电力系统接地技术研究

薛见海

（青岛西海岸公用事业集团能源有限公司，山东　青岛　266555）

电力系统接地技术研究

薛见海

（青岛西海岸公用事业集团能源有限公司，山东青岛266555）

近些年来，随着电力行业的不断发展，电力系统接地技术受到了越来越高的重视。在社会对电力需求越来越大的情况下，如何能够为用户提供安全、高质量的电力服务是我国电力行业建设过程中最为重要的研究方向。文章通过对电力系统接地技术的研究现状进行了阐述，并且对该技术的发展进行了展望。

螺杆泵；油田；电力系统；接地技术

随着电力系统的传输容量迅速增加，发、变电站条件越来越苛刻，相关工作部门对电力系统接地技术水平的发展越来越关注，而且学术界在这方面的研究也取得了许多新的进展。电力系统的接地技术大体上可分为如下3种：工作接地、防雷接地和保护接地。一般而言，工作接地指的是采用中性点接地等技术来降低电力设备的绝缘水平；防雷接地指的是为避雷线和避雷线塔装备相应的接地装置，以便将雷电流导地，防止雷电对电力系统或者设备造成损坏；保护接地指的是确保人身安全情况的接地。接地装置不仅提供了一个参考地给所有的电气设备，而且能够在电力系统发生故障或雷电天气中电力设备受到雷击时，起到散流的作用，从而限制了电位的增加，并且限制跨步电压和接触电压，使其维持在对人体造成危害的安全水平之下，为人员和设备的安全提供了保障。

1　电力系统技术现状

电力系统中的设计、安装、运行、维护阶段都离不开接地装置，因此接地术的研究始终贯穿了上述电力系统的各个阶段，包括接地仿真分析、接地工频的安全指标、接地装置的测试评估、降低接地电阻措施4个方面。近些年来，电力行业的专家以及科研人员对接地技术进行全面研究，并取得了一定的成果，而且将一些技术和概念已成功地应用于实际问题的解决，下面对电力系统接地技术的发展现状进行介绍。

1.1接地仿真分析方法

接地网设计中应该将以下内容作为设计依据：连接系统中最严重的接触电位差、阶跃电位和接地网最大电位。大量事实证明，通过对接地系统进行仔细和合理地设计，可以大大降低电力系统的危险。近年来，随着IT技术在电力系统当中的应用，国内外在对接地系统就行设计研究时的主要依据就是接地系统安装地区的地质结构，通过对该地的多层土壤结构模型进行分析，计算接地电阻和接地电位升，接地电位差和接触电位差和电位差，确保接地系统的施工过程符合电力系统的安全指标。此外，可以根据地质构造的实际情况进行系统设计，尽可能地降低接地电阻以及各项的电位差，以期电力系统能够更加安全、高效地工作，同时也能起到较好的节能效果。

从20世纪90年代开始，国内一些高校通过借助国内外先进科研成果，在此基础上深入研究了地中电场计算以及多层土壤的结构，通过大量研究工作为接地系统提供了完整、系统的计算土壤结构的方法。利用该方法，国内外对接地系统优化设计进行了大量研究，提出了均匀土壤中不等间距布置的具体规律以及季节因素对接地系统优化设计的影响。在电流和分流系数的计算方面，国内也取得了一些成就如基于电路模型的分析短路电流分流系数的应用，并且对理论进行了分析验证。

1.2接地工频的安全指标

在我国地面系统设计中主要存在设计过于简单、过分强调接地电阻而忽略电位差等问题。虽然接地电位升满足要求，但如果没有合理设计接地装置，在接地设备发生故障时，很可能威胁到维护人员的人身安全。因此，对变电站接地设计的参数和限值进行研究，对变电站的安全稳定的接地装置进行设计和改造至关重要。相关研究人员通过分析研究大量的理论，并举行了仿真实验和实际应用。国家标准GB50065为上述安全指标提出了相应的标准，用来指导接地装置的合理设计和安装，从而为设备和人提供安全保障。

对设备和人身构成安全威胁的就是接地点之间的电位差，电力系统接地系统是为了确保设备的安全和人身安全。目前，保护人身和设备安全的指标主要包括电阻（接地电位上升）、转移电位差、阶跃电位差、传递电位差等，通过相应的电位差来体现出来。

1.3接地装置的测试评估

接地装置最为重要的作用就是通过对雷电流进行散流，从而为电力系统设备和人身提供安全保障。近年来，雷电引起的事故数量越来越多，雷电已成为威胁到电力系统运行安全的首要因素。通过分析国内外的运行经验和理论可知，有效提高接地网性能能够提升雷击保护效果。国内的专家学者对这一问题进行了深入研究，并且从土壤的放电特性和接地装置的影响等方面对接地装置进行了测评。

近年来，有大量的文献分析雷电冲击下接地系统的暂态性能。例如用快速傅里叶变换技术结合矩量法，对各种频率的任何接地导体的瞬态响应进行了分析。对于大型复杂的接地系统，需要大量的计算时间。对雷电接地网的时域电磁场数值计算方法进行了研究，并考虑了土壤放电和频率相关效应的参数，得到了完整的大电流脉冲接地装置的瞬态响应。在试验和仿真计算的基础上，定义了工频接地电阻和冲击接地电阻的区别，并更精确地估计了冲击下接地体的有效长度。

1.4采取措施使接地电阻降低

相关工作人员使用了很多手段用于降低电力系统中接地装置的接地电阻。电力系统中最为常用的手段是深入研究二维接地网，如尽可能使接地网面积增大和外部接地，增加埋深后的接地网，或者在安装接地设备时尽可能进行自然接地等措施。随着逐步完善的电力系统内的接地技术，降低接地电阻的要求，新的减阻技术不断涌现，充分利用地面电网的地形、地质特征，构筑三维接地网已经成为电力系统的主要研究内容。我国的电力系统已经广泛应用了垂直接地电极技术、斜接地电极技术以及深井连接技术等技术，在实际应用中取得了很好的效果。但降低阻力的措施大多只是针对某一措施，缺乏一种综合措施的阻力降低，不同的减阻措施之间的应用情况都略有不同，也就是说减阻措施缺乏一定的系统性，在实际应用中没有统一的标准来进行抗阻措施的选择。目前，在我国接地系统的设计过程中，只能凭借设计人员的经验和判断对电力系统接地电阻进行初步设计和优化，技术人员的经验或判断的局限性会在很大程度上影响到设计过程的复杂性，而且很可能会导致设计出现偏差。这样的设计一旦应用于实际生产当中，会严重威胁到项目的设备安全和人身安全。

2　电力系统接地技术的发展

随着电力行业的发展，电力系统开始朝着高电压、高智能和高可靠性的方向发展，对于接地装置要求也在逐渐提高，因此接地技术的迎来了挑战和发展的契机。接地技术涵盖的面比较广，涉及很多领域，因此对以下几点可以进行重点关注。

2.1接地装置的冲击特性

目前，对工频接地特性的有着较为全面的研究。如果进一步提高接地电位升的频率，大幅降低接地电阻，能够在很大程度上对电网的电压进行优化。但是，因为连续性变化的影响，并连接到系统和其他设备之间的相互作用还是当前科研人员研究过程中的一个难点。随着科技的不断发展，在电力系统中广泛使用了新型的智能设备以及紧凑型变电站。由此导致的就是电力设备对于电磁的敏感度增高，而且设备之间的干扰越来越多。因此，需要对该方面进行深入研究。例如，对接地装置及其他设备之间的相互干扰方面，并且对两种系统的接地方式和保护措施进行了进一步探讨，并提出了对接装置在冲击下的性能指标。

2.2接地系统综合评价

由于接地装置具有多种特性，如直流、频率、冲击、高频等特性，因此通过综合研究接地装置的腐蚀情况以及设备所处的土壤环境，从而建立起对接地系统的综合测评方法体系，并针对现场应用开发便携式的多功能综合测评仪器以实现对接地装置的多功能检测，能够迅速及时地评价判断接地装置。

2.3复杂地质接地仿真分析技术

随着电力系统基础设施建设的地址越来越偏远，且电力系统的安装地区有着较为复杂、恶劣的地质条件，为接地装置的仿真技术带来了前所未有的挑战。对于那些电流量较大的发变电站如水电站，或者是特殊的接地系统如直流接地等，需要尽快地开展进行相关的研究。

2.4接地材料及其防腐技术

近年来，随着电力系统在边远地区的建设越来越多，其建设过程中面临的极其复杂的地质条件，接地体的腐蚀问题已经成为电力系统中不容忽视的问题。因此，电力系统接地设备当前最重要的研究内容之一就是对新型接地网材料及材料防腐方面进行研究。随着我国电力系统对于接地网的质量越来越重视，已经有很多稳定性和可靠性俱佳的新材料被成功研发，在不久的将来将接地网的新材料应用于实际的电力系统接地网中逐渐成为可能。

3　结语

接地技术对于电力系统的安全运作来说至关重要，该技术已经被广泛地应用于发、变电站电力系统当中，对于提高电力系统安全系数、稳定电网电流电压方面有着极其重要的作用。近几年来，电力运行、生产部门十分关注电力系统接地技术的发展。本文介绍了电力系统接地研究的新进展，并且根据分层土壤结果的优化了接地网设计，对接地电阻测量进行了科学的试验，该技术应用具有很强的指导意义。我国的电力系统接地技术研究与应用必须紧跟国际研究应用趋势，以促进我国电力系统接地技术的发展和应用。

［1］王宇恒，李东平，张波，等. 电力系统接地技术现状及展望［J］. 高电压技术，2015（8）：2569-2582.

［2］何金良，曾嵘，高延庆. 现代电力系统接地技术研究进展［C］. 输配技术国际会议，2003.

［3］张志鹏，田如钢，杨帆，等. 简述电力系统接地技术［J］. 城市建设理论研究（电子版），2014（36）：252.

Research on power system grounding technology

Xue Jianhai
（Qingdao West Coast Puplic Utilities Group Energy Co.， Ltd.， Qingdao 266555， China）

In recent years， with the continuous development of the power industry， power system grounding technology has been more and more important. with the social demands for electricity growing， how to provide users with safe， high-quality electricity power industry services became the most important research direction in the construction of our country's electric power industry. In this paper， the status of power system grounding techniques are described， and the development of technology was prospected by.

screw pump； oil feld； electric power system； grounding technology

薛见海（1979— ），男，山东青岛，本科，工程师；研究方向：接地技术，电厂DCS。