浅析仙女堡电厂主接地网改造的必要性

浅析仙女堡电厂主接地网改造的必要性

罗 ,健

四川川汇水电投资有限责任公司仙女堡电厂   四川 绵阳 621000

摘要：仙女堡电厂于2009年投产发电，电厂设计全厂高、低压电气设备、自动装置及通信设备的工作接地和保护接地共用一个接地网,电厂升压站为110kV电压等级,升压站平面形状为矩形，布置有两台S10-50000/110型升压变压器和110kV配电装置，近年来升压站主接地电阻值存在逐年增大趋势，严重不符合标准规程要求，需要对主接网进行改造，提高防雷接地系统的可靠性。

关键词：接地网；锈蚀严重；安全；改造

引言

近年来，随着科技技术的不断进步，电力生产企业在生产流程过程中采用智能化、控制精度高的电气自控系统与设备大规模使用，其中存在的一些问题也逐渐暴露出来，在各种因素的作用下，电子电气设备的运行会受到较大的影响，发生了一些不安全隐患。其中，接地问题导致自控系统与电气设备运行故障时有发生、且故障率占比较大;因此，接地系统的良好性越来越重要，电气接地系统依其功能分为保护接地与工作接地，前者更多的是为电子电气设备与操作人员的安全进行保护，而后者则是以电子电气设备的正常运行功能为目标。在电子电气设备与控制系统正常运行过程中，无论是保护性接地或是工作性接地都需要将接地系统的作用发挥出来，为企业的安全生产运行奠定良好基础。

一、概述

仙女堡电厂（以下简称本电厂）位于四川省平武县阔达乡仙坪村，距绵阳市区197km，是涪江上游梯级开发电站中的第三级水电站，电站为径流调节引水式，厂房为明厂房，安装有两台单机容量为38MW的混流式水轮发电机组，年发电量3.8014亿kW·h。本厂原设计是全厂高、低压电气设备、自动装置及通信设备的工作接地和保护接地共用一个接地网,主接地网布置在升压站，电厂升压站为110kV电压等级,升压站平面形状为矩形，长44m，宽30m，升压站布置有两台S10-50000/110型升压变压器和110kV配电装置，四周设有排水沟。

二、提出主接地网改造的背景

本电厂于2009年投运，已连续运行10多年, 2012年本厂1号、2号机组启动验收运行说明书要求，在110kV配电装置带电前，实测厂区接地网电阻，要求厂区枢纽总接地电阻值不大于0.5Ω。2012年10月本电厂1号、2号机组启动验收会议材料写明接地网接地电阻实测值0.28Ω，2015年实测接地网接地电阻值1.639Ω，2017年接地网接地电阻值测试为4.23Ω。本厂接地电阻值存在逐年增大趋势十分明显，且严重不符合电厂1号、2号机组启动验收运行说明书对接地电阻值得要求值。

按照《电力设备交接和预防性试验规定》规定，本电厂于2017年12月对升压站主接地网随机选取9处接地装置进行开挖检查，有7处出现锈蚀缺口现象，其中有4处接地扁铁已经锈蚀缺失2/3以上，有6处接地网埋设深度约为0.3m，严重不符合规程《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB 50169-2016）不小于0.8m的要求, 由于本电厂处于山区，土壤电阻率较高，如接地电阻过大，出现故障短路接地时，可能影响人生和设备安全。

三、系统改造的简要方案

根据本厂现场勘察情况，地质结构较复杂，土壤电阻率较高，可用于地网敷设的面积有限，采用传统的接地降阻方法和材料，难以满足技术规程要求。为使电厂接地装置的接地电阻长期处于一个稳定、低阻的良好状态，结合电站的土壤、环境等实际情况，采用多种方式相结合进行降阻，具体措施如下：

1）、建议在站内合适区域敷设多口18m左右的深井接地极，同时选用电解离子接地极做专业降阻材料；

2）、在站内合适的绿化区域敷设多口3m~4m深的接地极，同时选用电解离子接地极做专业降阻材料；

3）、所有接地沟槽内使用土壤亲合料作为置换材料；

4）、升压站护坡用植筋，引出作为外接地极用；

5）、接地网改造，选取耐腐蚀的接地材料，提高接地网使用寿命；

6）、邀请具备相应资质的设计单位进行设计、电阻理论值计算、接触电势和跨步电压校验校核计算，出具相应的图纸资料，满足规程规范要求。

四、系统改造的必要性

1、消除目前存在的缺陷

本电厂升压站主接地网电阻值存在逐年增大趋势，于2017年12月对升压站主接地网随机选取9处接地装置进行开挖检查，有7处出现锈蚀缺口现象，其中有4处接地扁铁已经锈蚀缺失2/3以上，主接地网损坏较为严重；通过接地网改造，选取耐腐蚀的接地材料，如铜覆钢绞线、镀锡铜覆钢绞线等耐腐蚀材料，解决目前接地网使用寿命较短，出现腐蚀缺损严重的现象。

2、满足相关规程规范的要求

本厂升压站为电厂主接地网的主要敷设地，2017年接地网接地电阻值为4.23Ω，随机选取9处接地装置进行开挖检查，但发现有6处接地网埋设深度约为0.3m，无论是接地网阻值，还是地网埋设深度均严重不符合规程规范要求。拟通过改造解决目前接地电阻值不符合电厂1号、2号机组启动验收运行说明书对接地电阻值不大于0.5Ω的要求，同时解决接地网埋设深度严重不符合规程

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB 50169-2016）中接地网埋设深度不小于0.8m的要求。

3、提高设备安全运行的可靠性

工作接地就是由电力系统运行需要而设置的（如中性点接地），因此在正常情况下会有电流长期流过接地电极，但只有几安培到几十安培的不平衡电流。在系统发生接地故障时，会有上千安培的工作电流流过接地电极，然而该电流会被继电保护装置在0.05~0.1s内切除。因此对工作接地的接地电阻要求很小，特别是对大型的变电站接地网要求非常要，保证接地电阻小而且可靠。工作接地的目的是使电网的中性点与地之间的电位接近于零，本电厂110kV系统是中性点直接接地系统，所以接地网系统的阻值大小对设备、系统的安全运行较为重要。

防雷接地是为了消除过电压对设备的危害影响而设的接地，如避雷针、避雷线和避雷器的接地。在电气系统的运行过程中，雷击会对系统的稳定性产生直接的影响，且雷击对电气系统的危害性很大，雷电发生时，除了直接雷外，还会生产感应雷，感应雷又分为静电感应雷和电磁感应雷。所有防雷措施中最主要的方法就是接地。本电厂防雷装置与电气设备的工作接地合用一个总的接地网，所以接地电阻应符合其最小值要求，不仅能够维持电气设备的稳定运行，还能够提高电气系统的可靠性，使得电气系统在运行过程中，即使受到雷击威胁，也依旧能够保持在最佳的运行状态，避免雷击对电气系统产生影响。

为了防止智能化电子计算机机房干燥环境产生的静电对电子设备的干扰而进行的接地称为防静电接地；为了防止外来的电磁场干扰，将电子设备外壳体及设备内外的屏蔽线或所穿金属管进行的接地，称为屏蔽接地；本电厂设计全厂高、低压电气设备、防雷装置、自动装置及通信设备的工作接地和保护接地均共用一个接地网，若接地电阻过大导致接地不良，将对智能化电子设备、自动装置及通信设备带来静电和电磁场等干扰，严重时会影响电力系统、智能化电子设备、自动装置及通信设备的安全稳定运行。因此，从根本上看，接地网的好坏直接影响着全厂高、低压电气设备、自动装置及通信设备的安全可靠运行。

4、确保人身安全

电气设备在正常情况下将不带电的金属外壳及金属构架与大地作电气连接，称为保护接地。倘若不采用保护接地措施，那么人体在触及带电外壳时，由于输电线和大地之间存在分布电容而构成回路，使人体有电流通过而发生触电事故。倘若电气设备采用了保护接地措施，那么人体触及带电外壳时，人体与保护接地装置的电阻并联，由于接地电阻小于人体电阻，此时可以认为通过人体的电流很小，电流几乎不通过人体，避免了触电事故；保护接地是防止电击的一种有效的方法。电气设备通过接地装置接地后，使电气设备的电位接近地电位。由于接地电阻的存在，电气设备对地电位总是存在的，电气设备的接地电阻越大，发生故障时，电气设备的对地电位也越大，人触及时的危险性也越大。因此接地网电阻的大小直接影响着现场作业人员的人身安全。

五、结束语

接地网主要起工作接地和保护接地作用，无论是从系统安全稳定运行、设备安全可靠运行、现场人员安全以及符合规程规范等各方面来讲，均需要按照国家规程规范相关技术标准进行主接地网改造，确保电力系统安全稳定运行和现场作业人员生命安全。

参考文献：

1.DL∕T596-2021《电力设备预防性试验规程》

2．GB 50169-2016 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》