變電站接地網狀態實測評估及改進對策分析

廣東威恒輸變電工程有限公司 梁湛原

變電站接地網狀態評估需根據現場的實際情況進行測試與計算，準確測出變電站接地網的接地電阻、跨步電壓、接觸電壓、地網電氣完整性以及地網電位分布的實時數據，進而對其評估，根據評估結果制定相應的對策。

當變電站接地網運行一段時間或新改造后，需根據規程對其進行測試，普通的測試內容包含變電站接地網的接地電阻、具體腐蝕程度及變電站接地網和接地引下線間的連接狀況。在實際測試過程中并沒有對測試項目進行明確的規定，導致站和站間的測試數據參差不齊。某些關鍵數據的缺失可能導致變電站接地網安全隱患一直存在，在變電站發生短路故障時將會出現嚴重后果。因此國家相關部門要重視變電站接地網狀態實測評估工作，從多方面對其實測、評估，得出正確的判斷，排除安全隱患。

1 變電站接地網狀態評估程序及實測評估實驗方法

變電站舊接地網狀態評估程序：測量變電站舊接地網的接地電阻、跨步電壓與接觸電壓、導通電阻；測量地表土壤電阻率，用于計算接觸、跨步電壓限值；明確接地故障電流的大小并計算出接地安全限值，包含接地電阻安全限值、跨步電壓安全限值及接觸電壓安全限值，另需根據熱穩定校核確定出最小接地導體的尺寸；開挖接地網檢查其具體腐蝕情況；根據實測結果對變電站接地網系統進行安全判斷；檢測二次防干擾措施[1]。

變電站新建接地網狀態評估程序：測量土壤電阻率并使用CDEGS 軟件進行仿真，得出整個區域的土壤分層情況；評估變電站新建接地網的接地阻值，明確接地故障電流的大小；仔細計算出變電站接地網系統的安全限值，包含接地電阻安全限值、跨步電壓安全限值及接觸電壓安全限值；明確變電站接地導體的截面面積大小與材質尺寸大小；根據數據進行分析，確定變電站接地系統的安全限值；合理采取二次防干擾措施；當完成整個變電站接地網工作后，要對跨步電壓、接觸電壓及接地電阻進行實時測量，根據測量結果判定出該變電站接地系統的安全。

工頻小電流法測接地電阻。本辦法所測試的電流為三到十安培之間，工頻數值接近五十赫茲。在實際測量中因為采用遠離夾角法，所以對測量結果要進行一定的修正，根據相關計算公式可得出使用工頻小電流法測接地電阻的結果為修正系數乘測量值。

圖1 工頻小電流法測試原理接線圖

圖2 接觸、跨步電壓測試原理圖

表1 接地電阻測量結果（部分）

接觸、跨步電壓的測量。在實際測量中，電路注入位置需選取接地短電流可能流入的地方，把兩根Φ16以上圓鋼電壓測量極打入到地下深度為零點五米的土壤中，并按照間距一米進行測量，保障鋼釬能緊緊插進土壤里。電壓表的兩端需連接到兩根測量極上再對電流進行實際測量，通過讀取電壓表可測量出電流所對應的跨步電壓，若使用電壓表對設備外殼及離外殼1米的測量極進行測量，則可測出對應的接觸電壓。

接地引下線連接電阻測量。主要是為檢測變電站接地網與設備接地引下線間的導通狀況。在實際工作過程中，通過使用接地引下線連接電阻測試儀來完成接地引下線連接電阻測量工作，對于連接電阻具有明確規定，要求阻值不得高于50毫歐。在進行多次實驗中發現，當阻值高于150毫歐時進行接地網開挖工作，能檢查出扁鋼銹斷概率很高，核心原因是電阻測試儀的注入電流和電阻測量值成反比。因此當阻值高于150毫歐時就要對變電站接地網設備重視，做好預防處理措施[2]。

接地網腐蝕程度檢測。其檢測主要通過計算所使用的扁鋼銹蝕程度即可：根據變電站接地網設計圖計算扁鋼的橫截面積，計算公式為S1=長×寬；挖出變電站的接地網，準確測量扁鋼銹蝕的實際長度并計算出實測面積，計算公式為S2=長×寬；根據橫截面積與實測面積計算出接地網的腐蝕程度，計算公式為S%=［1-（S2÷S1）]×100。

2 實驗方法評估及評估數據分析

根據以上四種實驗內容對變電站接地網狀態實測進行評估，評估結果如下。由于篇幅有限，僅列出部分數據。

采用等距Wenner 四極法測量土壤電阻率，并使用CDEGS 軟件進行仿真，測量所得部分極間距a（m）、視在電阻率ρ（Ω·m）數據分別為：0.5/100.67、0.7/79.43、1/ 41.14、2/35.98、5/37.08、7/27.28、10/28.91、20/11.06……

根據接地引下線電阻測試結果可得出，接地裝置位置為11021刀閘接地引下線的連接電阻值為一百七十毫歐，測量結果不合格，其他接地引下線電阻測試均合格。經過進一步的探究可以得出，11021刀閘接地引下線在連接扁鋼處出現較為嚴重的腐蝕現象，并且伴有斷裂點，對這一現象進行分析，主要是因為此電纜溝的排水功能較弱，在下雨天氣中累計了大量的雨水，當天晴時電纜溝內的溫度較高，導致溝內環境潮濕、進而腐蝕了11021刀閘接地引下線。

對變電站接地網評估狀態進行相應的改進，具體措施如下：可把11021刀閘接地扁鋼替換成抗腐蝕性能更好的接地扁鋼，在替換過程中，需注意所采用的焊接工藝要滿足現場施工準則且不得違規操作，與此同時還要做好防腐措施，改善接地環境。