農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造及監(jiān)測研究

肖 華，李 劍，王瀟榆，徐 濤

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司普洱景谷供電局，云南 普洱666400）

農(nóng)網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)是將多個接地體通過接地干線連接在一起的一種接地網(wǎng)絡(luò)，隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對農(nóng)網(wǎng)配變臺地的電壓等級要求越來越高，輸電量急劇增加，導(dǎo)致農(nóng)網(wǎng)配變的短路電流也隨之增加[1]。與此同時，由于農(nóng)村土地資源日益貧瘠，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及土壤電阻率也越來越復(fù)雜，再加上農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所處區(qū)域土壤電阻率分布極不均勻，難以保證農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，因此須要采用有效的手段對農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)進(jìn)行降阻和監(jiān)測[2]。

1 農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造

1.1 更換接地網(wǎng)接地材料

農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻較高的主要原因在于接地材料耐腐蝕性能較差，因此導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接降阻效果不夠明顯，為解決上述問題，首先要更換農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材料，原本農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材料主要為銅材質(zhì)，銅材質(zhì)雖然吸水性、導(dǎo)電性、機(jī)械性能以及使用壽命均比較良好，但是耐腐蝕性能較差，所以此次選取耐腐蝕性能較強(qiáng)的接地材料代替農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材料，目前滿足農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造的材料主要有鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料，這3 種接地材料優(yōu)缺點(diǎn)各有差異，具體應(yīng)用效果如表1所示。

表1 接地材料應(yīng)用效果對比

通過表1 鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料的應(yīng)用性能對比，3種接地材料耐腐蝕性能均比較好，但是銅覆鋼、石墨基柔性接地體接地材料的使用壽命和機(jī)械性能要比鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼更好一些，考慮到農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造成本需求，本文又對3種接地材料的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行了對比，設(shè)定土壤電阻率為100 Ω·m，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺容量為100 kVA 以下，接地電阻為10 Ω，3種接地材料的經(jīng)濟(jì)性能對比如表2所示。

通過對鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地體3種接地材料的經(jīng)濟(jì)效益對比分析，石墨基柔性接地體雖然材料金額要比鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼和銅覆鋼接地材料要貴一些，但是該接地材料30年內(nèi)無須進(jìn)行改造，并且在焊接費(fèi)用、土地及賠青以及挖溝及施工費(fèi)用3 方面均要少于鍍鋅圓鋼/鍍鋅扁鋼和銅覆鋼接地材料[7]。因此通過以上對3種接地材料的應(yīng)用性能和經(jīng)濟(jì)效益綜合分析，將原有已經(jīng)腐蝕的接地材料更換為石墨基柔性接地體[8]。并且更換接地材料施工時盡量選擇在晴朗天氣，注意施工安全。

表2 接地材料經(jīng)濟(jì)效益對比分析

1.2 對接地材料進(jìn)行防腐工藝處理

由于更換農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材料成本比較高，因此此次選擇需要更換的接地材料僅是一些已經(jīng)發(fā)生腐蝕變化的接地材料，以此保證農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降噪改造成本。但是沒有被更換的接地材料在未來也會受到土壤侵蝕，因此針對該部分接地材料選擇進(jìn)行防腐工藝處理，即在接地材料上噴涂防腐劑，利用接地防腐劑改造農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)土壤電阻率較高的走位土，以此降低農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻值，其具體過程如下。

首先需要確定防腐劑的用量，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材質(zhì)為銅，銅的相對電阻率為126.4 Ω，相對磁導(dǎo)率為652 H/m，接地網(wǎng)地體長度為90～100 m，均勻土壤電阻率為55.5 Ω· m，將防腐劑噴涂在接地材料0～90 m 處，埋深設(shè)置為0.55 m，根據(jù)不同的情況測試防腐劑的使用量，得到相應(yīng)接地材料電阻值的大小，具體如表3 所示。

表3 防腐劑厚度對接地材料降阻特性的影響

從表3可以看出，隨著防腐劑厚度的增加，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地材料的接地電阻會發(fā)生變化，并且農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻效率會隨著防腐劑厚度增加而增加。當(dāng)防腐劑厚度達(dá)到3.85 cm時，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻值比較小，降阻效率達(dá)到最高值，因此根據(jù)以上測試在對接地材料上進(jìn)行防腐工藝處理時，防腐劑噴涂厚度設(shè)定為3.85 cm。

確定防腐劑噴涂厚度后，還需要確定農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)防腐劑噴涂位置。為了取得更好的改造效果，同樣以測試的形式確定防腐劑具體噴涂位置，選取6段接地體，分別在接地體的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 部分噴涂防腐劑，測量6 個接地體的接地電阻和降阻效率，測量結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，隨著防腐劑噴涂位置的變化，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻和降阻效率也在發(fā)生變化，其中當(dāng)防腐劑噴涂在農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)90～120 m 時，農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)的接地電阻和降噪效率達(dá)到最優(yōu)，因此在對接地材料上進(jìn)行防腐工藝處理時，將防腐劑噴涂在農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)90～120 m 處。在處理過程中對未發(fā)生腐蝕變化的接地體90～120 m 處，噴涂3.85 cm厚度防腐劑，如果改造工程比較大，則可以利用噴槍對防腐劑進(jìn)行噴涂，如果改造范圍比較小，工作量不是特別大，則可以采用刷子刷涂，防腐劑噴涂完成之后需要進(jìn)行3～5 h 的風(fēng)干，待防腐劑干燥后再將農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)用土壤掩埋，以此完成農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造。

表4 處理位置對降阻特性的影響

2 農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)監(jiān)測

對于農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)的監(jiān)測，此次采用安裝接地電阻在線監(jiān)測裝置，實(shí)時監(jiān)測農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻。

首先布設(shè)接地電阻在線監(jiān)測裝置的安裝位置和監(jiān)測點(diǎn)，為了保證監(jiān)測裝置能夠有效采集到農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)運(yùn)行情況，將其安裝在農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地引下線位置，該位置距離接地體比較近，并且能夠減少外界對監(jiān)測裝置的影響。由于接地電阻在線監(jiān)測裝置有效監(jiān)測范圍有限，因此每隔500 m 處安裝一個接地電阻在線監(jiān)測裝置，接地結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的區(qū)域可以考慮安裝兩個監(jiān)測裝置同時監(jiān)測。設(shè)定接地電阻在線監(jiān)測裝置相關(guān)參數(shù)具體如表5所示。

表5 接地電阻在線監(jiān)測裝置參數(shù)表

按照表5 的參數(shù)表設(shè)定接地電阻在線監(jiān)測裝置參數(shù)，并且在監(jiān)測前需要對監(jiān)測裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，保證各項(xiàng)功能都處于正常狀態(tài)。最后利用計(jì)算機(jī)對接地電阻在線監(jiān)測裝置進(jìn)行控制，發(fā)出監(jiān)測指令，在接地電阻在線監(jiān)測裝置中設(shè)定一個監(jiān)測閾值，當(dāng)農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)接地電阻超出5.5 Ω時，會影響到配電網(wǎng)正常運(yùn)行，因此將接地電阻在線監(jiān)測裝置監(jiān)測閾值設(shè)定為5.5 Ω，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)超出設(shè)定閾值，則接地電阻在線監(jiān)測裝置會將出現(xiàn)運(yùn)行異常的接地體相關(guān)信息進(jìn)行顯示，并發(fā)出預(yù)警提示，提示需要對出現(xiàn)異常的接地體進(jìn)行維修，以此完成農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)監(jiān)測，進(jìn)而完成了農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造及監(jiān)測研究。

3 結(jié)束語

本文對農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻改造及監(jiān)測進(jìn)行了研究，針對農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)降阻存在的問題提出了相關(guān)的改造意見，并對農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)監(jiān)測提出了一套監(jiān)測方案，此次研究對保證農(nóng)村電網(wǎng)配變臺區(qū)接地網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。