淺談電廠的接地系統

熊齊林

（廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510700）

0 引言

隨著我國經濟的發展，用電量越來越大，國家在電力建設上投入的資金也越來越多，面對電力建設的大好時機，如何做好電廠的安全管理工作顯得非常重要。電廠中的各種接地是為保護設備運行安全和工作人員人身安全而設置，本文將就電廠的接地系統展開論述，分析電廠接地系統的重要性、分類、存在的問題及解決措施。

1 電廠接地系統的重要性

1.1 接地系統的組成

接地是指電力系統和電氣裝置的中性點、電氣設備的外露導電部分和裝置外導電部分經由導體與大地相連。接地裝置由接地體和接地線組成，直接與土壤接觸的金屬導體稱為接地體，電工設備需接地點與接地體連接的金屬導體稱為接地線。

1.2 接地系統的作用

接地系統的作用主要是防止人身遭受電擊，設備和線路遭受損壞，預防火災和防止雷擊，防止靜電損害和保障電力系統正常運行。（1）防止人身遭受電擊。將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間做良好的金屬連接能保護人體的安全。對于有接地裝置的電氣設備，當絕緣損壞、外殼帶電時，接地電流將同時沿著接地極和人體兩條通路流過。流過每條通路的電流值與其電阻的大小成反比，接地極電阻越小，流經人體的電流也就越小。當接地極電阻極小時，流經人體的電流趨近于0，人體因此避免了觸電的危險。（2）保障電氣系統正常運行。電廠接地一般為中性點接地，因此中性點與大地間的電位接近于0。當相線碰殼或接地時，其他兩相對地電壓在中性點絕緣系統中將升高為相電壓的3倍，在中性點接地系統中則接近于相電壓。因此，中性點接地將有利于系統的穩定運行，防止系統震蕩。

由于接地系統可以有效地對設備正常運行和人身安全起到保護作用，所以接地系統對電廠具有重要意義，也是電廠不可或缺的措施之一。

2 電廠接地系統的分類

接地是各種設備與大地之間的電氣連接。電廠接地是為了確保發電機和儀表及控制設備正常安全地運行，并為人身和建筑物的安全提供保障。常用的接地方式按作用和功能可分為以下幾種：（1）系統接地。電廠的電力系統中將某一點和大地之間進行適當連接，稱為系統接地，也稱工作接地。（2）設備保護接地。電廠發電機及各種電氣設備的金屬外殼、電纜的金屬保護層、安裝電氣設備的金屬支架、線路的金屬管等，如果出現導體的絕緣損壞就會造成帶電，為了防止這種帶電產生過大的對地電壓危及設備和人身的安全而設置的接地，稱為設備保護接地。（3）防雷接地。為了使雷擊時產生的超強電流安全地向大地泄放，保護被雷擊的建筑物和電力設備而采取的接地，稱為防雷接地。（4）屏蔽接地。為防止外來電磁波對電廠的儀器儀表控制電路等電子設備產生干擾和侵入，造成誤動作，同時也防止電子設備產生的高頻信號向外輻射，對線路的電纜、濾波器、變壓器的金屬部件進行屏蔽的接地，稱為屏蔽接地。（5）防靜電接地。為防止由于摩擦等原因產生的電荷積累影響電子設備的正常工作或產生靜電事故，讓靜電荷迅速向大地釋放的接地，稱為防靜電接地。

3 電廠接地系統常見的問題

（1）阻值變大。電廠接地電阻會隨著環境與埋設時間的變化而變化，主要與土壤的接觸電阻和土壤電阻率有關。當土壤的溫度、水分和土質發生變化時土壤的電阻率也發生變化；接地體發生銹蝕，也會導致接觸電阻增大。接地體的阻值變大會導致雷擊電流入地時電位過高，以及工頻接地短路時對設備和人身安全造成嚴重威脅。（2）接地網的均壓問題。接地網的電壓分布不均會引起跨步電壓。出現電壓不均的原因主要有：設備接地引線過長；接地體埋深不足；未采用均壓帶措施；采用長孔計算而不是方孔計算；忽視了地網的均壓和散流問題。（3）接地網與設備之間的引線連接薄弱。電廠的電氣設備與接地網間的焊接不良，接頭與接地網水平接地體處焊接不符合要求，導致焊口開路；引下線與接地網因長期銹蝕導致有效截面減小，在遇到短路熱穩定不滿足要求時熔斷；設備與接地網的連接是搭接焊接等。（4）使用的接地引下線和接地體的截面偏小。截面偏小滿足不了短路電流對熱穩定的要求，出現接地短路時接地引下線會被燒斷，使設備外殼帶上過高的電壓，使事故擴大。（5）接地裝置的腐蝕問題。由于接地裝置所處的環境和材料原因，電廠接地網接地引下線很容易發生腐蝕現象，當發生接地短路或腐蝕嚴重時就會形成開路，使發電機失去接地保護。（6）水平接地體的埋設深度不夠。標準要求水平接地體的埋設深度在0.6 m以上。很多情況下由于施工人員的不重視，水平接地體埋設深度不夠，接地電阻容易受季節環境變化的影響而發生阻值變化，同時也影響接地網的均壓，出現接地短路時跨步電壓增大，從而威脅工作人員的人身安全。

4 電廠接地系統的改進措施

（1）降低接地電阻，保持接地網電位均衡。電廠接地網要采用內部敷設方孔型均壓帶、外緣閉合的型式。對易發生故障、電流集中的區域，加裝垂直接地極和水平地埋線來加強接地裝置。具體方法：一是在建筑施工挖基礎時就把接地網安裝在基礎以下0.2 m處的地下水位置處，減小接地電阻值；二是采用設計合理、質量合格的原材料解決均衡電位的問題，防止出現跨步電勢、轉移電勢和接觸電勢，避免故障大電流造成接地網形成高電位差。（2）均壓：對電廠的輸出變壓器高壓端設置水平接地網，并使其外緣閉合。通過接地網與建筑物鋼筋的可靠連接實現均壓。讓電廠配電裝置區域里的電位分布比環路接地體和單獨接地體都均勻，可大幅度降低接觸電壓和跨步電壓，實現接地電位的均衡。（3）做好電廠進入主網干線的截面與設備接地引下線截面的配合。1）電廠帶有二次回路連接的電流互感器和電壓互感器，采用兩根截面相同的主網干線和接地引下線，以減小接地引下線的阻抗，確保和主網可靠連接，同時要求每根接地線都能滿足腐蝕和熱穩定要求，并在不同的位置與地下主網連接。2）接地引下線本著就近入地的原則，以最短的距離和地下的主網相連。因為電纜溝中的通長扁鋼是敷設在混凝土上，起不到散流作用，所以設備的引下線不允許和電纜溝中的通長扁鋼連接在一起，如果發生短路，容易造成局部電位升高，導致電纜絕緣層破壞。3）電廠弱電系統及主控室與地網的連接要可靠。（4）接地極和接地引下線的截面積要符合要求。1）電廠接地引下線的截面積要滿足熱穩定要求。接地引下線截面積至少是主網干線截面積的兩倍以上。同時接地引下線還要具有良好的導電性能，出現大故障電流時不會產生明顯的電位差，接地引下線的長度要盡可能短，在地網的不同部位選擇通過較大故障電流的位置連接兩根以上的接地引下線，確保故障電流有多條通路。2）由于圓鋼的腐蝕截面要比扁鋼小，在接地網的設計、施工中最好使用圓鋼。（5）對接地裝置要采取防腐措施。設計時就要首先考慮接地線的防腐問題，適當增大接地線截面積，接地裝置的焊接點利用防腐劑或瀝青做防腐處理。同時考慮檢查和檢修方便，設計時就應對地網腐蝕情況進行調查研究。（6）水平接地體的埋深要足夠。按規范要求，埋設水平接地體，深度要在0.6 m以上，凍土地區要敷設在凍土層以下。

5 結語

電廠接地系統的設計需要根據電廠的規模、接地電阻、地網均壓、接地短路電流的大小和地電位的要求，結合地網敷設深度進行布置以及熱穩定校驗和腐蝕情況分析計算。采取多種方案對比的方法，力求效果好、費用低、維護方便，在保證電廠接地安全的前提下，合理地設計接地裝置，確保電廠的安全運行。

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