淺談電廠的接地系統(tǒng)

熊齊林

（廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510700）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量越來越大，國家在電力建設(shè)上投入的資金也越來越多，面對(duì)電力建設(shè)的大好時(shí)機(jī)，如何做好電廠的安全管理工作顯得非常重要。電廠中的各種接地是為保護(hù)設(shè)備運(yùn)行安全和工作人員人身安全而設(shè)置，本文將就電廠的接地系統(tǒng)展開論述，分析電廠接地系統(tǒng)的重要性、分類、存在的問題及解決措施。

1 電廠接地系統(tǒng)的重要性

1.1 接地系統(tǒng)的組成

接地是指電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)、電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分經(jīng)由導(dǎo)體與大地相連。接地裝置由接地體和接地線組成，直接與土壤接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體，電工設(shè)備需接地點(diǎn)與接地體連接的金屬導(dǎo)體稱為接地線。

1.2 接地系統(tǒng)的作用

接地系統(tǒng)的作用主要是防止人身遭受電擊，設(shè)備和線路遭受損壞，預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊，防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。（1）防止人身遭受電擊。將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間做良好的金屬連接能保護(hù)人體的安全。對(duì)于有接地裝置的電氣設(shè)備，當(dāng)絕緣損壞、外殼帶電時(shí)，接地電流將同時(shí)沿著接地極和人體兩條通路流過。流過每條通路的電流值與其電阻的大小成反比，接地極電阻越小，流經(jīng)人體的電流也就越小。當(dāng)接地極電阻極小時(shí)，流經(jīng)人體的電流趨近于0，人體因此避免了觸電的危險(xiǎn)。（2）保障電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。電廠接地一般為中性點(diǎn)接地，因此中性點(diǎn)與大地間的電位接近于0。當(dāng)相線碰殼或接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓在中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中將升高為相電壓的3倍，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中則接近于相電壓。因此，中性點(diǎn)接地將有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)震蕩。

由于接地系統(tǒng)可以有效地對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行和人身安全起到保護(hù)作用，所以接地系統(tǒng)對(duì)電廠具有重要意義，也是電廠不可或缺的措施之一。

2 電廠接地系統(tǒng)的分類

接地是各種設(shè)備與大地之間的電氣連接。電廠接地是為了確保發(fā)電機(jī)和儀表及控制設(shè)備正常安全地運(yùn)行，并為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為以下幾種：（1）系統(tǒng)接地。電廠的電力系統(tǒng)中將某一點(diǎn)和大地之間進(jìn)行適當(dāng)連接，稱為系統(tǒng)接地，也稱工作接地。（2）設(shè)備保護(hù)接地。電廠發(fā)電機(jī)及各種電氣設(shè)備的金屬外殼、電纜的金屬保護(hù)層、安裝電氣設(shè)備的金屬支架、線路的金屬管等，如果出現(xiàn)導(dǎo)體的絕緣損壞就會(huì)造成帶電，為了防止這種帶電產(chǎn)生過大的對(duì)地電壓危及設(shè)備和人身的安全而設(shè)置的接地，稱為設(shè)備保護(hù)接地。（3）防雷接地。為了使雷擊時(shí)產(chǎn)生的超強(qiáng)電流安全地向大地泄放，保護(hù)被雷擊的建筑物和電力設(shè)備而采取的接地，稱為防雷接地。（4）屏蔽接地。為防止外來電磁波對(duì)電廠的儀器儀表控制電路等電子設(shè)備產(chǎn)生干擾和侵入，造成誤動(dòng)作，同時(shí)也防止電子設(shè)備產(chǎn)生的高頻信號(hào)向外輻射，對(duì)線路的電纜、濾波器、變壓器的金屬部件進(jìn)行屏蔽的接地，稱為屏蔽接地。（5）防靜電接地。為防止由于摩擦等原因產(chǎn)生的電荷積累影響電子設(shè)備的正常工作或產(chǎn)生靜電事故，讓靜電荷迅速向大地釋放的接地，稱為防靜電接地。

3 電廠接地系統(tǒng)常見的問題

（1）阻值變大。電廠接地電阻會(huì)隨著環(huán)境與埋設(shè)時(shí)間的變化而變化，主要與土壤的接觸電阻和土壤電阻率有關(guān)。當(dāng)土壤的溫度、水分和土質(zhì)發(fā)生變化時(shí)土壤的電阻率也發(fā)生變化；接地體發(fā)生銹蝕，也會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大。接地體的阻值變大會(huì)導(dǎo)致雷擊電流入地時(shí)電位過高，以及工頻接地短路時(shí)對(duì)設(shè)備和人身安全造成嚴(yán)重威脅。（2）接地網(wǎng)的均壓問題。接地網(wǎng)的電壓分布不均會(huì)引起跨步電壓。出現(xiàn)電壓不均的原因主要有：設(shè)備接地引線過長；接地體埋深不足；未采用均壓帶措施；采用長孔計(jì)算而不是方孔計(jì)算；忽視了地網(wǎng)的均壓和散流問題。（3）接地網(wǎng)與設(shè)備之間的引線連接薄弱。電廠的電氣設(shè)備與接地網(wǎng)間的焊接不良，接頭與接地網(wǎng)水平接地體處焊接不符合要求，導(dǎo)致焊口開路；引下線與接地網(wǎng)因長期銹蝕導(dǎo)致有效截面減小，在遇到短路熱穩(wěn)定不滿足要求時(shí)熔斷；設(shè)備與接地網(wǎng)的連接是搭接焊接等。（4）使用的接地引下線和接地體的截面偏小。截面偏小滿足不了短路電流對(duì)熱穩(wěn)定的要求，出現(xiàn)接地短路時(shí)接地引下線會(huì)被燒斷，使設(shè)備外殼帶上過高的電壓，使事故擴(kuò)大。（5）接地裝置的腐蝕問題。由于接地裝置所處的環(huán)境和材料原因，電廠接地網(wǎng)接地引下線很容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)生接地短路或腐蝕嚴(yán)重時(shí)就會(huì)形成開路，使發(fā)電機(jī)失去接地保護(hù)。（6）水平接地體的埋設(shè)深度不夠。標(biāo)準(zhǔn)要求水平接地體的埋設(shè)深度在0.6 m以上。很多情況下由于施工人員的不重視，水平接地體埋設(shè)深度不夠，接地電阻容易受季節(jié)環(huán)境變化的影響而發(fā)生阻值變化，同時(shí)也影響接地網(wǎng)的均壓，出現(xiàn)接地短路時(shí)跨步電壓增大，從而威脅工作人員的人身安全。

4 電廠接地系統(tǒng)的改進(jìn)措施

（1）降低接地電阻，保持接地網(wǎng)電位均衡。電廠接地網(wǎng)要采用內(nèi)部敷設(shè)方孔型均壓帶、外緣閉合的型式。對(duì)易發(fā)生故障、電流集中的區(qū)域，加裝垂直接地極和水平地埋線來加強(qiáng)接地裝置。具體方法：一是在建筑施工挖基礎(chǔ)時(shí)就把接地網(wǎng)安裝在基礎(chǔ)以下0.2 m處的地下水位置處，減小接地電阻值；二是采用設(shè)計(jì)合理、質(zhì)量合格的原材料解決均衡電位的問題，防止出現(xiàn)跨步電勢(shì)、轉(zhuǎn)移電勢(shì)和接觸電勢(shì)，避免故障大電流造成接地網(wǎng)形成高電位差。（2）均壓：對(duì)電廠的輸出變壓器高壓端設(shè)置水平接地網(wǎng)，并使其外緣閉合。通過接地網(wǎng)與建筑物鋼筋的可靠連接實(shí)現(xiàn)均壓。讓電廠配電裝置區(qū)域里的電位分布比環(huán)路接地體和單獨(dú)接地體都均勻，可大幅度降低接觸電壓和跨步電壓，實(shí)現(xiàn)接地電位的均衡。（3）做好電廠進(jìn)入主網(wǎng)干線的截面與設(shè)備接地引下線截面的配合。1）電廠帶有二次回路連接的電流互感器和電壓互感器，采用兩根截面相同的主網(wǎng)干線和接地引下線，以減小接地引下線的阻抗，確保和主網(wǎng)可靠連接，同時(shí)要求每根接地線都能滿足腐蝕和熱穩(wěn)定要求，并在不同的位置與地下主網(wǎng)連接。2）接地引下線本著就近入地的原則，以最短的距離和地下的主網(wǎng)相連。因?yàn)殡娎|溝中的通長扁鋼是敷設(shè)在混凝土上，起不到散流作用，所以設(shè)備的引下線不允許和電纜溝中的通長扁鋼連接在一起，如果發(fā)生短路，容易造成局部電位升高，導(dǎo)致電纜絕緣層破壞。3）電廠弱電系統(tǒng)及主控室與地網(wǎng)的連接要可靠。（4）接地極和接地引下線的截面積要符合要求。1）電廠接地引下線的截面積要滿足熱穩(wěn)定要求。接地引下線截面積至少是主網(wǎng)干線截面積的兩倍以上。同時(shí)接地引下線還要具有良好的導(dǎo)電性能，出現(xiàn)大故障電流時(shí)不會(huì)產(chǎn)生明顯的電位差，接地引下線的長度要盡可能短，在地網(wǎng)的不同部位選擇通過較大故障電流的位置連接兩根以上的接地引下線，確保故障電流有多條通路。2）由于圓鋼的腐蝕截面要比扁鋼小，在接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工中最好使用圓鋼。（5）對(duì)接地裝置要采取防腐措施。設(shè)計(jì)時(shí)就要首先考慮接地線的防腐問題，適當(dāng)增大接地線截面積，接地裝置的焊接點(diǎn)利用防腐劑或?yàn)r青做防腐處理。同時(shí)考慮檢查和檢修方便，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)對(duì)地網(wǎng)腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查研究。（6）水平接地體的埋深要足夠。按規(guī)范要求，埋設(shè)水平接地體，深度要在0.6 m以上，凍土地區(qū)要敷設(shè)在凍土層以下。

5 結(jié)語

電廠接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)電廠的規(guī)模、接地電阻、地網(wǎng)均壓、接地短路電流的大小和地電位的要求，結(jié)合地網(wǎng)敷設(shè)深度進(jìn)行布置以及熱穩(wěn)定校驗(yàn)和腐蝕情況分析計(jì)算。采取多種方案對(duì)比的方法，力求效果好、費(fèi)用低、維護(hù)方便，在保證電廠接地安全的前提下，合理地設(shè)計(jì)接地裝置，確保電廠的安全運(yùn)行。

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