发、边电站接地网及其诊断方法

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1、发、变电站的接地网及其故障诊断方法摘要：本文将结合所在课题组近些年所做的研究，主要介绍发、变电站的接地网的研究内容。着重介绍降低接地电阻的方法、接地故障诊断软件的工作原理以及将其应用于工程实践当中初步诊断时涉及到的测量方法。接地的目的是利用地作为传导电流回路的一个元件，从而在正常、事故或遭受雷击的情况下将电气连接处的电位固定在某一允许范围内，以保证人身和设备安全，维护系统和设施安全可靠运行。1接地电阻接地电阻是接地装置的一个重要参数，其大小等于接地极的电位升高与通过接地极流入地中的电流的比值。故若电流为一定值，接地电阻的大小

2、直接决定了接地极的电位高低，如设备遭雷击时，由于雷电流非常大，接地电阻的微小变化会引起地电位的很大升降。所以，研究如何降低接地网的接地电阻是非常有必要，也是很有意义的。由于发、变电站接地网接地电阻可用近似公式:R=0.5ρS表示，其中ρ为土壤电阻率，S为水平接地网面积，故可以主要从降低土壤电阻率和增大接地网面积两方面入手。主要有以下几种方法：1）加大接地体尺寸或引外接地对于一些简单接地体和输电线路杆塔接地装置，此方法效果较好，但对于发、变电站接地网，尤其是在高土壤电阻地区或者占地非常昂贵地区，加大接地体尺寸会增加发、变电站建

3、设的不少投资，甚至受场地的限制根本无法实现，因此，在使用此方法时，必须进行技术经济比较2）利用自然接地体自然接地体包括建筑物钢筋混泥土基础的钢骨架、水电站进水口拦污栅、引水管等，对于这样一些自然接地体，由于它们本身具有较低的接地电阻，若将其与主网相连，可以达到降低接地电阻的目的。特别是在水电站，利用自然接地体，其降阻效果更为明显，并且不需要增加多少投资。但当这些自然接地体多次通流泄漏电流和故障电流后，是否会加速其电化学腐蚀，既而影响其原来的机械作用，若会有影响，则应综合其腐蚀速度及造成损失的大小和它给接地网所作贡献的多少等多

4、方面因素考虑，评定此方法是否合适。3）换土或使用降阻剂对于某些位于高土壤电阻率地区的发电厂、变电站的接地网，若采用其他方法难以降阻，则可以考虑用电阻率低的土壤来代替电阻率高的土壤，以获得较低的接地电阻。化学降阻剂的使用其实是在接地体周围的土壤中加入离子生成物，以改善土壤的导电性能，若降阻剂的电阻率非常低，则相当于增加了导体的直径，从而使接地电阻减小，即起到了降阻作用。换土和使用降阻剂实际上都是对导体周围土壤进行了改善，降低了土壤电阻率，即“人工改善土壤”方法，而文献[1]的研究结果表明：人工改善土壤对降低接地网的接地阻作用并

5、不明显，但能有效降低接地网的最大接触电压。4）使用垂直接地极在设计高土壤电阻率地区的发、变电站接地网时，仅采用水平接地网很难满足接地规程的要求。而在水平接地网四周增设垂直接地极可起到有效的降阻作用。而垂直接地极的采用涉及到其布置位置、根数、长度的选择问题，根据文献[2]第五章第二节分析：垂直接地极最好是布置于水平接地网四周边缘，有条件的话可尽量向外延伸，让垂直接地极的间距大于或等于垂直接地极的长度；垂直接地极的长度不得小于水平接地网的等直半径，根数一般应在4根以上，且考虑到根数增加到一定程度后，降阻率会逐渐趋于饱和以及根数增

6、加会造成较大的资金投入，故一般应限制在8根以内。1接地网故障诊断接地网是确保电气设备和人身安全的重要设施，当接地网存在缺陷时，就会危及电气设备和人身安全。我国敷设接地网所用材料主要为普通扁钢，因常年的土壤腐蚀和接地短路电流的电动力作用，使接地网水平均压导体或接地引下线出现不同程度的腐蚀，造成接地装置存在严重缺陷，就会引发泄流不畅、场区电位分布不均，造成接地网可靠性降低甚至性能失效。2.1接地网故障诊断原理地网接地性能一般由接地电阻的大小间接判断，但无法了解地网腐蚀情况，而地网导体腐蚀甚至断点时，接地电阻仍可能正常，若待发现地

7、网接地电阻不合格或引起事故后，再大面积开挖查找接地网断点和腐蚀段，则是盲目性大、工作量大的方法，还影响电力系统运行。因此，文献[3]提出一种测量接地引线间的电压变化，不停电，不开挖地网检测其腐蚀情况的新诊断方法。其基本思路如下，忽略土壤因素等的影响接地网可视为纯电阻网络。地网竣工时各段导体的长度、截面积和电阻率已确定，可知其原始电阻值，运行多年后某些导体出现腐蚀或者断裂时，该支路电阻比原始值大，这样就得到两个拓扑结构相同、支路电阻不同的电阻网格，两个网络施加相同的恒定直流电流源时，得到对应的两组电压值。其中原网络的节点电压值

8、，因拓扑结构、支路电阻及激励已知，可据电网络计算得到，而腐蚀后接地网的节点电压值，因变电站电气设备都有和接地网相连接的接地引线，可由接地引线测量腐蚀后的节点电压值。由两组节点电压值，并利用适当的数学方法便可求得各支路电阻的变化，便能诊断出地网的腐蚀情况。1.2接地网故障诊断的基本算法1）增