变电站接地的缺陷和隐患

变电站接地的缺陷和隐患

中图分类号：tm 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2012）12-0199-01

摘要：随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，发电厂、变电站对地网的要求也越来越高，由于前期勘测、设计、验收、施工、材料选择等没有很好匹配，常常导致经济损失或安全隐患。本文从技术、经济等方面分析了目前国内发电厂、变电站接地工程中勘测、设计、防腐、焊接等方面的问题，并指出了发电厂、变电站接地网内测量、网外跨步电压高导致的安全隐患。

关键词：接地接地电阻值土壤电阻率镀铜钢镀铜钢绞线

1、前期勘测或者勘测分析不到位等原因造成的经济损失

接地体的接地电阻主要取决于其形状、尺寸和接地体周围的大地土壤电阻率。即有

r=ρ×f（x）

r——接地体的接地电阻

ρ——土壤电阻率

f（x）——由电极的形状和尺寸决定的因素

显然，ρ、f（x）越小，接地电阻越小。而ρ、f（x）中，电阻

率ρ则是决定接地体形状设计的先决条件，能否充分勘测并利用好低电阻率区进行散流，是能否顺利实现降阻的关键因素。勘测好土壤电阻率，接地体布置在低电阻率区就尤为重要了。否则，很容易导致投资浪费，接地电阻降不下来。

1.1某变电站

由某设计院组织招标，招标单位仅提供了20m深度的视电阻率数据的华北某变电站接地工程。考虑到变电站面积广，受深层电阻率影响大，其中一家单位于招标前前往站址勘测了深层电阻率，发现40m处视电阻率飙升至1800ω·m（实际电阻率更高），便自动放弃投标权。

1.2某县境内水口水电厂

在对位于某县境内水口水电厂进行接地降阻时，在500kv、220kv 开关站内及其附近设计了6口80m深井，做成深井接地极，但对已完工的4口井中的2口井进行接地电阻测量发现，结果均大于140ω，降阻效果几乎为零。

1.3 某220kv变电站

某220kv变电站改造时接地电阻值为0.888ω，某防雷接地公司承接了该项目，但并未仔细研究和勘测现场地质和深层土壤电阻率，便冒然设计了9口15米深井接地装置措施，施工完毕后，实测接地电阻值为0.887ω，几乎没有变化。

1.4某110kv变电站

某ll0kv变电站铺设80m×80m的水平地网后，接地电阻值为3欧，与目标值1欧相去甚远。虽然没有l0m以下深层电阻率数据，但是考虑到地质勘测的结果显示l0m以下深层含有丰富的地下水，电阻率应该比较低。

因此，详实的前期勘测工作非常重要，否则，很容易将接地体布入导电性极差的高电阻率区，造成浪费。

另外，地质勘探取代不了四极法电阻率测试。通过四极法，结合地质勘探，综合分析，才能从整体上得出变电站深层电阻率的综合电阻率数据，才能对土壤电阻率进行精确分层，四极法是土壤电阻率的较佳测量方法。

2、忽视腐蚀，导致重大损失

目前国内发电厂、变电站设计寿命一般为25～30年（但常常会通过不断改造和升级使其延续到30年以上），发电厂、变电站使用的接地材料主要有镀锌钢、镀铜钢和铜材。关于镀锌扁钢接地体的寿命，国内还未见有大规模的调查研究报告。

而目前一般采用镀锌钢作为发电厂、变电站接地材料，这在正常情况下没问题。虽然镀锌钢容易腐蚀，严重者五年便会导致接地电阻上升超标，但是可以通过定期测量和改造防患其隐患，不会造成太大损失。

但三十年内，采用镀锌扁钢者须改造两次，总投资比镀铜钢材料高出763200-324000=439200（元）=43.92万（元）造成较大的经

济损耗。非常遗憾的是，这种经济损耗正在越发严重地上演着。

3、载流点的焊接质量导致高达24%的直接损失

如果采用常规焊接，131万的铜材埋地后即刻损失31万，发生大故障电流时，仅有100万在起作用。这是非常可惜的，然而非常遗憾的是，不少单位依然采用普通的钎焊技术焊接铜接地体。

避免上述高额损失的方法就是使用放热焊接。放热焊接是一种反应性较强的金属来还原另一种金属或金属氧化物的过程。放热反应的一般公式是：

3cu2o+2al→6cu+al2o2+热量（2537℃）

通过化学反应放出高热量将铜加热至熔融状态，实施接头的连接，相当于用铜水将连接头重新浇筑成一新的整体。因此，国际上普遍以放热焊接来实施铜材的连接，国内近些年也逐渐流行。

4、网内测量导致重大隐患

上述测量方法在面对一般传统方式接地时没有问题。可对发电厂、变电站采用地下水平扩网的方式就有问题了。与最大对角线相当，这样显然容易将接地电阻值测小，将大量不合格的发电厂、变电站测合格，导致重大安全隐患。更为糟糕的是，目前，不少地区的发电厂、变电站接地电阻值就是这么测量的。

5、局部跨步电压、接触电压导致的安全隐患

实现发电厂、变电站低接地电阻值本质上是为了确保人身和设备安全，其中，人身安全最为重要。但在实陈操作过程中，有可能容

易忽视最为本质的人身安全。不计跨步电压、接触电压，单纯追究低接地电阻值，这种现象在扩建和改造工程中尤为突出。

就发电厂、变电站地网跨步电压而言，边缘高于中间，而边缘又属四个角落最高。总之，越是孤立点，均压性能越差，跨步电压越高。而外扩地网的孤立性一般要高于站内地网，尤其是连接外扩地网和主站地网的接地极，孤立性最强，其上跨步电压最大，必须计算合格方可投入使用，但很多单位常常忽视这一点，暗藏隐患。一旦发生了故障电流，且正好有不明情况的行人正好路过，后果很难想象。

另外，一些发电厂、变电站通过斜井水平外延辐射型接地体的方式降阻，其外延的辐射型接地体距地面常常只有数米，显然会在地面产生一定的跨步电压，但有可能会被忽视，埋下隐患。

6、结语

6.1详实的勘测工作非常重要，否则，很容易将接地体布置导电性差的高阻区，导致损失。

6.2只考虑降阻，不考虑防腐，从而导致发电厂、变电站接地网工程的经济损失，这些原本是可以通过选择合适的材料避免的。6.3虽然重视防腐，考虑长远效益，采用昂贵的铜材作为接地体，可却忽视了与之相匹配的放热焊接技术，采用传统低效的钎焊技术，导致24%的昂贵的纯铜浪费。

6.4 一些变电站采取深埋辐射接地体降阻，测量时却未将其计入