电网接地装置安全影响因素分析及判断

2022-09-11

接地网有工作 (系统) 接地、保护接地、防雷电和防静电接地等多项用途, 它是维护变电站安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要措施。正确判断与评估接地装置的安全性, 以确保接地装置的安全, 是一项极其重要的工作。

1 影响接地装置安全性的因素

影响接地装置安全性的重要因素有以下几点。

(1) 由于设计单位在设计时, 对接地网布置不合理、考虑不周全而造成的。

(2) 由于施工单位没有严格按合理的设计进行施工, 这为以后接地网事故的发生埋下隐患。

(3) 随着地区经济的发展, 电网的容量不断增加, 各地区原设计的接地装置热容量愈来愈满足不了电网的实际运行容量的要求。同时, 随着电网接地装置运行年限的增加, 在土壤湿度和酸度较大的地区, 接地装置局部范围腐蚀严重, 致使接地网的热稳定能力下降。

(4) 由于接地装置属于隐蔽工程, 常年处于地下, 由于自然界不可抗力的作用, 随着运行年限的增加, 金属体会出现不同程度的腐蚀, 尤其是湿度较大、酸碱度较高的地区尤为明显。

2 接地装置安全性的判断与评估

2.1 地上部分

相关参数的测量:测量设备引下线连通状态。对设备引下线连通状态的评估, 反映引下线的腐蚀状态, 从而可分析判断电气设备与地网连通情况, 防止每个设备失地运行。

(1) 导通检查电气设备的接地引下线连通设备接地部分与接地网, 对设备的安全运行至关重要。虽然在制作接地装置时, 已对接地引下线联结处做了防腐处理, 但位于土壤中的联结点仍因长期受到物理化学等因素的影响而腐蚀, 使触点电阻升高, 造成事故隐患, 甚至使设备失地运行。有关标准对接地装置引下线的导通检测均有明确要求, 严禁设备失地运行。

(2) 热容量校验。

在有效接地系统及低电阻接地系统中, 发电厂、变电所电气装置中电气设备接地线的截面, 应按接地短路电流进行热稳定校验, 接地线截面的热稳定校验可按以下方法进行:

根据热稳定条件, 未考虑腐蚀时, 接地线的最小截面应符合下式要求:

公式 (1) 中:Sg为接地线的最小截面mm2;Ig为流过接地线的短路电流稳定值 (根据系统5至10年发展规划, 按系统最大运行方式确定) , A;te为短路的等效持续时间, s;c为接地线材料的热稳定系数, 根据材料的种类、性能及最高允许温度和短路前接地线的初始温度确定。在校验接地线的热稳定时, Ig、te及c应采用表1所列数值。接地线的初始温度, 一般取40℃。

2.2 地表部分

相关参数的测量:测量地表分布电势、接触电压、最大接触电压、跨步电压、最大跨步电压。地表接触电压、跨步电压、分布电势的测量是通过测量地表感应电势的变化反映埋入地网的均压状态及腐蚀状态, 判断其地网寿命。

(1) 接触电压和跨步电压与接触电势和跨步电势之间的关系。

接触电势是当接地短路电流流过接地装置时, 在地面上离电力设备的水平距离为0.8m处 (模拟人脚的金属板) , 沿设备外壳、构架或墙壁离地的垂直距离为1.8m处的两点之间的电位差) ;接触电压是指人体接触上述两点时所承受的电压。跨步电势是指当接地短路电流流过接地装置时, 在地面上水平距离为0.8m的两点之间的电位差;跨步电压是人体的两脚接触上述两点时所承受的电压。

(2) 接触电势、跨步电势、接触电压和跨步电压的测量。

模拟人的两脚的金属板是半径为0.1m的圆板或0.125m×0.25m的长方板。为了使金属板与地面接触良好, 把地面平整好, 撒一点水, 并在每一块金属板上放置15kg重的物体。取下并接在电压表两端子上的电阻, 高输入阻抗 (>100Ω) 的电压表将分别测量出与通过接地装置的电流对应的接触电势和跨步电势;如果在电压表的两端子上并接电阻Rm (1500Ω) , 则电压表的测量值分别为与通过接地装置的测试电流对应的接触电压值和跨步电压值。

2.3 地中部分

相关参数的测量:测量地网接地阻抗。

通过地网接地阻抗的测量, 可分析判断出接地网与“电气地”连接状态, 判断当其在事故状态下的泄流能力。

(1) 一般情况下, 接地装置的接地阻抗应符合下式:

公式 (2) 中:R为考虑到季节变化的最大接地阻抗, Ω;I为计算用的流经接地装置的入地短路电流, A。

公式中计算用流经接地装置的入地短路电流, 采用在接地装置内、外短路时经接地装置流入地中最大短路电流对称分量最大值, 该电流应按5至10年发展后的系统最大运行方式确定, 并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配, 以及避雷线中分走的接地短路电流。

(2) 《电力设备接地设计技术规程》 (SDJ8-79) 中对接地电阻值有具体的规定, 一般不大于0.5Ω。在高土壤电阻率地区, 当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时, 大接地短路电流系统接地电阻允许达到5Ω, 但应采取措施, 如防止高电位外引采取的电位隔离措施, 验算接触电势、跨步电压等。根据规程规定, 主要是以发生接地故障时, 接地电位的升高不超过2000V进行控制, 其次要求接地电阻不大于0.5Ω和5Ω。因此, 人们普遍认为, 在110kV及以上变电所中, 接地电阻值小于0.5Ω即认为合格, 大于0.5Ω则认为不合格, 不管短路电流有多大都不必采取措施, 这是不合理的。

(3) 接地的实质是在变电所发生接地短路时, 控制故障点地电位的升高, 因为接地主要是为了设备及人身的安全, 起作用的是电位, 而不是电阻, 接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数, 但不是唯一的参数。

2.4 综合评估

大型接地装置的状况评价和工程验收应根据特性参数测试的各项结果, 并结合当地情况和以往的运行经验综合判断, 不应不计代价地片面强调某一项指标。应总体把握以下几点: (1) 接地装置电气完整性良好, 接地装置热容量足够大; (2) 场区地表电位梯度分布均匀 (包括接触电位差、跨步电位差) ; (3) 接地阻抗足够小。

通过对接地装置地上、地表、地中三部分参数的测量, 即可综合判断、评估其运行状态。

摘要：接地装置安全性的研究对电网安全运行和人身安全有着极为重要的意义, 可以使我们增强防范事故的能力, 有效地防止特大、重大和频发性事故的发生。本文在探讨接地装置安全性几个影响因素的基础上, 提出通过对接地装置参数的测量综合判断、评估其运行状态。

关键词：电网,接地装置,安全问题,判断评估