接地系统在变电所的重要性

王虎 刘波 张鹏

摘   要：接地系统在变电所中发挥着重要作用，可以保障员工人身安全、保护变电所设备，避免变电所受到雷电影响，让变电所稳定运行，维护社会稳定。基于此，本文通过分析接地系统的重要性，进一步研究了接地系统设计和优化措施。以期通过对接地系统的优化，保证接地系统设计稳定运行，让变电所更稳定的提供服务，维护电力系统整体稳定性。

关键词：接地系统  变电所  设备接地  线路保护

中图分类号：TM862                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（c）-0034-02

变电所中的接地系统看起来十分简单，但是其结构构成十分复杂，关系到系统和设备的安全，影响着员工人身安全，接地系统安全稳定决定着系统安全性，近些年来，我国不断扩大供电面积，变电所功能更加丰富，需要利用安全稳定的接地系统保证变电所安全运行。因此研究接地系统的重要作用对于电力系统有着重要价值，有助于提高电力系统整体稳定性。

1  接地系统的重要性

1.1 保障设备工作接地

变电所常出现接地问题是由于设备接地和主地网存在不通或者接触不良的问题。经过调查分析后，设备接地和主网不通是由于下述原因造成的。主地网由于焊接未达到标准，存在不牢固的问题，造成焊接头出现电焊情况，极容易断开。变电所长期运行造成接地装置出现锈蚀问题，出现接地不通的情况。主地网接地引下线最容易出现腐蚀问题，腐蚀造成截面无法保证电流的热稳定。电缆沟接地线容易出现锈蚀问题，尤其是焊接位置，串接设备接地引线导致设备出现接地不通的情况。

对接地装置进行检查，可以发现接地网埋设不慎，受到外界环境影响，导致接地装置电阻出现不稳定。若设备出现短路，地面跨步电压相对较大，影响到巡视人员。若出现锈蚀问题，上层土壤的含氧量相对较高，很容易出现吸氧的腐蚀问题。接地线长时间受到腐蚀，接地线、接地体受到腐蚀，难以保证其接地稳定。若出现短路问题，接地线被烧断，会造成设备外壳携带反击过电压，对低压二次回路反击，造成事故扩大。

1.2 保护接地设备

变电所接地系统可以保证设备保护得到接地保护，二次装置外壳妥善接地，要避免接地网不同点上出现电位差造成误动作故障出现，互感器二次回路仍然只能利用一点接地。出现两点接地主要是由于保护屏和控制屏分开接地，造成两点接地。设备出厂时，断路器外壳和电流二次回路形成连接，安装过程中接地网和开关柜实现连接[1]。变电所施工期间由于人为影响出现电流回路接地，电流二次回路由于绝缘接地，出现回路上的两点接地。两点接地形成时，由于电流二次回路使用电缆进行连接，若接地网受到雷击电流或者形成短路电流，会造成屏蔽层烧毁，屏蔽层内有电流流过，芯线会出现干扰信号。

在电流二次回路中，若电流线圈两侧都设置接地点，接地点形成并联回路，造成电流线圈的短路故障，让电流线圈上的电流明显减少。若出现接地故障，接地两点由于零序电流和电位差，电流线圈出现大量额外电流，经过电流线圈和电流互感器两者电流差异，造成不正确保护动作，同时造成不准确计量，造成安全事故的发生。

2  接地系统设计

2.1 土壤电阻率

接地设计中，要收集土壤资料，在标高地表及以下土壤电阻率，依据相关规定对土壤电阻率进行估测。

2.2 接地装置

2.2.1 接地装置截面

短路电流系统中由于单相接地电流值相对较大，确定接地体时要对热稳定性加以校验。依照计算情况，工程要使用横截面积不小于173mm2的接地钢材，使用不小于63mm2的铜材。扁钢镀锌后寿命可以达到25～30年，但是地面和屋内的接地线要使用防腐措施。短路电流连接接地线进入到接地体之后，经过接地线的并联到地面，接地体截面不能小于75%的地线截面。考虑到大气和土壤的腐蚀影响，一般情况下余出20%裕量。考虑到接地线腐蚀，可以确定接地线适宜选择扁钢，垂直接地体要选择2.5m长度的φ25铜棒。

2.2.2 接地布置形式

变电所中的接地装置要充分使用接地体，使用自然接地体的接地电阻无法满足接地要求，安装人工接地体。变电所需要增加人工接地体，敷设水平人工接地网，保证人工接地网之间的衔接。为了减少接地电阻，需要依靠大面积接地体，通过减少接触电势，减少接地电阻的方式。变电所敷设人工接地网，要将外缘做成圆弧形状，埋0.6m深。等距位置设置接地网，由于邻近效应和端部效应，让导体流散步均匀，接地网中部位置流散电流相对较小，边角位置流散电流快速增加，接地网地表电位出现明显的分布不均，在中心位置和边角位置出现电势差。若不等距布设接地网，电流密度分布增加，减少了边缘导体电流泄露，让导体上的电流均匀分布，让网孔电位保持一致，减少跨步电压以及接触电压。将接地装置设置为闭合环状，避免接地网流过不平衡电流，在接地装置周围出现跨步电压，造成安全事故。

2.3 设备接地

在变电所中发电机座、金属底座以及封闭母线上，都需要铺设对应的接地线，箱式变电所外壳、高压电抗器等要安装接地端子。GIS接地线的地母线要设置两端接地线，和变电所接地网实现连接，接地线需要和母线连接。若母线较长，另加接地线，保证其同接地网相连接。接地线和接地母线需要使用螺栓形成连接，使用防腐措施保证接地线的完整[2]。此外变电所屋顶也要设置雷電保护装置，若屋顶安装了金属结构，需要将金属部位进行接地处理。

2.4 變电所接地系统的优化措施

2.4.1 严格控制接地施工质量

优化接地系统需要从控制接地施工质量开始，接地施工期间，需要严格按照设计要求展开施工，在接地扁钢中间控制焊接的面积，避免出现电焊的情况。必要位置还需要增加一根焊接圆钢，圆钢长度要超过其直径12倍。在接地系统的拐弯位置要使用高温对其加热。经过高温加热之后，钢铁界面出现明显的变化，但是仍然不能保证其通流量，很容易就出现薄弱区域。要避免焊接设备和地下线形成串接，避免地线断开，串接设备出现失地。

2.4.2 保证接地设备得到连接控制

变电所设备接地引线要直接连接到地网扁钢上，保证相近设备分别和主地网连接，避免出现两者之间的搭接。同时接地引下线不能和传动部分有接触，由于传动部分具有一定接触分散性，无法保证故障电流的传导。且传动区域经常有人员在附近作业，若故障电流经过会威胁到人员安全。接地引线绝不能使用预制水泥杆，由于内部钢筋和材质不容易受到检查，要使用专门的接地引线进行连接。同时还需要注意对设备进行防腐处理。

2.4.3 严格控制二次保护接地

对于二次保护接地设备要加强控制，通过严格控制施工质量，检查设备细节，从而保证接地系统的完整性。严格依据施工要求控制施工质量，如电流互感器上二次回路，经常安装在配电装置附近，经过端子实现接地，对于电流互感器连接位置，要做好保护装置，在保护屏上经过端子排实现接地。对于电压互感器的二次回路，使用控制室母线实现地网的接入，一般情况下，控制保护屏接地需要先完成全部连接，再从一点和主接地网实现连接。

3  结语

综上所述，变电所中接地系统发挥着保障设备工作接地、保护接地设备的重要作用。同时分析了接地系统设计，需要先预测土壤电阻率，再确定接地装置，确定接地装置截面和布置形式，保证设备接地。同时需要对变电所接地系统加以优化，要严格控制接地施工质量，保证接地设备得到连接控制，严格控制二次保护接地。

参考文献

[1] 张义，蔡汉生，贾磊，等.高速铁路综合接地系统对牵引变电所接地阻抗测量的影响[J].高电压技术，2019，45（3）：723-729.

[2] 张寅川.变电所设计中的接地变、消弧线圈与自动补偿技术探析[J].工程技术研究，2017（9）：239-240.