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1、1.1研究变电站接地网的重要意义接地网是变电站安全运行的重要保证，它不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的参考地，在系统故障时还能迅速排泄故障电流并降低变电站的地电位升，因而接地网接地性能的优劣直接关系到变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全及正常运行，变电站接地网的接地性能一直受到设计和生产运行部门的重视。电力系统接地可分为工作接地、防雷接地和保护接地。工作接地是为了满足电力系统运行需要的接地，例如为了降低电力设备的绝缘水平，我国在110kV及以上的电力系统中采用中性点接地的运行方式。在交流系统中，正常情
2、况下流过工作接地极的电流是几安至几十安的不平衡电流，但在系统发生接地故障时，则会有高达数十千安的短路电流流过接地极，短路电流的持续时间不长，一般为几十微秒左右。防雷接地是为了消除雷电过电压危险影响的接地，例如避雷针、避雷线和避雷器的接地。防雷接地只是在雷电冲击的作用下才会有电流流过接地装置，雷电流值可达数十至数百千安，持续时间为几十微秒。保护接地是为了防止设备因绝缘损坏带电危害人身安全的接地，例如设备外壳接地。保护接地只是在设备绝缘损坏的情况下才会有电流流过。最初的变电站接地系统采用埋设接地网的技术，地网接地体一般采
3、用废钢，但发现废钢腐蚀过快，接地网一般几年后就失去作用。后来欧美国家采用金属铜作为埋设的接地体，但是接地引线与地网接地体的连接处腐蚀较快，与采用钢铁作为接地体的使用寿命等同，现在世界上统一采用镀锌钢材作为接地体，在钢材的选用上都留有腐蚀余量。接地体的设计也经历了从等间距布置到不等间距，从水平地网到加入垂直极的复合三维地网的过程。影响变电站接地网安全问题的因素是多方面的，既有站内的因素也有站外的因素。这些安全问题不仅包括传统的接地阻抗、地表电位分布、跨步电压和接触电压等老问题，更有不断出现的更加复杂的新问题。近年来，随
4、着超高压输电线路的建设以及城市电网改造的大规模进行，在我国变电站设计和运行中，接地网的安全问题越来越突出。首先，超高压大容量的现代变电站越来越多，这些变电站的电气设备多且占地面积大，因而其接地网的占地面积远大于普通变电站接地网的占地面积，故障时接地网上的电位分布不均匀。接地网的接地材料普遍选用扁钢，加剧了故障时接地网上电位分布的不均匀现象，与设计所期望的等电位分布产生了明显的差别，致使变电站接地网存在较大的安全隐患。这些隐患不仅包括传统的跨步电压和接触电压的升高，而且包括设备的安全及正常运行。其次，随着我国城市的发展
5、，其用电量也在日益增长，需要建设大容量的市内变电站来满足这些集中的用电需求。由于城市的地价比较昂贵，这些变电站通常容量较大但占地面积较小，而且周围存在很多建筑物、金属管线和公共活动空间。由于接地网占地面积较小，其接地阻抗及地电位升有可能很高，这不仅对站内电气设备不利，而且由于变电站附近的跨步电压较高，有可能危及站外的人身安全。国内己经发生多起接地装置故障引起的特大事故,例如古竹变电站曾因中性点接地引下线机械损伤及锈蚀严重,雷击造成接地引下线烧断,变压器主绝缘遭受严重破坏需返厂大修,经济损失近千万元。四川华莹山发电厂因
6、未能及时检测出主变中性点接地引下线的严重腐蚀,年在雷电击中线路反击造成系统接地故障时,由于接地装置隐患继而发生重大接地故障及事故扩大,仅直接设备造成了多台发电机损坏、站主变损坏、控制室多面主屏烧毁,经济损失达数千万之巨。接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。从本质上讲,它的目的就是为了在正常和事故以及雷击的情况下,利用大地作为接地电流回路的一个元件从而将设备接地处固定为所允许的接地电位。综上可见，我国变电站接地网不仅存在的安全问题多，而且复杂。因
7、此，在设计接地网时应当尽可能多地将可能影响接地网安全性能的因素考虑进来，这无论是对我国电力工业的进一步发展还是对其它行业的正常运行均有重大意义。1.2电力系统接地装置的分类接地就是将电气设备的某些部件、电力系统的某点与大地相连,提供故障电流及雷电流的泄流通道,稳定电位,提供零电位参考点,以确保电力系统、电气设备的安全运行,同时确保电力系统运行人员的人身安全。接地功能是通过接地装置或接地系统来实现的。电力系统的接地装置可以分为两类,一类为输电线路杆塔或微波塔的比较简单的接地装置,如水平接地体、垂直接地体、环形接地体等,
8、另一类为发变电站的接地网。简单而言,接地装置就是包括引线在内的埋设在地中的一个或一组金属体包括金属水平埋设或垂直埋设的接地极、金属构件、金属管道、钢筋混凝土构筑物基础、金属设备等,或有金属导体组成的金属网,其功能是用来泄放故障电流、雷电或其他冲击电流,稳定电位。而接地系统则是指包括发变电站接而接地系统则是指包括发变电站接地装置、电气设备及电缆接
