【正文】 地網(wǎng)不合格問(wèn)題。 本文結(jié)合在建工程華電連江風(fēng)電廠(chǎng) 110 kV 升壓變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，闡釋了接地網(wǎng)不等間距布置的方法及其合理性。 grounding grid。然而由于接地網(wǎng)設(shè)計(jì)考慮不全面、施工不精細(xì)、測(cè)試不準(zhǔn)確等原因，近年來(lái)，發(fā)生了多起地網(wǎng)引起的事故，有的不僅燒毀了一次設(shè)備，而且還通過(guò)二次控制電纜竄入主控室，造成了事故擴(kuò)大，故接地網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到非常重要的作用。 然而，因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等各個(gè)方面的因素，未能有效地解決接地裝置的防腐問(wèn)題。 現(xiàn)狀分析 為了摸清福州地區(qū)地網(wǎng)的腐蝕情況及存在的問(wèn)題，從 20xx 年起對(duì)連江、北郊、 2 雄縣、江陰等運(yùn)行 20 年以上的變電站地網(wǎng)進(jìn)行了挖掘檢查，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題。 （ 2） 接地引下線(xiàn)與水平地線(xiàn)截面配合不當(dāng)北郊 220 kV 部分接地引下線(xiàn)截面 248。 （ 3） 沒(méi)按圖紙施工，接地引下線(xiàn)連接不合理東北郊變電站地網(wǎng)施工圖為對(duì)稱(chēng)布置，是與西北角相對(duì)應(yīng)的東北角上一條主干線(xiàn)，開(kāi)挖檢查卻 找不到。 （ 5） 部分接地網(wǎng)（線(xiàn)）腐蝕嚴(yán)重電纜溝接地扁鋼比土壤中的腐蝕嚴(yán)重；土壤中的接地引下線(xiàn)比水平敷設(shè)的主接地網(wǎng)干線(xiàn)腐蝕嚴(yán)重。較大型接地網(wǎng)是各種電力設(shè)備的公共接地網(wǎng)，它必需滿(mǎn)足各種綜合使用功能的要求。 通過(guò)對(duì) 華電連江風(fēng)電廠(chǎng) 110 kV 升壓變電站 地網(wǎng)不合格狀態(tài)測(cè)試分析，得知自然環(huán)境是地網(wǎng)不合格的主要原因：地壤鹽堿含量高；地質(zhì)為沙石結(jié)構(gòu)；土壤電阻率高。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)短路容量越來(lái)越大，對(duì)接地的要求也越來(lái)越高。上世紀(jì)八十年代末，全國(guó)各地相繼出現(xiàn)了一些在系統(tǒng)發(fā)生 接地故障時(shí)，因接地網(wǎng)原因，造成變電站高壓串入控制室，燒毀控制室和保護(hù)盤(pán)柜的重大停電事故。原國(guó)家電力公司 “25 項(xiàng)反措 ”對(duì)此給予了高度重視，并制訂了一系列反措，同時(shí)也提出：接地裝 置腐蝕比較嚴(yán)重的樞紐變電所宜采用銅質(zhì)材料的接地網(wǎng)。 Imax 為接地短路時(shí)的最大接地短路電流，上述公式僅適用于有效接地系統(tǒng)，該值可向運(yùn)行部門(mén)或繼電保護(hù)部門(mén)索取，也可自己計(jì)算，一般采用單相接地時(shí)，最大運(yùn)行方式下的最大短路接地電流。 Ke2 為所外接地時(shí)，避雷線(xiàn)向兩側(cè)的分流系數(shù)，一般取 ，這僅適于變電所內(nèi)有變壓器中性點(diǎn)接地的所外接地。 接地電阻值的要求 根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 621197 規(guī) 定，接地裝置的接地電阻值應(yīng)滿(mǎn)足 R≤20xx/I，即 IR 20xxV。 3）控制設(shè)備的金屬外殼。 7 表 21 鋼材安裝要求表 種類(lèi) 規(guī)格及單位 地上 地下 室內(nèi) 室外 交流電流回路 直流電流回路 園鋼 直徑（ mm） 6 8 10 12 扁鋼 載面（ mm2） 厚度（ mm） 60 3 100 4 100 4 100 6 角 鋼厚度（ mm） 鋼管管壁厚度（ mm） 2 2． 5 2． 5 2． 5 4 3． 5 6 4． 5 規(guī)范中嚴(yán)格規(guī)定電力系統(tǒng)各種接地裝置的電阻值，接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)就是以此為目標(biāo)值。 (3)接地體 表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。故從接地網(wǎng)的接地體的量佳埋設(shè)深度和不等長(zhǎng)接地體技術(shù)，兩面三個(gè)方面來(lái)論述降低接觸電阻和散流電阻 的措施。 (6)接地體的通常設(shè)計(jì)，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)電流流入名單一接地體時(shí)，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一 8 接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱(chēng)為屏蔽作用 ，如圖一所示：由于屏蔽作用，接地體的流散電阻，并不等于名單一接地體流散電阻的并聯(lián)值。 對(duì)接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析 改善導(dǎo)體的泄漏電 流密度分布 表（ 11） 是面積為 190 m170 m的華電連江風(fēng)電廠(chǎng) 110 kV 升壓變電站接地網(wǎng)，在導(dǎo)體根數(shù)相同的情況下，分別按 10 m 等間距布置和平均 10 m 不等間距布置。 均勻土壤表面的電位分布 由表 （ 21） 可知，不等間距布置的接地網(wǎng)能較大地改善表面電位分布，其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對(duì)差值不超過(guò) %，使各網(wǎng)孔電位大致相等，而等間距地網(wǎng)，其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對(duì)差值在 %以上。 節(jié)省大量鋼材和施工費(fèi)用 如果按 10 m等間距布置的華電連江風(fēng)電廠(chǎng) 110 kV 升壓變電站接 地網(wǎng)，最大接觸電勢(shì)在邊角網(wǎng)孔，其值為 kV，但采用不等間距布置時(shí)，保持最大接觸電勢(shì)與該值接近，這時(shí)可節(jié)省鋼材 %。由接地電阻值估算公式：（附 1）可知其接地電阻值大小與土壤電阻率成正比而與水平接地網(wǎng)邊緣閉合面積的大小成反比，也就是說(shuō)當(dāng)土壤電阻率為一定值時(shí)，降低接地電阻值需將接地網(wǎng)的面積做得很大。其主要特點(diǎn)是通過(guò)垂直超深度鋼鍍銅接地棒來(lái)降低整個(gè)地網(wǎng)的接地電阻值。m的垂直超深度鋼鍍銅接地棒 (共有 24 組 )實(shí)測(cè)的工頻接地電阻值分別為 0． 36Ω， 0． 29Ω，0． 30Ω，可喜的是實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算值 1． 63Ω，就充分說(shuō)明了這點(diǎn)。 1998 年 1 月 1日起實(shí)施的 DL／ T621—1997《交流電氣裝置的接地》新規(guī)程要求接地裝置的接地電阻值應(yīng)符合 R≤20xx／ IΩ，重申了故障時(shí)接地網(wǎng)的電位升高不超過(guò) 20xxV 的規(guī)定。在總結(jié)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 20xx 年我們對(duì)福州地區(qū)的 220kV、南門(mén)、紅山、浦建 4個(gè)變電站的接地系統(tǒng)應(yīng)用三維立體接地網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。m，按傳統(tǒng)水平接地網(wǎng)設(shè)計(jì)和按三維立體接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的這 4 個(gè)站接 地電阻值的計(jì)算數(shù)據(jù)。 優(yōu)劣 垂直超深鋼鍍銅接地棒是三維立體接地網(wǎng)降阻和快速向大地深處泄流的關(guān)鍵，其產(chǎn)品的優(yōu)劣直接影響到變電站接地網(wǎng)的質(zhì)量。 在水平基礎(chǔ)上把多根垂直超深度鋼鍍銅接地棒打入地下并與水平接地網(wǎng)連接起來(lái)就形成三維立體接地網(wǎng)。 13 裝設(shè)的垂直超深度鋼鍍銅接地棒的根數(shù)越多，其利用率就會(huì)下降；裝設(shè)的根數(shù)太少，又達(dá)不到降阻要求。垂直超深度鋼鍍銅接地棒費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性 。 (3)建立一個(gè)合格的、滿(mǎn)足觀(guān)行標(biāo)準(zhǔn) DL／ T621—1997《交流電氣裝置的接地》 R≤20xx／ IΩ要求的接地網(wǎng)，對(duì)保證變電站的安全運(yùn)行，乃至對(duì)整個(gè)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生地作用是不可估量的。 在一些城市 35KV 變電站建設(shè)中，接地電阻實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相差較多，除了采取一定降低電阻措施各測(cè)量時(shí)的環(huán)境因數(shù)外，變電站土壤電阻率偏大可能也是原因。一般的郊外變電站，收于占地較大，接地網(wǎng)網(wǎng)格是讓開(kāi)建筑物，如控制綜合樓等，而城市變電站應(yīng)充分利用建筑本體下的面積。采用銅接地體雖一次投資較大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看還經(jīng)濟(jì)合理的。銅絞線(xiàn)的長(zhǎng)度強(qiáng)以很長(zhǎng)，敷設(shè)方便，但在連接時(shí)，無(wú)法進(jìn)行氣焊，以前大多采用壓接或螺栓連接，連接可靠性較低，現(xiàn)在新型放熱焊接工藝已非常成熟 ，對(duì)銅絞線(xiàn)的連接非常方便，可靠性也高，雖然放熱焊接工藝接頭價(jià)格非常高，但銅絞線(xiàn)接頭較少，總體費(fèi)用嗇不多。城市變電站室內(nèi)的接地體可采用扁鋼或銅排，只要滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件，扁鋼或銅排與接地支線(xiàn)連接方便，銅鉸線(xiàn)連接較困難。 16 4 接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法 變電所接地裝置是保證人身和設(shè)備安全、維護(hù)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要措施。在一般情況下前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后者，其電阻值實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中可以忽略不計(jì)。假設(shè)要使接地電阻小于 Ω，設(shè)定土壤電阻率為 300 Ω 計(jì)算分流系數(shù)先要分析每個(gè)變電所的實(shí)際情況。根據(jù)《交流電氣裝置的接地規(guī)程》變電所最大接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足。故必須對(duì)土壤分層狀況進(jìn)行測(cè)試， 以了解地層電阻率較低的位置。填土層多為塘渣、煤渣、礫石等，土壤電阻率較高，在 300～ 1000Ω另外在填土層內(nèi)也敷設(shè)一個(gè)上層接地網(wǎng)，可以起著均壓、降低接觸電勢(shì)及降低接地電阻作用，對(duì)于場(chǎng)地填高不大不必設(shè)上層地網(wǎng)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，附加于水平接地網(wǎng)的垂直接地體，接地電 阻僅能減少 2． 8%～ 8%，只有當(dāng)垂直接地體的長(zhǎng)度增大到可以和均壓網(wǎng)的長(zhǎng)、寬尺寸相比擬，均壓網(wǎng)趨近于一個(gè)半球時(shí)，接地電阻才會(huì)有較大的減小，可減小 30%左右。直接擴(kuò)大變電所接地網(wǎng)面積（即外引接地網(wǎng)），往往 受變電所四周場(chǎng)地的限制。針對(duì)不同地區(qū)，不同土壤條件而采用不同的方法才能有效地降低接地電阻。實(shí)測(cè)接地電阻 ,可以滿(mǎn)足 IR≤20xxV，獲得較好的效果。在設(shè)計(jì)中，不要硬套埋深 0． 8m，而是因地制宜，將水平網(wǎng)埋深在土壤電阻率較低的土層里或加長(zhǎng)垂直接地極穿入該土層，以獲得較好的接地效果。適合于110kV 變電所占地面積不大場(chǎng)所，同時(shí)也適合于對(duì)不合格接地網(wǎng)的改造。 降低接地電位的其他方法 接地電壓 IR≤20xx V時(shí)，人身是安全的。 在設(shè)計(jì)時(shí)采用嘗試的方法來(lái)確定均壓導(dǎo)體的總根數(shù)和總長(zhǎng)度，即先對(duì)地網(wǎng)長(zhǎng)和寬方向的導(dǎo)體根數(shù) n1 和 n2 進(jìn)行試算，對(duì)于大地網(wǎng)一般可采用均壓導(dǎo)體間距為 10 m左右試算，若接觸電勢(shì)滿(mǎn)足要求，進(jìn)行技術(shù) 經(jīng)濟(jì)比較后再考慮增減導(dǎo)體的根數(shù)。現(xiàn)針對(duì)地網(wǎng)改造中存在的問(wèn)題，提供幾點(diǎn)改進(jìn)意見(jiàn)。一般情況下， 220 kV 變電站母線(xiàn)和出線(xiàn)的瞬動(dòng)主保護(hù)配有斷路器失靈保護(hù)，當(dāng)某臺(tái)斷路器拒動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò) ～ s 跳開(kāi)全部相關(guān)的斷路器隔離故障點(diǎn)，同時(shí)考慮斷路器的固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間約為 s，所以考慮斷路器拒動(dòng)的情況存在，220 kV 有 效接地系統(tǒng)接地裝置的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間宜取 s。該公司 110 kV 系統(tǒng)接地裝置改造的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間取 2 s。新規(guī)程 （ DL/T 6211997）中明確規(guī)定：在未考慮腐蝕時(shí)，接地裝置接地極的截面不宜小于連接至接地裝置的接地線(xiàn)截面的 75%。電纜溝扁鐵只有幾點(diǎn)與主網(wǎng)連接，在短路故障時(shí)，短路電流經(jīng)電纜溝接地體流向主網(wǎng)，如果故障點(diǎn)距主接地網(wǎng)干線(xiàn)連接點(diǎn)較遠(yuǎn)，故障點(diǎn)的電位將會(huì)被抬得很高，對(duì)二次回路構(gòu)成威脅。這樣一方面減少接地引下線(xiàn)的波阻抗，從而減少局部電位升高，另一方面可以起到互為備用的作用。均壓帶的交叉點(diǎn)應(yīng)可靠連接，便于地網(wǎng)的散流，但規(guī)程上沒(méi)有明確規(guī)定。 (8)關(guān)于新舊地網(wǎng)連接 :目前規(guī)程及資料沒(méi)有這方面的介紹，有人認(rèn)為新舊地網(wǎng)并聯(lián)后彼此存在屏蔽作用，不贊同新舊地網(wǎng)并聯(lián)。湖北省電力公司 “關(guān)于 220 kV 及以上變電站重點(diǎn)反措的補(bǔ)充規(guī)定 ”中規(guī)定：地網(wǎng)改造要求另外敷設(shè)新接地網(wǎng)及設(shè)備接地引下線(xiàn)同時(shí)保留原接地網(wǎng)，而且要求新接地網(wǎng)在地中要緊緊貼靠老接地干線(xiàn)敷設(shè)焊接。 24 6 與接地網(wǎng)相關(guān)的問(wèn)題 接地網(wǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中注意事項(xiàng) (1)接地體頂面埋沒(méi)深度不應(yīng)小于 米，角鋼及鋼管接地體應(yīng)垂直配 置。 (4)接地線(xiàn)應(yīng)防止發(fā)生機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕，接地線(xiàn)在穿過(guò)墻壁時(shí)應(yīng)通過(guò)明孔，鋼管或其他堅(jiān)固的保護(hù)套。 (8)明敷接地線(xiàn)的安裝應(yīng)符合下列要求： 1)便于檢查； 2)敷設(shè)位置不應(yīng)妨礙設(shè)備的拆卸與檢修； 3)支持件間的 距離在水平直線(xiàn)部分一般為 1— 米，垂直部分為 —2 米，轉(zhuǎn)彎部分為 米。如因建筑物的設(shè)計(jì)要求，需涂其他顏色，則應(yīng)在連接處及分支處涂以各寬為 15 毫米的兩條黑帶，其間距為 150 毫米。 (11)在進(jìn)行檢修工作時(shí)，需臨時(shí)接地的地方（如配電間隔、母線(xiàn)分段處、引出線(xiàn)室等）均應(yīng)引入接地干線(xiàn)，并設(shè)有專(zhuān)供連接臨時(shí)接地線(xiàn)使用的接地板和螺栓。螺栓連接的接觸面應(yīng)按要求，作表面處理。 26 與城市接地網(wǎng)有關(guān)的接地 城市變電站的避雷帶 一般郊區(qū)變電站大多采用獨(dú)立的避雷針作為防雷保護(hù)。所以城市變電站的避雷帶應(yīng)以多條引下線(xiàn)單獨(dú)接地。 城市變電站與民用建筑相結(jié)合，民用建筑的給排水管、煤氣管道等可能與變電站接地網(wǎng)交叉，宜在這些民用管道進(jìn)入建筑后加一段絕緣，再與民用建筑連接。由于開(kāi)關(guān)柜安裝在基礎(chǔ)槽鋼上，槽鉛印財(cái)接地，接地電阻 會(huì)偏大。同時(shí)還要注意雷電電磁脈沖的影響，落雷進(jìn)雷電流從避雷帶引下線(xiàn)流入大地，在空間感應(yīng)出電磁場(chǎng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)產(chǎn)生幾伏的電壓都可能損壞計(jì)算機(jī)，從交流回路、電話(huà)引入的高電位也可能損壞計(jì)算機(jī)，影響安全供電。建議新測(cè)福州地區(qū)土壤電阻率，為接地網(wǎng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 今后 ,變電站接地網(wǎng)的改造 ,應(yīng)編入地 網(wǎng)改造施工控制點(diǎn) ,形成制度化 ,使之程序化 .建議注意以下幾個(gè)方面 ： (1) 強(qiáng)管理 ,建成議對(duì)主網(wǎng)系統(tǒng)的地網(wǎng)狀態(tài)定期分析研究 ； (2) 對(duì)土壤特性加以分析研究 ,加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)和控制 ； (3) 選擇合適的接地材料 ,重要樞紐站建議采用銅地網(wǎng)結(jié)構(gòu) ； (4) 改善施工工藝 ,改進(jìn)接地裝置的結(jié)構(gòu)布置 。謹(jǐn)在此表達(dá)我深深的謝意。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬(wàn)千，其中的酸甜苦辣，無(wú)數(shù)的學(xué)習(xí)時(shí)光中的緊張和忙碌都成為記憶中不可磨滅的一頁(yè)。采用機(jī)關(guān)報(bào)技術(shù)、新主法有效降低城市變電站接地網(wǎng)的接地電阻。 華電連江風(fēng)電廠(chǎng) 110 kV 升壓變電站 接地網(wǎng)的改造，通地采用更換土壤，深挖槽溝，提高接地網(wǎng)焊接質(zhì)量等措施，從根本上解決了接地電阻不合格的問(wèn)題。宜在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)匯流銅排，一次，二次均在該銅排接地，各開(kāi)關(guān)柜的匯流銅排連接起來(lái)再與主接地網(wǎng)多處可 靠相連。城市變電站大多采用開(kāi)關(guān)柜、 GIS 設(shè)備，其保護(hù)一般放在設(shè)備就地，如開(kāi)關(guān)的繼電器室、 GIS 的匯控柜等。 與民用建筑相結(jié)合變電站的接地 城市變電站為更好利幫土地，有時(shí)與民用建筑相結(jié)合，如在變電站上造辦公 樓，近來(lái)變電站與居民樓相結(jié)合也在考慮中，這些民用建筑中