水电站接地装置设计及施工中存在的问题分析

在电力系统发展的同时, 接地短路电流亦愈来愈大, 水电站运行过程中常因雷电过电压、操作过电压或短时过电压而发生事故, 造成电气设备的损坏, 其事故发生的原因一般较易找到, 但对过电压事故中暴露出的另一隐患——接地装置设计及施工中存在的问题, 却往往易被忽视。为了有效的防止过电压对设备绝缘破坏进而导致事故的扩大, 本文就接地装置设计及施工中存在的问题进行分析并提出改进措施。

1 接地装置设计中存在的问题

在水电站工程电气部分设计中, 接地装置设计工作量仅占其很小的一部分, 且属于隐蔽工程, 很容易被忽视。水电站运行过程中的过电压是常见故障, 故障发生后, 检修运行人员很难将其与接地网联系在一起, 因事故原因未从根本上查清, 问题就不可能彻底得到解决。接地装置设计中存在的问题是水电站安全运行随时受到威胁的关键因素之一。

1.1 均压问题

在作接地装置设计中, 由于前期的收资工作很粗, 个别重要的技术参数无法从系统得到, 仅把工频接地电阻作为主要技术指标, 而忽略了地网的均压和散流, 表现在:其一接地网只用长孔地网而很少用方孔地网, 特别是沿电缆沟无均压措施;其一远离升压站地地网的中控室与易发生事故的电气设备之间的电位均衡问题欠考虑。

1.2 设备与地网的连接问题

在老电站扩建改造工程设计中, 接地网的改造设计工作不到位, 如:其一水电站在扩建时没有相应扩建地网, 而是把新增设备的接地线连接导电缆沟内的地带上, 由于地网长期运行在阴暗、潮湿的环境中, 接地带焊接头因腐蚀而断开使串接其上的设备失去与接地网的连接;其二某些设备通过混凝土基础或构架的内筋接地, 而此基础或内筋在施工时未进行可靠的电气连接, 造成电气上的开路。

1.3 接地网设计缺乏前瞻性, 致使接地装置材料选型偏小, 不能满足短路热稳定要求

设计时只考虑当时电网的短路电流, 而未考虑系统电网的发展过程中短路电流在不断增大, 使接地装置材料的选型偏小, 不能满足未来几年内系统短路电流热稳定的要求, 造成接地线多处烧损而发生过电压故障。

1.4 工频接地电阻超标

由于水电站多数分布在山区, 其土质情况复杂且不均匀, 土壤电阻率相应较高, 接地网设计中考虑不周全, 未采用有效的降电阻措施, 使接地装置先天留下缺陷。

在水电站扩建改造时, 其运行电压由35kV升至110kV, 大接地短路电流系统与小接地短路电流系统对接地电阻值要求是截然不同的, 只重视设备的改造, 而忽视了接地装置的相应完善, 这就人为的提高了接地电阻值。

1.5 接地网的腐蚀问题

分布在山区的水电站, 土壤以风化石或砾石为主, 透气性好, 土壤中含氧量高, 可加速接地体的氧化过程;水电站在扩建期未扩建地网, 而是把电缆沟内的均压带作为接地的主干线, 电缆沟阴暗、潮湿的环境使接地体的表面产生铁锈层。

2 接地装置施工中存在问题

在水电站工程施工中, 接地装置的施工比设计更不易得到重视, 这与施工人员的观念及对接地装置重要性的认知程度有关, 如接地网施工中出现的问题很少反馈到设计部门, 由此出现施工与设计脱节等问题。

2.1 接地电阻问题

接地网是施工中的隐蔽工程, 如监理人员把关不严, 施工单位又偷工减料, 不严格按图施工, 接地网敷设的随意性大, 造成接地电阻达不到设计要求。

2.2 接地网敷设问题

接地极应埋深在冻土层以下, 对于我们北方地区的工程设计, 至少在100cm左右, 而很多工程的接地极埋深不足60cm, 有时甚至不足30cm, 使其浮在地表面, 加速接地体的氧化过程。

2.3 工频接地电阻测量不规范

为赶工期, 施工单位经常是接地网施工完毕后, 未等接地体与大地完全亲和以后立刻测试接地电阻, 该阻值并非是最终的稳定值, 与运行中的实际值相比, 误差较大。

3 解决的措施

针对水电站运行过程中出现的过电压故障, 并结合水电站接地装置设计及施工中存在的问题, 提出相应的解决措施。

改变设计及施工人员的观念, 充分认识到接地装置在电站运行中的重要性, 完善均压设计, 杜绝设备到哪水平接地体连接到哪的不良做法, 严把设计质量差, 避免接地网因设计及施工中的漏洞而对水电站安全运行埋下隐患。

(1) 电站接地装置设计的前期工作中应注重收集工程所在地的环境、气象、土质、土壤情况及工程最终建设规模, 以确保接地装置设计的完善、准确性。

(2) 对于扩建改造工程, 应作好原接地网的调查、测试工作, 以获取真实的技术参数, 便于新、老接地网的有效衔接, 使整体接地网接地满足规程要求。

(3) 对于接地网的腐蚀问题, 应结合工程运行的环境条件, 采取有效的防腐措施时, 建议适当提高接地体的型号规格, 接地引下线与及接地网水平连接处采用耐候性钢材, 运行数年后成为一种稳定的锈蚀层, 防止锈蚀向内部发展。

(4) 在山区水电站接地装置施工中, 接地网须用细土回填, 分层夯实, 不允许采用碎石、建筑垃圾及有腐蚀性的工业废渣回填。

(5) 水电站工程接地装置设计与施工过程中设计、监理、施工各方人员应各负其责, 严格按设计要求和图纸施工, 以保证按地网的施工质量。

4 结语

水电站电气设备的安全运行与接地装置设计方案及施工质量息息相关, 这就要求设计人员及施工人员应高度重视此项工作, 使接地装置的设计与施工工作紧密配合, 达到预期效果, 由此为电力系统的安全、稳定地运行创造条件。

摘要：针对水电站运行过程中出现的过电压故障, 分析水电站接地装置设计及施工中存在的问题, 提出相应的解决措施。

关键词：水电站运行,过电压,接地装置设计及施工,解决措施

参考文献

[1] 肖振彪.大源渡水电站发电机定子接地保护及接地故障处理[J].水电厂自动化, 2008 (2) .

[2] 张春辉.水电站接地装置存在的问题处理[J].小水电, 1999 (1) .