关于变电站接地网及接地电阻的探讨

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　　【摘 要】变电站接地电阻可以也有效保证变电站的安全运行，其在一定程度之上也可以有效保证变电站的效率，本文从实际出发分析了变电站接地网以及接地电阻的相关内容。
　　【关键词】变电站；接地网；接地电阻
　　引言：
　　变电站接地网对于电力系统以及电网的正常运行具有重要的现实意义，不仅对变电站的电力设备以及电力系统等都具有一定的保护作用，对于变电站的工作人员的生命财产安全也是一种有力的保障。但是从当前我国变电站的接地网的建设来看，现阶段我国多采用的是由镀锌钢制成的接地材料，由于长时间接地，这种材料容易遭受腐蚀或是出现接触不好、线路短路等问题，严重威胁了变电站接地网和整个变电站系统的安全，因此我们必须对于当前的接地网进行定期的故障诊断，这也是适应电网完全运行需求的一种体现。
　　1、变电站接地网相关优化措施
　　1.1、计算机软件
　　通过对于接地电网故障诊断的基本原理的介绍和了解，其中心思想可以概括为节点诊断，所谓节点诊断就是将整个接地网分解成很多的多段原件，然后再进行每个节点段的故障诊断，通过保证每个节点段的接地网的安全运行保证整个电网系统的安全。其主要故障诊断是根据每个节点的接地电阻值变化进行判断。基于节点诊断法的理论基础以及长时间的实践经验，我们可以设计出和接地电阻相关的电阻计算软件，进而实现接地网故障诊断的自动化、科学化以及可视化。当然这也要建立在科学有效的计算软件的基础之上才能得以实现，通常情况下，我们采用的软件都是由Fortran语言或是VisualC++语言编制而成的，更具既定的程序，系统软件可以对于金属电阻的电阻值进行测量和计算，然后再根据网络结构的基本特点以及遵循一定的诊断原理和方法对于整个接地网系统进行故障的检测和分析。
　　一般情况下，这种采用计算软件进行故障诊断的方法对于一些新建的接地网的效果比较好，诊断的准确程度也比较高，但是对于一些经过长时间使用之后的接地网，其诊断的效率比较低，这和一些接地线路出现损耗或是接地电阻受到腐蚀、短路等有着很大的关系。在使用计算软件计算接地电阻过程中，还需要将一些必要的原始数据参数输入到计算系统中，比如接地电阻的数量、基本位置、行数、初始状态接地电阻的电阻值等等，输入之后还需要建立一定的数据模型，通过这个模型就可以实现理论值和测量值的对照，并对于故障进行诊断。
　　1.2、仿真计算
　　正常情况下，变电站的接地电阻都是埋在地下的，由于土壤的电阻率比较高，特别是相对于一些含有金属的电阻的电阻率来说，因此在测量电阻率时，对于土壤的电阻率可以忽略不计，只需要测量技术导体的电阻率就可以了。而仿真计算的过程中，需要选择相同截面积、电阻率和长度的钢，然后对于仿真电阻的电阻值进行测量就可以确定出标准的电阻值，为了提高测量的精度，我们可以使用度量单位较小的单位。然后是借助计算软件对上述程序进行仿真计算，所得的结果即为接地网中每条支路电阻的增量。
　　通过实践检验证明，对于规模较小的接地网络，分散性小的特点导致其无论是单支故障或者多支故障，通过计算软件都可以较简单地予以诊断。而对于分散性广的大型接地网，计算软件的准确性有所下降，只能诊断出大概的故障位置，进而通过故障点周围电阻增值较大的原理，可以进一步进行定位，可以测出故障区域的等效电阻，与原始值进行对比，就可以进一步诊断故障点。
　　1.3、接地网规模划分
　　现实中发、变电站面积很大。根据大量的试验，为了研究方便，规定凡是接地网拓扑结构图中节点数在40-120个的，称其为中型接地网，其对应的接地网占地面积约为3500-12000m2，一般为110kV及其以下等级变电站接地网；节点总数在120个以上的，称其为大型接地网，其对应的接地网占地面积一般大于12000m2，一般为220kV及其以上等级的接地网。
　　1.4、腐蚀诊断模拟实验
　　由于实际接地网接地引下线数量较多而且没有固定的分布规律，腐蚀支路两端也并不一定存在接地引下线，由腐蚀诊断原理可知测量节点对的选择对诊断的速度和准确度均有影响。因此对不同规模接地网的各种腐蚀情况进行模拟诊断，寻找实用的接地网诊断方法具有非常重要的意义。模拟实验利用ATP软件中的ATPDraw程序进行，ATP是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本，通过绘制电路图，在界面上输入数据，借助微机建立数据文件，使用起来非常方便。为了保证接地网故障处理的准确性和安全性，本文总结发现有大量的模拟实验度接地网腐蚀故障诊断方法进行反复尝试，其中效果比较显著的主要有两种诊断方法：中型接地网的诊断方法是对大跨距进行测量和计算，将初次诊断结果形成数据作为故障解决和处理的参考依据。大型接地网的专断方法是初次诊断采用大跨距测量，但是对问题故障的判断并不准确，因此应该在初次诊断时将接地网逐个分块，在每个分块的内部实行逐步逼近的方法取得相对比较合理的数据。
　　1.5、接地极深井、水平接地斜井方案选择
　　严格采取以上方法仍不能使变电站的接地电阻满足设计要求时，可考虑采用接地极深井或水平接地斜井的方案。根据多个变电站接地网施工经验，选择接地极深井或水平斜井方案应有针对性。
　　1）接地极深井。如果判断该变电站地下层有很多岩石，则不适合采用接地深井来降阻。
　　由于接地电阻是以电压、电流在土壤的表层向外散发出去的（集肤效应），因此在此处打接地极深井很难达到降阻目的。接地极深井的方法只适用于地质下层为电阻率小的土质、水源或金属矿的变电站。
　　2）水平接地斜井。打水平接地斜井的办法符合集肤效应原理，有多个变电站（如220kV芽洲变电站、110kV沙江变电站和110kV进德变电站等）实施了打水平接地斜井方案后，接地电阻达到了设计要求。
　　1.6接地电阻测试变电站接地电阻测试时应按规程要求进行，特别对于打了水平接地斜井的接地网，由于原接地网对角线变长，测试的电压、电流线必须按倍数延长，以确保测出的接地电阻值真实、可靠。
　　2、变电站接地电阻的分析
　　2.1、调整接地设计方案
　　变电站通过三通一平的验收后，建议勘察单位再次到现场实地测试土壤表面电阻率，并将此数据提交设计部门。设计部门根据实际情况对原方案进行调整与修编，有针对性地制定出本工程的接地设计方案。
　　2.2、提倡采用新材料
　　目前，国内已经有部分地区采用了镀铜扁钢这一新材料。下面在性能、价格、经济效益和使用寿命等方面对镀铜扁钢与热镀锌扁钢进行比较。性能对比。在大气中，镀铜扁钢、热镀锌扁钢材料表面会被氧化分别产生氧化铜和氧化锌，由于氧化铜内部没有离子，只有自由移动的电子，镀铜扁钢表面被氧化后基本不影响其导电性能；而氧化锌离子在晶体状态下不导电，热镀锌扁钢表面被氧化后会对其导电性能产生较大影响。价格对比。镀铜扁钢与热镀锌扁钢的市场价格对比见表1。
　　表1镀铜扁钢与热镀锌扁钢的市场价格对比表
　　由表1数据可知：如果采用0.1mm厚的镀铜扁钢，相比采用热镀锌扁钢增加的投资为5.25万元；如果采用0.25mm厚镀铜扁钢，相比采用热镀锌扁钢增加的投资为8.75万元。
　　3、结语
　　变电站的安全问题是一个综合性问题，要保证供电的可靠性，就必须各方面做好工作，抓住威胁变电站安全的地网问题，就是一个重要的方面。设备的完善是安全供电的前提和重要保证，百密一疏，在难免的事故面前做到找准原因，对症下药，事故也就成了一次改进的机会。形成以设备的良好保证安全，在事故后亡羊补牢更好地完善设备的这样一个良性循环，以客观、务实的态度，不断地保证好安全输电的前提条件。
　　参考文献：
　　[1]符振伟.关于变电站接地网及接地电阻的探讨[J].科技致富向导，2013，05：195+208.
　　[2]高宜凡.变电站接地网状态评估分析[D].华南理工大学，2012.
　　[3]郭建伟.变电站接地网研究及故障诊断分析[D].上海交通大学，2008.
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