摘 要：根據電力部通報的幾次由于接地網問題引起的接地裝置擴大事故的原因及分析，并結合保定供電公司地網檢查中發現的問題，對地網改造的幾個技術問題進行了探討，并提出了建設性意見。
關鍵詞：接地裝置；熱容量；腐蝕；變電站；接地網
近年來，國內許多地區連續發生多起因接地網不滿足要求而引起的設備損壞事故。1985年東北某電廠66 kV系統C相接地，弧光過電壓使一條出線隔離開關閃絡，構成兩相異點接地短路，線路跳閘重合不成，使刀閘弧光蔓延到刀閘兩側形成三相弧光短路。短路電流將接地引下線燒斷8處，高壓進入直流系統和二次回路導致全部電源開關跳閘，全廠停電。全國還發生多起同類地網事故。
1保定供電公司地網腐蝕情況
為了摸清保定供電公司地網的腐蝕情況及存在的問題，從1999年起對南郊、高碑店、雄縣、上陳驛、定縣等運行20 a以上的變電站地網進行了挖掘檢查，經檢查發現如下問題。
a. 接地引下線熱容量不夠公司大部分變電站設備采用的接地引下線為ø12 mm圓鋼，部分設備甚至用ø8 mm圓鋼,而且個別站同一電壓等級設備的接地引下線規格不齊，并有多點焊接。
b. 接地引下線與水平地線截面配合不當高碑店220 kV部分接地引下線截面ø22 mm圓鋼，而接地引下線與地網干線相連的地線截面卻為ø12mm圓鋼；10 kV母線橋接地引下線為ø10 mm的圓鋼，主網為40×4 mm扁鋼。
c. 沒按圖紙施工，接地引下線連接不合理東北郊變電站地網施工圖為對稱布置，是與西北角相對應的東北角上一條主干線，開挖檢查卻找不到。部分設備接地引下線不是直接引到主網，而是經過操作機構再引到主網，或就近與其它設備接地引下線相連，甚至有部分設備接地引下線直接引進電纜溝內扁鐵上。
d. 后期工程的接地引下線沒有與一期工程主地網相連接容城220 kV變電站二期工程#1變壓器中性點沒有與主地網相接；#1變壓器本體與底座基礎相連，但底座基礎沒有與主網相連，該主變長期運行在本體及中性點沒有有效接地的情況下，僥幸在運行期間沒有發生接地故障，并及時發現事故隱患。高碑店117、118、119間隔，南郊2210間隔均為新增間隔，刀閘與開關接地線相連，成獨立網，沒與主地網連接。
e. 部分接地網（線）腐蝕嚴重電纜溝接地扁鋼比土壤中的腐蝕嚴重；土壤中的接地引下線比水平敷設的主接地網干線腐蝕嚴重。如水源電纜溝內扁鐵多處銹蝕50%以上，甚至有幾處已經銹斷。
f. 重要設備未能保證多于一點接地。
2改進地網的技術措施
以上問題的存在，嚴重威脅著電力系統的安全運行，如不加以解決將會出現類似東北某電廠的地網擴大事故。近幾年部分單位實施了地網改造工程，從改造方式上看，大致可分為全面改造型和局部加強型兩種方式。所謂全面改造就是對整個地網進行重新設計，重新敷設；加強型改造即僅對接地引下線增大截面或水平地網同時增加幾條均壓帶。現針對地網改造中存在的問題，提供幾點改進意見。
2.1接地網截面的選擇
首先接地裝置的截面選擇要滿足熱穩定的要求，驗算熱穩定的關鍵是確定短路電流作用的時間，此問題應該結合保護的可靠性、施工情況、經濟情況進行綜合考慮。美國接地導則建議取熱穩定校驗時間為3 s，即與開關電器的熱穩定核驗時間相同，且取材多為銅質。舊規程（SDJ8-1979）規定接地裝置熱穩定校驗時間取主保護動作時間，但實踐中發生很多次燒毀接地網事故，都是發生在主保護失靈的情況下。新規程（DL/T 621-1997）規定有效接地系統接地裝置熱穩定校驗時間應該取主保護動作時間加上失靈保護動作時間；不接地、消弧線圈接地和高阻接地系統接地裝置熱穩定校驗時間應該取2 s，即第一后備保護動作時間。
因為220 kV系統在電網中的地位比較重要，一般配有兩套保護，主保護的可靠性比較高。第一后備保護與主保護的時間間隔比較長，以第一后備保護確定的截面比按主保護確定的截面大得多，甚至到了設計和施工部門難以接受的程度。所以220 kV系統接地裝置的熱穩定校驗時間宜取主保護時間加上失靈保護動作時間。一般情況下，220 kV變電站母線和出線的瞬動主保護配有斷路器失靈保護，當某臺斷路器拒動時，經過0.3～0.5 s跳開全部相關的斷路器隔離故障點，同時考慮斷路器的固有分閘時間和滅弧時間約為0.1 s，所以考慮斷路器拒動的情況存在，220 kV有效接地系統接地裝置的熱穩定校驗時間宜取0.6 s。該公司220 kV系統接地裝置改造的熱穩定校驗時間取1 s。110 kV及以下變電站一般為普通降壓變電所，屬于不接地、消弧線圈接地系統，在電網中的重要性相對低一些，保護的可靠性要差一點，這些變電站按第一后備保護考慮所確定的截面比按主保護考慮所確定的截面增大較小，設計和施工部門比較容易接受，所以，為了防止接地裝置擴大事故，110 kV及以下系統熱穩定校驗時間宜按第一后備保護考慮。查閱有關資料，110 kV及以下系統第一后備保護時間一般均限制在2 s以內。該公司110 kV系統接地裝置改造的熱穩定校驗時間取2 s。
2.2接地極截面的選擇
從8座變電站的地網開挖檢查結果來看，圓鋼的腐蝕截面要小于扁鋼。因為在相同的導電截面下，圓鋼的表面積要小于扁鋼，即在同樣潮濕的土壤中，同樣截面的圓鋼與土壤接觸的面積小于扁鋼與土壤接觸的面積，受潮濕土壤的腐蝕程度要小于扁鋼。同時，從施工角度來說，圓鋼易于機械加工，可向任何方向轉變角度，相對而言扁鋼受局限。在設計、施工中建議采用圓鋼。
2.3設備接地引下線截面與主網干線截面的配合
舊規程（SDJ8-79）上并沒有明確規定配合關系，按舊規程設計的變電站，接地引下線截面一般都小于主地網干線的截面。在發生短路故障時，流過接地引下線的電流是全部的故障電流，而地網干線有分流作用，流過接地引下線的電流是主接地網干線的2倍，較小的截面承受全部的短路電流，成為地網中的一個薄弱環節，我國大部分地網事故，往往是短路電流先將接地引下線燒斷，從而導致故障擴大。所以接地引下線截面不應小于地網干線截面。新規程（DL/T 621-1997）中明確規定：在未考慮腐蝕時，接地裝置接地極的截面不宜小于連接至接地裝置的接地線截面的75%。在考慮腐蝕的情況下，接地裝置接地極的截面不宜小于連接至接地裝置的接地線截面。該公司變電站地網改造中接地極的截面與接地引下線的截面相同。
2.4設備接地引下線的連接
很大一部分設備的接地引下線引到電纜溝內的扁鐵上。電纜溝扁鐵只有幾點與主網連接，在短路故障時，短路電流經電纜溝接地體流向主網，如果故障點距主接地網干線連接點較遠，故障點的電位將會被抬得很高，對二次回路構成威脅。故不能將設備接地引下線連到電纜溝內的接地扁鐵上。同時應該說明的，電纜溝內的接地帶應多處與地網主干線相連，溝內電纜支架與接地帶連接應可靠，這樣可以沿途分流，避免大電流集中，避免電纜兩端出現高電位差。
另外，接地引下線通過傳動部分接地更不可取，傳動部分的接觸面積具有分散性，不能保證有效地傳導故障電流；而且傳動部分時常有人操作，有故障電流經過時會危及操作人員的人身安全。
2.5主要設備多點接地
主變本體及中性點接地引下線、帶有二次線的一次設備接地引下線應與不同主網干線可靠相連，且連接線應不少于兩根。這樣一方面減少接地引下線的波阻抗，從而減少局部電位升高，另一方面可以起到互為備用的作用。因為設備接地引下線在地中與地網焊接不良，甚至漏焊，腐蝕斷線的情況較多，且在運行中不易被查出，因此互為備用十分必要。
2.6接地網主干線結構
我國大部分地區接地網主干線都是長孔形布置，高壓設備沿電纜溝布置。根據地網事故分析可知，接地網的網孔不只限于設備本身的接地和滿足接觸電勢、跨步電壓的要求，還要滿足設備接地點與主變中性點有多路通道的要求，因此從增加短路電流散流通路，改善電位分布出發，建議將目前以長孔為主的接地網設計，改為以方孔為主，或將接地引下線接到兩側的水平地線上，形成不規則的方格網孔。均壓帶的交叉點應可靠連接，便于地網的散流，但規程上沒有明確規定。
2.7嚴禁使用預應力水泥桿的鋼筋作接地引下線
對利用預制水泥桿內鋼筋作為接地引下線的情況，由于內部鋼筋焊接情況以及鋼筋的材質不易檢查，建議采用專門的接地引下線。
2.8防腐措施
從安全經濟方面考慮，接地網應根據不同部位腐蝕特點采用必要的防腐措施，新敷設的接地網要特別注意接地體的防腐能力，鋼材本身要作防腐處理，如熱鍍鋅；焊接處應去掉焊渣后，涂厚度2 mm左右的瀝青；電纜溝相對濕度較大，構成電化學腐蝕條件，故電纜溝內的扁鐵除采用鍍鋅防腐外，還應從降低電纜溝濕度出發減緩腐蝕。防腐的另一項措施是水平地線回填土要夯實，從地網開挖發現腐蝕嚴重處大都是與地線有空洞或不緊密的地方，而土塊緊粘在扁鐵外的腐蝕就比較少。
2.9關于新舊地網連接
目前規程及資料沒有這方面的介紹，有人認為新舊地網并聯后彼此存在屏蔽作用，不贊同新舊地網并聯。該問題可從兩個方面考慮，一方面，由電力系統接地技術理論可知，當變電站占地面積為A時，那么當該面積內全部鋪滿鋼材，即地網成為一面積為A的金屬板時，其接地電阻可達最小值；反之，把水平接地體減少到只剩一個勾劃出地網輪廓的外框時，其接地電阻將達最大值。而新舊地網并聯相當于向金屬板地網靠近，故其接地電阻應為減小趨勢；另一方面，兩根均壓帶并聯后，因互相屏蔽的緣故，總的電阻不是單根的一半，而是要大一些，其利用系數仍為0.9，并聯后總電阻接近單根的一半。從以上兩方面看出，新舊地網應該并聯。湖北省電力公司“關于220 kV及以上變電站重點反措的補充規定”中規定：地網改造要求另外敷設新接地網及設備接地引下線同時保留原接地網，而且要求新接地網在地中要緊緊貼靠老接地干線敷設焊接。
2.10施工中的注意事項
在實施接地網改造時，施工的管理和檢查對于保證質量十分重要。因此必須按圖紙施工，同時接地扁鐵之間的焊接質量也不容忽視，首先要保證搭接面積，嚴禁點焊，必要時可以在焊接處搭接一根相當于扁鐵截面的圓鋼，圓鋼長度要大于其直徑的12倍；其次在折彎處禁止采用高溫加熱處理，因為高溫加熱后，鋼鐵的有效截面發生變化，不能保證足夠的通流量，易形成薄弱環節；另外，禁止設備接地引下線串接，以防某處地線斷開時，造成后面串接設備失地。為避免遺留事故隱患，地網回填土之前必須經專業人員驗收，驗收資料及改造圖紙存檔待查。
3結論
a. 220 kV中性點有效接地系統接地裝置熱穩定校驗時間應該取主保護動作加上失靈保護動作時間；110 kV及以下小電流接地系統接地裝置熱穩定校驗時間應該取第一后備保護動作時間。
b. 在設計、施工中建議接地裝置截面宜采用圓鋼。
c. 設備的接地引下線截面不應小于地網干線截面。
d. 設備接地引下線必須就近直接引到地網主干線。不得串接或通過其它裝置引至地網。
e. 將目前以長孔為主的接地網設計，改為以方孔為主，或將接地引下線接到兩側的水平地線上，形成不規則的方格網孔。
f. 采用專門的接地引下線，嚴禁使用預應力水泥桿的鋼筋作接地引下線。
g. 主變本體及中性點、帶有二次線的一次設備應多于一點接地。
h. 接地引下線地下部分、電纜溝內的扁鐵、焊接處、垂直接地極必須采取防腐措施。
i. 敷設新接地網及設備接地引下線同時保留原接地網，而且要求新接地網在地中要緊緊貼靠老接地干線敷設焊接。
j. 必須按圖紙施工，嚴格執行隱蔽工程驗收制度，保證施工質量。
