浅谈电厂的接地系统

2015-04-17熊齐林

机电信息 2015年33期

熊齐林

（广东火电工程总公司，广东广州 510700）

0 引言

随着我国经济的发展，用电量越来越大，国家在电力建设上投入的资金也越来越多，面对电力建设的大好时机，如何做好电厂的安全管理工作显得非常重要。电厂中的各种接地是为保护设备运行安全和工作人员人身安全而设置，本文将就电厂的接地系统展开论述，分析电厂接地系统的重要性、分类、存在的问题及解决措施。

1 电厂接地系统的重要性

1.1 接地系统的组成

接地是指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。接地装置由接地体和接地线组成，直接与土壤接触的金属导体称为接地体，电工设备需接地点与接地体连接的金属导体称为接地线。

1.2 接地系统的作用

接地系统的作用主要是防止人身遭受电击，设备和线路遭受损坏，预防火灾和防止雷击，防止静电损害和保障电力系统正常运行。（1）防止人身遭受电击。将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间做良好的金属连接能保护人体的安全。对于有接地装置的电气设备，当绝缘损坏、外壳带电时，接地电流将同时沿着接地极和人体两条通路流过。流过每条通路的电流值与其电阻的大小成反比，接地极电阻越小，流经人体的电流也就越小。当接地极电阻极小时，流经人体的电流趋近于0，人体因此避免了触电的危险。（2）保障电气系统正常运行。电厂接地一般为中性点接地，因此中性点与大地间的电位接近于0。当相线碰壳或接地时，其他两相对地电压在中性点绝缘系统中将升高为相电压的3倍，在中性点接地系统中则接近于相电压。因此，中性点接地将有利于系统的稳定运行，防止系统震荡。

由于接地系统可以有效地对设备正常运行和人身安全起到保护作用，所以接地系统对电厂具有重要意义，也是电厂不可或缺的措施之一。

2 电厂接地系统的分类

接地是各种设备与大地之间的电气连接。电厂接地是为了确保发电机和仪表及控制设备正常安全地运行，并为人身和建筑物的安全提供保障。常用的接地方式按作用和功能可分为以下几种：（1）系统接地。电厂的电力系统中将某一点和大地之间进行适当连接，称为系统接地，也称工作接地。（2）设备保护接地。电厂发电机及各种电气设备的金属外壳、电缆的金属保护层、安装电气设备的金属支架、线路的金属管等，如果出现导体的绝缘损坏就会造成带电，为了防止这种带电产生过大的对地电压危及设备和人身的安全而设置的接地，称为设备保护接地。（3）防雷接地。为了使雷击时产生的超强电流安全地向大地泄放，保护被雷击的建筑物和电力设备而采取的接地，称为防雷接地。（4）屏蔽接地。为防止外来电磁波对电厂的仪器仪表控制电路等电子设备产生干扰和侵入，造成误动作，同时也防止电子设备产生的高频信号向外辐射，对线路的电缆、滤波器、变压器的金属部件进行屏蔽的接地，称为屏蔽接地。（5）防静电接地。为防止由于摩擦等原因产生的电荷积累影响电子设备的正常工作或产生静电事故，让静电荷迅速向大地释放的接地，称为防静电接地。

3 电厂接地系统常见的问题

（1）阻值变大。电厂接地电阻会随着环境与埋设时间的变化而变化，主要与土壤的接触电阻和土壤电阻率有关。当土壤的温度、水分和土质发生变化时土壤的电阻率也发生变化；接地体发生锈蚀，也会导致接触电阻增大。接地体的阻值变大会导致雷击电流入地时电位过高，以及工频接地短路时对设备和人身安全造成严重威胁。（2）接地网的均压问题。接地网的电压分布不均会引起跨步电压。出现电压不均的原因主要有：设备接地引线过长；接地体埋深不足；未采用均压带措施；采用长孔计算而不是方孔计算；忽视了地网的均压和散流问题。（3）接地网与设备之间的引线连接薄弱。电厂的电气设备与接地网间的焊接不良，接头与接地网水平接地体处焊接不符合要求，导致焊口开路；引下线与接地网因长期锈蚀导致有效截面减小，在遇到短路热稳定不满足要求时熔断；设备与接地网的连接是搭接焊接等。（4）使用的接地引下线和接地体的截面偏小。截面偏小满足不了短路电流对热稳定的要求，出现接地短路时接地引下线会被烧断，使设备外壳带上过高的电压，使事故扩大。（5）接地装置的腐蚀问题。由于接地装置所处的环境和材料原因，电厂接地网接地引下线很容易发生腐蚀现象，当发生接地短路或腐蚀严重时就会形成开路，使发电机失去接地保护。（6）水平接地体的埋设深度不够。标准要求水平接地体的埋设深度在0.6 m以上。很多情况下由于施工人员的不重视，水平接地体埋设深度不够，接地电阻容易受季节环境变化的影响而发生阻值变化，同时也影响接地网的均压，出现接地短路时跨步电压增大，从而威胁工作人员的人身安全。

4 电厂接地系统的改进措施

（1）降低接地电阻，保持接地网电位均衡。电厂接地网要采用内部敷设方孔型均压带、外缘闭合的型式。对易发生故障、电流集中的区域，加装垂直接地极和水平地埋线来加强接地装置。具体方法：一是在建筑施工挖基础时就把接地网安装在基础以下0.2 m处的地下水位置处，减小接地电阻值；二是采用设计合理、质量合格的原材料解决均衡电位的问题，防止出现跨步电势、转移电势和接触电势，避免故障大电流造成接地网形成高电位差。（2）均压：对电厂的输出变压器高压端设置水平接地网，并使其外缘闭合。通过接地网与建筑物钢筋的可靠连接实现均压。让电厂配电装置区域里的电位分布比环路接地体和单独接地体都均匀，可大幅度降低接触电压和跨步电压，实现接地电位的均衡。（3）做好电厂进入主网干线的截面与设备接地引下线截面的配合。1）电厂带有二次回路连接的电流互感器和电压互感器，采用两根截面相同的主网干线和接地引下线，以减小接地引下线的阻抗，确保和主网可靠连接，同时要求每根接地线都能满足腐蚀和热稳定要求，并在不同的位置与地下主网连接。2）接地引下线本着就近入地的原则，以最短的距离和地下的主网相连。因为电缆沟中的通长扁钢是敷设在混凝土上，起不到散流作用，所以设备的引下线不允许和电缆沟中的通长扁钢连接在一起，如果发生短路，容易造成局部电位升高，导致电缆绝缘层破坏。3）电厂弱电系统及主控室与地网的连接要可靠。（4）接地极和接地引下线的截面积要符合要求。1）电厂接地引下线的截面积要满足热稳定要求。接地引下线截面积至少是主网干线截面积的两倍以上。同时接地引下线还要具有良好的导电性能，出现大故障电流时不会产生明显的电位差，接地引下线的长度要尽可能短，在地网的不同部位选择通过较大故障电流的位置连接两根以上的接地引下线，确保故障电流有多条通路。2）由于圆钢的腐蚀截面要比扁钢小，在接地网的设计、施工中最好使用圆钢。（5）对接地装置要采取防腐措施。设计时就要首先考虑接地线的防腐问题，适当增大接地线截面积，接地装置的焊接点利用防腐剂或沥青做防腐处理。同时考虑检查和检修方便，设计时就应对地网腐蚀情况进行调查研究。（6）水平接地体的埋深要足够。按规范要求，埋设水平接地体，深度要在0.6 m以上，冻土地区要敷设在冻土层以下。