农村电网配变台区接地网降阻改造及监测研究

2021-05-27王潇榆

农村电气化 2021年5期

肖华，李剑，王潇榆，徐涛

（云南电网有限责任公司普洱景谷供电局，云南普洱666400）

农网配变台区接地网是将多个接地体通过接地干线连接在一起的一种接地网络，随着电力工业的迅速发展，对农网配变台地的电压等级要求越来越高，输电量急剧增加，导致农网配变的短路电流也随之增加[1]。与此同时，由于农村土地资源日益贫瘠，农村电网配变台区的地质结构以及土壤电阻率也越来越复杂，再加上农村电网配变台区接地网内部结构复杂，所处区域土壤电阻率分布极不均匀，难以保证农村电网配变台区接地网稳定运行，因此须要采用有效的手段对农村电网配变台区接地网进行降阻和监测[2]。

1 农村电网配变台区接地网降阻改造

1.1 更换接地网接地材料

农村电网配变台区接地网接地电阻较高的主要原因在于接地材料耐腐蚀性能较差，因此导致农村电网配变台区接地网接降阻效果不够明显，为解决上述问题，首先要更换农村电网配变台区接地网接地材料，原本农村电网配变台区接地网接地材料主要为铜材质，铜材质虽然吸水性、导电性、机械性能以及使用寿命均比较良好，但是耐腐蚀性能较差，所以此次选取耐腐蚀性能较强的接地材料代替农村电网配变台区接地网接地材料，目前满足农村电网配变台区接地网降阻改造的材料主要有镀锌圆钢/镀锌扁钢、铜覆钢、石墨基柔性接地体3种接地材料，这3 种接地材料优缺点各有差异，具体应用效果如表1所示。

表1 接地材料应用效果对比

通过表1 镀锌圆钢/镀锌扁钢、铜覆钢、石墨基柔性接地体3种接地材料的应用性能对比，3种接地材料耐腐蚀性能均比较好，但是铜覆钢、石墨基柔性接地体接地材料的使用寿命和机械性能要比镀锌圆钢/镀锌扁钢更好一些，考虑到农村电网配变台区接地网降阻改造成本需求，本文又对3种接地材料的经济性能进行了对比，设定土壤电阻率为100 Ω·m，农村电网配变台容量为100 kVA 以下，接地电阻为10 Ω，3种接地材料的经济性能对比如表2所示。

通过对镀锌圆钢/镀锌扁钢、铜覆钢、石墨基柔性接地体3种接地材料的经济效益对比分析，石墨基柔性接地体虽然材料金额要比镀锌圆钢/镀锌扁钢和铜覆钢接地材料要贵一些，但是该接地材料30年内无须进行改造，并且在焊接费用、土地及赔青以及挖沟及施工费用3 方面均要少于镀锌圆钢/镀锌扁钢和铜覆钢接地材料[7]。因此通过以上对3种接地材料的应用性能和经济效益综合分析，将原有已经腐蚀的接地材料更换为石墨基柔性接地体[8]。并且更换接地材料施工时尽量选择在晴朗天气，注意施工安全。

表2 接地材料经济效益对比分析

1.2 对接地材料进行防腐工艺处理

由于更换农村电网配变台区接地网接地材料成本比较高，因此此次选择需要更换的接地材料仅是一些已经发生腐蚀变化的接地材料，以此保证农村电网配变台区接地网降噪改造成本。但是没有被更换的接地材料在未来也会受到土壤侵蚀，因此针对该部分接地材料选择进行防腐工艺处理，即在接地材料上喷涂防腐剂，利用接地防腐剂改造农村电网配变台区接地网土壤电阻率较高的走位土，以此降低农村电网配变台区接地网接地电阻值，其具体过程如下。

首先需要确定防腐剂的用量，农村电网配变台区接地网接地材质为铜，铜的相对电阻率为126.4 Ω，相对磁导率为652 H/m，接地网地体长度为90～100 m，均匀土壤电阻率为55.5 Ω· m，将防腐剂喷涂在接地材料0～90 m 处，埋深设置为0.55 m，根据不同的情况测试防腐剂的使用量，得到相应接地材料电阻值的大小，具体如表3 所示。

表3 防腐剂厚度对接地材料降阻特性的影响

从表3可以看出，随着防腐剂厚度的增加，农村电网配变台区接地网接地材料的接地电阻会发生变化，并且农村电网配变台区接地网降阻效率会随着防腐剂厚度增加而增加。当防腐剂厚度达到3.85 cm时，农村电网配变台区接地网接地电阻值比较小，降阻效率达到最高值，因此根据以上测试在对接地材料上进行防腐工艺处理时，防腐剂喷涂厚度设定为3.85 cm。

确定防腐剂喷涂厚度后，还需要确定农村电网配变台区接地网防腐剂喷涂位置。为了取得更好的改造效果，同样以测试的形式确定防腐剂具体喷涂位置，选取6段接地体，分别在接地体的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 部分喷涂防腐剂，测量6 个接地体的接地电阻和降阻效率，测量结果如表4所示。

从表4可以看出，随着防腐剂喷涂位置的变化，农村电网配变台区接地网接地电阻和降阻效率也在发生变化，其中当防腐剂喷涂在农村电网配变台区接地网90～120 m 时，农村电网配变台区接地网的接地电阻和降噪效率达到最优，因此在对接地材料上进行防腐工艺处理时，将防腐剂喷涂在农村电网配变台区接地网90～120 m 处。在处理过程中对未发生腐蚀变化的接地体90～120 m 处，喷涂3.85 cm厚度防腐剂，如果改造工程比较大，则可以利用喷枪对防腐剂进行喷涂，如果改造范围比较小，工作量不是特别大，则可以采用刷子刷涂，防腐剂喷涂完成之后需要进行3～5 h 的风干，待防腐剂干燥后再将农村电网配变台区接地网用土壤掩埋，以此完成农村电网配变台区接地网降阻改造。

表4 处理位置对降阻特性的影响

2 农村电网配变台区接地网监测

对于农村电网配变台区接地网的监测，此次采用安装接地电阻在线监测装置，实时监测农村电网配变台区接地网接地电阻。

首先布设接地电阻在线监测装置的安装位置和监测点，为了保证监测装置能够有效采集到农村电网配变台区接地网运行情况，将其安装在农村电网配变台区接地网接地引下线位置，该位置距离接地体比较近，并且能够减少外界对监测装置的影响。由于接地电阻在线监测装置有效监测范围有限，因此每隔500 m 处安装一个接地电阻在线监测装置，接地结构比较复杂的区域可以考虑安装两个监测装置同时监测。设定接地电阻在线监测装置相关参数具体如表5所示。

表5 接地电阻在线监测装置参数表

按照表5 的参数表设定接地电阻在线监测装置参数，并且在监测前需要对监测装置进行校准，保证各项功能都处于正常状态。最后利用计算机对接地电阻在线监测装置进行控制，发出监测指令，在接地电阻在线监测装置中设定一个监测阈值，当农村电网配变台区接地网接地电阻超出5.5 Ω时，会影响到配电网正常运行，因此将接地电阻在线监测装置监测阈值设定为5.5 Ω，一旦监测数据超出设定阈值，则接地电阻在线监测装置会将出现运行异常的接地体相关信息进行显示，并发出预警提示，提示需要对出现异常的接地体进行维修，以此完成农村电网配变台区接地网监测，进而完成了农村电网配变台区接地网降阻改造及监测研究。