为地网的薄弱环节。

4.接地网腐蚀严重

接地网线大多直接埋在土壤中,而土壤中含有大量腐蚀金属的各种化学物质(酸和强碱等),以及金属本身的氧化作用。因此设计施工过程,没有对接地网的金属材料进行有效的防腐处理或处理不好,时间一长,金属材料渐渐产生锈体,并不断加厚。从而造成接地网的横截面积不断减少,当事故发生时将无法提供满足设计要求的接电网,从而引起接地引下线烧断,导致事故的扩大。

5.未能考虑异相异点接地短路故障

对小接地短路电流系统的地网接地线截面选择未能考虑“异相异点接地短路故障”。

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二.解决变电站接地网问题的措施

1.关于接地网主干线和引线选择

考虑到工程经济性和资源能力,在我国除了少数极为重要的发电厂、变电站地网采用铜材外,大部分地网均使用圆钢、扁钢、角钢及钢管等,并以前两者居多。在截面的选择方面,处于亚热带和沿海地区,随着电网容量不断增大,既要考虑接地短路热稳定电流,又要考虑地网受腐蚀的影响。根据热稳定条件(参照地网设计规程),选择截面应符合下式要求:

其中,C为热稳定系数,在工程计算上,对于大接地系统使用的钢材,C值一般取70;对于中 性点直接接地低压网则 C值取90。对于Id一般按5a~10a电网规划的最大运行方式下故障电流选择。td则考虑在主保护拒动的情况下,按继电保护的后备保护动作时间加上断路器 固分动作时间选择。此外,在校核热稳定截面的同时,也应考虑地区环境土壤对接地体的腐 蚀影响(年腐蚀率)。因此,接地体(线)在满足热稳定的同时,地线(体)圆钢直径不小于16mm;

扁钢面积不小于200mm2,在腐蚀特别严重的地区还要求热镀锌处理,且其设计寿命要求达30a~50a。

2.采取防腐蚀措施

过去,接地体的防腐处理一般是主网使用镀锌材料,接地引下线部分只是涂防锈漆,这些措施在一定程度上延长了地网的使用寿命。由于新技术的不断发展,防腐处理也有了许多方法。使用耐侯性钢材,因为这种钢材中加有铜、钴、磷、镍等元素,能在钢材的表面生成一种膜,经多年后成为一种稳定的锈蚀层,防止锈蚀向内发展。在接地装置设计中,尤其在接地电阻较大的站应充分考虑其各部分的电位均衡,特别是主变中性点与室内配电室、主控制室二次设备接地点的电位均衡。在故障电流高度集中的地区采用加强的接地装置,可铺设交义网络,增加短路电流通道,降低故障点处地电位的升高,降低接触电势和跨步电势,在原地网遭受机械损伤时仍保证地网导体的连续性和有一定的裕度。

3.采取防止反击的措施

(1)加强避雷器和变压器之间的均衡,有铠甲的电缆外皮两端应接地并与支架紧密相连,沿途分流,变压器和变流器的二次侧接地点宜选择在控制室内接地等。

(2)对地网施工严把质量关,尤其是主网施工时,运行单位应参加施工过程的质量监督检查工作,作好施工记录。

4.设备构架应明敷接地引下线

(1)按照接地网设计规程,设备构架、内钢筋可以作为自然接地体。为了确保主设备接地良好,使电流有更多的流通路径,设备构架应明敷接地引下线,重要的设备(例如变压器中性点、断路器的外壳、开关构造和避雷器座底等)应有两根以上的接地引下线。

(2)对站内设备每年进行接地电阻测试,要求在设备基础底座与地网干线间进行测量。有条件应在改造前通入电流,测量各点的电位差。

三.结语

随着电网的不断扩大,短路电路水平逐年增加,对变电站的接地网的安全可靠性要求越来越高。设计、施工、运行过程的接地网必须按照有关规章和标准进行,另外应认真考虑变电站所属位置的土壤电阻率,综合分析接地网的设计过程的热稳定时间和截面等方面问题,提 高变电站接地网的安全可靠性能。

参考文献:

[1] 王培利.变电站接地网存在的问题及对策 [J].山西电力技术,1996(3):17~ 21.

[2] 曾水林.接地技术 [M].北京:水利电力出版社,1979.

[3] 林伟,王政源.变电站接地网存在问题的分析与对策 [J].广东电力,1998,11(5):37~ 3 9.

论文作者:郭锋

论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期

论文发表时间:2017/7/13

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