电力系统接地技术现状及展望

李贵

摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，接地是确保电力系统可靠运行和人身安全的基础。接地技术的研究涉及到地质、土壤、化学、材料、电气等多个学科及其交叉，相关研究工作点多面广，不仅具有很强的工程应用价值，同时也具有十分重要的理论意义。从接地工频安全指标、仿真分析方法、接地降阻措施、雷电冲击特性、测试和评估等方面总结接地技术的研究成果，分析接地技术目前存在的问题，并结合电力系统的发展对接地技术的发展方向进行了展望。总体来说，中国对接地技术的研究已经全面展开，对一些问题已经有了深入的认识，并且已经取得了大量研究成果，一些技术和理念已经成功用于解决工程实际难题。但是随着电网向着高电压、高智能、高可靠性的方向发展，对接地装置性能的要求越来越高，接地技术的发展面临诸多挑战，迫切需要开展复杂地质条件下的接地仿真分析技术、接地装置的冲击特性、接地装置与其他行业设施及电力系统其他设备的交互影响、接地系统多维度评估技术、接地材料及防腐技术等方面的研究。

关键词：电力系统;接地技术;现状

引言

电网规划时，电气设备的接地运用，是一类极其重要的工作，规划好接地的相关技术，便于优化设备的运行。随着我国电力事业的建设与改革，电力系统面临着很大的运行压力，尤其是电气设备的接地技术方面，因为接地技术在电气设备中，属于一类传统的技术方法，所以提高接地技术的运行水平，以便维护电气设备于电网规划中的有效性。

1接地技术概述

接地从字面上理解就是与大地进行连接，从专业领域的角度上讲，接地是为电流返回其源所提供的一条阻抗值相对较低的通道，具体而言，就是在线路或电气设备出现接地故障时，为故障电流流回电源提供一条低阻抗的路径。接地的主要目的是对电流进行传导，使其能够往返于大地或等效金屬导体之间，其归属于导电连接的范畴，具体可分为永久性接地和临时接地两种，由此可以使电路或设备成转变为接地。电力系统中的接地具体是指将各类电气设备的金属部分经由接地线与接地电极进行可靠连接，在多数情况下指的是中性点与大地相连接。通过接地除了可以有效防止人体触电之外，还能确保电力系统的安全运行，给线路及电气设备的绝缘提供了有效保护。由此可见，在电力系统中运用合理可行的接地技术显得尤为重要。

2电力系统接地技术现状

2.1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。

2.2保护接地在电力系统中的应用

保护接地能够防止电力系统中的各种电气设备原本不带电的金属部分在发生故障带电后对人体造成伤害的情况发生，这种接地技术实质上是一种保护方式。电力系统中有很多的电气设备和装置，由于它们都处于长期不间断地运转状态，故此，绝缘极有可能出现老化、磨损等情况，这样一来，电气设备或装置上原本不带电的部分便会带电，原本带有低压电的部分会带上高压电，由此除了会引起电气设备损坏之外，若是人体触碰还会导致触电伤亡的安全事故。为防止此类意外情况的发生，必须在电力系统中应用保护接地技术，以此作为一种有效的安全防护措施。对于中性点不接地的电力系统而言，如果人体意外接触到带电的设备金属外壳时，电流便会经由人体的电阻、接地电阻以及导线的对地电容构成一条回路，由于人体本身的电阻与接地电阻之间是一种并联的连接方式，因此，接地电阻的阻值越小，流入到人体中的电流也就越小，对人体造成的伤害就越轻微，由此可知，若是可以将接地电阻的阻值限制在某个特定的范围之内，使流入人体的电流小于安全电流，便可确保人员的安全。

2.3接地工频安全指标讨论

我国在接地系统设计方面主要存在两方面的问题，一是设计过于简单，二是过于强调接地电阻，而不重视接触电位差、跨步电位差、转移电位差等。过去入地短路电流I只有几kA，接地电阻容易满足要求。随着接地故障电流的不断增大，发变电站接地电阻R要满足R≤2000/I的要求很难，导致目前标准中的2000V地电位升限值并未在实际接地设计中被有效执行，失去了应有的规范作用。同时，即使地电位升满足要求，但若接地装置设计不合理，在发生接地故障时，地面仍可能出现高电位梯度，给运行人员带来危险。因此，研究接地设计所需考虑的参数及其限值，有针对性地设计、改造接地装置，对于确保发变电站安全稳定运行具有重要意义。通过大量理论分析、实验和实践应用，目前国标GB50065已经给出了以上安全指标的相应限值。明确相关指标的作用，可以在地电位升或接地电阻难以满足标准规定的要求时，通过合理设计接地装置保证设备和人身的安全。

3展望

1）复杂地质条件下的接地仿真分析技术。随着接地装置所处地区的地质条件日益复杂，对接地装置的仿真技术提出了新的挑战。尤其是对于水电站、直流接地极等特殊接地系统，相关研究尤为迫切。2）接地装置的冲击特性及其与其他电力系统设备的交互影响。如前所述，目前针对工频接地特性的研究已经相对比较全面。如果工频下地电位升可以进一步提高，接地降阻、均压优化等都不再成为难题。然而，冲击下由于接地体的导通性变差，其与接于其上的其他系统和设备之间的交互影响目前仍然不是十分清楚。随着智能化设备、紧凑化变电站的大量应用，设备的电磁敏感性变强，干扰源的频率越来越高，迫切需要开展相关研究。

结语

电力系统的规模逐渐增大，考虑到生活、生产在电力运行方面的需求与表现，应该注重电气设备的安全保护，合理的分配接地技术，以此来提高电力设备接地技术在电气系统中的质量水平，改善电力系统的运行环境，最主要的是利用接地技术，提高电气设备的性能，满足现代社会的用电需求。

参考文献：

[1]段鹏.电力系统中电气设备接地技术[J].民营科技，2015（09）：20.

[2]李超.电力系统中电气设备接地技术的探讨[J].低碳世界，2014（13）：78-79.

[3]刁晓军，曹靖.电力系统和电气设备的接地问题及处理措施[J].科技传播，2012（21）：61+63.

[4]陈建贵，郭冬雪.电力系统中电气设备接地技术分析[J].电子技术与软件工程，2016（07）：236.