接地網電氣連接狀態檢修研究

王燕明（大唐國際張家口發電廠,河北 張家口 075100）

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接地網電氣連接狀態檢修研究

王燕明
（大唐國際張家口發電廠,河北 張家口 075100）

摘 要：接地網是電網安全運行的重要手段之一，在電氣連接狀態檢修過程中，接地網扮演著不可或缺的重要角色，確保電氣設備及檢修人員的安全。本文主要分析了接地網電氣連接狀態檢修原理及檢修方法，并經過討論設計了接地網電氣連接狀態檢修方案，提高電網運行的安全性及可靠性。

關鍵詞：接地網；電氣連接狀態；檢修；安全

0 引言

隨著科學技術以及電力系統快速發展，電力工作人員越來越重視接地網的安全可靠性。尤其是在電氣連接狀態檢修時，更要確定好電氣設備的所有部分都要與大地連接好，滿足接地要求，更好設計的接地網工作。接地網與其他設備不同，它是一種隱藏于地下的裝置，加之電網的電氣設備種類繁多，更要確保接地網的完好，避免發生接地短路故障給電網造成嚴重損失。

1 接地網電氣連接狀態檢修原理

在一些接地網電氣連接狀態檢修工程中，常用的原始手段主要是經過幾年運行之后進行抽樣挖出檢查。這種方法受現場運行的條件控制，且工作量比較大，檢修速度慢，具有一定的盲目性。經過查閱相關資料總結討論，下面主要介紹接地網電氣連接狀態檢修的原理。

1.1 接地網數值計算方法的檢修原理

有關學者曾經計算和分析了單根藏于地下的導體或接地網格的地表電場和磁場，最后發現在接地導體的兩端接入電流的情況下，導體中有無斷點的地表電場和磁場數值差別很大，同時對導體中有多個斷點的情況也進行了計算，其數值與正常的導體值也有明顯的不同。通過此原理可以判斷接地網的導體是否完好。

在此基礎上，學者又進行了進一步的研究，利用地表磁場分布的測量值來判斷接地網網格導體不同位置的斷點。通過仿真計算，設計出激勵源與磁場源的檢測系統，并根據仿真計算和模擬實驗證明此方法有效。不過，此研究只是針對于斷點的檢測，并沒有對電場、磁場的特征以及腐蝕故障的檢測進行研究，需要日后不斷的探索。

總之，接地網數值計算方法的檢修原理簡單的概括就是利用接地網數值分析計算，通過測量接地網地表電位差來實現對接地網檢修的過程。

在檢修過程中，測量接地網地表的電位時充分利用了接地網數值計算的方法，也把此方法與變電站接地網的腐蝕診斷進行了巧妙的結合，為以后的實際應用和理論分析做好了鋪墊。不過，相關的文獻只是簡單的描述了診斷的思路以及田字形接地網，并未進行深入的研究。同時由于接地網的網格結構，當導體某段發現有小的斷口時，受漏電流變化影響地表電位變化并不明顯，對于發、變電站復雜的電磁環境來說，通過測量地表電位差來判斷斷點很不容易。為了準確的判斷接地網腐蝕的區域，相關學者研究出了新的診斷方法，根據場路結合不等電位模型的方法來判斷腐蝕的故障點，但此方法需要測量導通電阻，其誤差也會影響判斷的結果。不過相信學者的不斷研究會找出更合適的解決辦法。

1.2 端口導通電阻測量的檢修原理

此原理是把電流注入兩個接地引線之間，通過電壓表對端口的電壓值進行測量，從而得出端口導通電阻值，根據此數值大小判斷此處是否需要檢修。若電壓表的讀數較小時，端口的電阻也小說明接地網電氣連接狀態良好，不需要處理；如果端口電阻值較大，則說明接地網均壓導體已經被腐蝕或有斷裂現象，根據阻值的大小先估算腐蝕的大概位置，并及時檢修處理。此外，還有一種方法就是給接地網建立一種電路的拓補結構，測量端口導通的電阻的理論值，之后與實際值進行比較，經過計算推理確定故障點的位置進行檢修處理。

端口導通電阻測量的檢修原理可以準確的檢查出接地引線的通流能力。同時根據經常流通較大電流的位置，例如變壓器中性點、構架以及斷路器的外殼等推斷出需要檢修的位置。這一方法容易判斷出電氣連接故障的區域，縮小開挖的范圍，提高檢修的工作效率。不過，這種方法也存在著一些不足之處：缺乏對數據的處理和對理論的分析能力，不能對故障數據進行量化，加之接地網的拓撲結構的多變性，不適應電氣連接故障的診斷，無法實現根據測量的結果進行準確的判斷。此外，若將理論值與測量值相比較，通過逐步逼近定位的法，將會面臨著已知條件不充足，拓撲結構網格繁多，無法確定求解的結果等問題，不能準確的判斷出接地網電氣連接故障的狀況。

1.3 故障診斷方程的檢修原理

此原理主要是通過將接地網進行等效，把其看作為電阻性網絡，根據接地網的拓撲結構圖以及接地引線間的電阻的測量值，構成檢修的方程。通過計算求出方程的解從而判斷接地網導體電阻的變化值確定檢修的地段。

2 接地網電氣連接狀態檢修方法

接地網電氣連接狀態檢修方法主要是通過上述的檢修原理來設計的，多用在工程實用化技術方面的研究，主要集中于小電阻的測量方法等，討論變電站現場測量時的抗干擾以及接地網引下線端口電阻的選取與建立檢修方程的問題。不過這些研究還面臨著如下的缺陷：

2.1 未能充分認識各種電壓等級的接地網導體的腐蝕規律

在之前討論中，以下問題并沒有得到解決，如電壓等級不同接地網下的以腐蝕區，導體腐蝕的情況，電壓等級、時間、土壤酸堿度等是否影響故障的類型等，這些問題嚴重影響著檢修的過程，制約著檢修方法的應用，決定著能否快速的完成對接地網檢修。

2.2 仿真、模擬的試驗與實際情況相差較大

仿真、模擬試驗的接地網規模比實際的小，且形狀簡單導致檢修方法的要求不夠嚴格，實際接地網中的腐蝕并不是均勻腐蝕，多為局部腐蝕影響檢修效果，同時接地網腐蝕的診斷精度也較低。此外，實際支路電阻的變化情況不是十分明顯，缺少對小范圍電阻變化能力的分析。

2.3 接地網端口的選擇具有盲目性

測量的方法上，盲目的選擇接地網的端口，沒有規律可言。準確的利用可以節點構成的端口對，影響著檢修的進程及效果，需要提高診斷的準確性及快速性。

2.4 接地網結構參數不夠準確

電氣連接狀態檢修的基礎就是接地網結構參數。一般需要檢修的變電站都是經過長時間的運行、接地網設計不太合理的情況，這樣會使檢修變得更加困難。

3 接地網電氣連接狀態檢修方案設計

3.1 接地網電氣連接故障診斷步驟

第一步：根據原始材料（地網連接設計圖、竣工圖等）獲得地網電氣連接拓撲結構和支路電阻（RK）。通過接地網電氣連接故障檢測程序對電氣網絡等值節點和支路編號，從而生成與該電氣網絡的阻抗和關聯矩陣；

第二步：進行測量的端口需要通過現場考察，根據接地電氣網規模大小來確定。利用故障診斷程序對端口進行測量從而得到端口電阻的標稱值和支路電流值；

第三步：采取直流雙臂電橋開展對端口電阻進行測量，同時要對測量數據進行列表統計（如下表1）；

表1 端口電阻的測量值與標稱值

第四步：在診斷程序中輸入初步診斷的電阻值，得到首次診斷結果；

第五步：根據首次診斷結果，檢測靠近故障電路端口的端口電阻，并在故障診斷程序診斷二次檢測結果；

第六步：重復第五步工作，進行第三次檢測；

第七步：根據檢測結果進行總結，并提出有效的改進辦法。

3.2 故障診斷的判據

（1）當支路電阻遠遠小于接觸電阻時，故障問題是接地網就要導體出現虛焊或者漏焊的情況；

（2）當整條支路的電阻變的無窮大時，屬于重大故障，接地網均壓導體缺失。

4 結論

接地網直接關系著電網的安全運行，在電氣連接狀態檢修的過程中，一定要確保接地網安全可靠，保障電氣設備的穩定運行。

參考文獻：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.167