農村電網配變臺區接地網降阻改造及監測研究

肖 華，李 劍，王瀟榆，徐 濤

（云南電網有限責任公司普洱景谷供電局，云南 普洱666400）

農網配變臺區接地網是將多個接地體通過接地干線連接在一起的一種接地網絡，隨著電力工業的迅速發展，對農網配變臺地的電壓等級要求越來越高，輸電量急劇增加，導致農網配變的短路電流也隨之增加[1]。與此同時，由于農村土地資源日益貧瘠，農村電網配變臺區的地質結構以及土壤電阻率也越來越復雜，再加上農村電網配變臺區接地網內部結構復雜，所處區域土壤電阻率分布極不均勻，難以保證農村電網配變臺區接地網穩定運行，因此須要采用有效的手段對農村電網配變臺區接地網進行降阻和監測[2]。

1 農村電網配變臺區接地網降阻改造

1.1 更換接地網接地材料

農村電網配變臺區接地網接地電阻較高的主要原因在于接地材料耐腐蝕性能較差，因此導致農村電網配變臺區接地網接降阻效果不夠明顯，為解決上述問題，首先要更換農村電網配變臺區接地網接地材料，原本農村電網配變臺區接地網接地材料主要為銅材質，銅材質雖然吸水性、導電性、機械性能以及使用壽命均比較良好，但是耐腐蝕性能較差，所以此次選取耐腐蝕性能較強的接地材料代替農村電網配變臺區接地網接地材料，目前滿足農村電網配變臺區接地網降阻改造的材料主要有鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料，這3 種接地材料優缺點各有差異，具體應用效果如表1所示。

表1 接地材料應用效果對比

通過表1 鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料的應用性能對比，3種接地材料耐腐蝕性能均比較好，但是銅覆鋼、石墨基柔性接地體接地材料的使用壽命和機械性能要比鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼更好一些，考慮到農村電網配變臺區接地網降阻改造成本需求，本文又對3種接地材料的經濟性能進行了對比，設定土壤電阻率為100 Ω·m，農村電網配變臺容量為100 kVA 以下，接地電阻為10 Ω，3種接地材料的經濟性能對比如表2所示。

通過對鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料的經濟效益對比分析，石墨基柔性接地體雖然材料金額要比鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼和銅覆鋼接地材料要貴一些，但是該接地材料30年內無須進行改造，并且在焊接費用、土地及賠青以及挖溝及施工費用3 方面均要少于鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼和銅覆鋼接地材料[7]。因此通過以上對3種接地材料的應用性能和經濟效益綜合分析，將原有已經腐蝕的接地材料更換為石墨基柔性接地體[8]。并且更換接地材料施工時盡量選擇在晴朗天氣，注意施工安全。

表2 接地材料經濟效益對比分析

1.2 對接地材料進行防腐工藝處理

由于更換農村電網配變臺區接地網接地材料成本比較高，因此此次選擇需要更換的接地材料僅是一些已經發生腐蝕變化的接地材料，以此保證農村電網配變臺區接地網降噪改造成本。但是沒有被更換的接地材料在未來也會受到土壤侵蝕，因此針對該部分接地材料選擇進行防腐工藝處理，即在接地材料上噴涂防腐劑，利用接地防腐劑改造農村電網配變臺區接地網土壤電阻率較高的走位土，以此降低農村電網配變臺區接地網接地電阻值，其具體過程如下。

首先需要確定防腐劑的用量，農村電網配變臺區接地網接地材質為銅，銅的相對電阻率為126.4 Ω，相對磁導率為652 H/m，接地網地體長度為90～100 m，均勻土壤電阻率為55.5 Ω· m，將防腐劑噴涂在接地材料0～90 m 處，埋深設置為0.55 m，根據不同的情況測試防腐劑的使用量，得到相應接地材料電阻值的大小，具體如表3 所示。

表3 防腐劑厚度對接地材料降阻特性的影響

從表3可以看出，隨著防腐劑厚度的增加，農村電網配變臺區接地網接地材料的接地電阻會發生變化，并且農村電網配變臺區接地網降阻效率會隨著防腐劑厚度增加而增加。當防腐劑厚度達到3.85 cm時，農村電網配變臺區接地網接地電阻值比較小，降阻效率達到最高值，因此根據以上測試在對接地材料上進行防腐工藝處理時，防腐劑噴涂厚度設定為3.85 cm。

確定防腐劑噴涂厚度后，還需要確定農村電網配變臺區接地網防腐劑噴涂位置。為了取得更好的改造效果，同樣以測試的形式確定防腐劑具體噴涂位置，選取6段接地體，分別在接地體的0～10 m部分、10～30 m 部分、30～50 m 部分、50～70 m 部分、70～90 m 部分、90～120 m 部分噴涂防腐劑，測量6 個接地體的接地電阻和降阻效率，測量結果如表4所示。

從表4可以看出，隨著防腐劑噴涂位置的變化，農村電網配變臺區接地網接地電阻和降阻效率也在發生變化，其中當防腐劑噴涂在農村電網配變臺區接地網90～120 m 時，農村電網配變臺區接地網的接地電阻和降噪效率達到最優，因此在對接地材料上進行防腐工藝處理時，將防腐劑噴涂在農村電網配變臺區接地網90～120 m 處。在處理過程中對未發生腐蝕變化的接地體90～120 m 處，噴涂3.85 cm厚度防腐劑，如果改造工程比較大，則可以利用噴槍對防腐劑進行噴涂，如果改造范圍比較小，工作量不是特別大，則可以采用刷子刷涂，防腐劑噴涂完成之后需要進行3～5 h 的風干，待防腐劑干燥后再將農村電網配變臺區接地網用土壤掩埋，以此完成農村電網配變臺區接地網降阻改造。

表4 處理位置對降阻特性的影響

2 農村電網配變臺區接地網監測

對于農村電網配變臺區接地網的監測，此次采用安裝接地電阻在線監測裝置，實時監測農村電網配變臺區接地網接地電阻。

首先布設接地電阻在線監測裝置的安裝位置和監測點，為了保證監測裝置能夠有效采集到農村電網配變臺區接地網運行情況，將其安裝在農村電網配變臺區接地網接地引下線位置，該位置距離接地體比較近，并且能夠減少外界對監測裝置的影響。由于接地電阻在線監測裝置有效監測范圍有限，因此每隔500 m 處安裝一個接地電阻在線監測裝置，接地結構比較復雜的區域可以考慮安裝兩個監測裝置同時監測。設定接地電阻在線監測裝置相關參數具體如表5所示。

表5 接地電阻在線監測裝置參數表

按照表5 的參數表設定接地電阻在線監測裝置參數，并且在監測前需要對監測裝置進行校準，保證各項功能都處于正常狀態。最后利用計算機對接地電阻在線監測裝置進行控制，發出監測指令，在接地電阻在線監測裝置中設定一個監測閾值，當農村電網配變臺區接地網接地電阻超出5.5 Ω時，會影響到配電網正常運行，因此將接地電阻在線監測裝置監測閾值設定為5.5 Ω，一旦監測數據超出設定閾值，則接地電阻在線監測裝置會將出現運行異常的接地體相關信息進行顯示，并發出預警提示，提示需要對出現異常的接地體進行維修，以此完成農村電網配變臺區接地網監測，進而完成了農村電網配變臺區接地網降阻改造及監測研究。

3 結束語

本文對農村電網配變臺區接地網降阻改造及監測進行了研究，針對農村電網配變臺區接地網降阻存在的問題提出了相關的改造意見，并對農村電網配變臺區接地網監測提出了一套監測方案，此次研究對保證農村電網配變臺區接地網穩定運行具有重要的現實意義。