由接地異常引起的變電站設(shè)備故障分析處理

童 麗

（國網(wǎng)重慶市電力公司永川供電分公司，重慶 402160）

接地網(wǎng)是確保變電站可靠地運行的關(guān)鍵設(shè)備，對于整個電力系統(tǒng)來說是非常重要的。作為雷電流和短路電流的有效流散，一個穩(wěn)定運行的接地網(wǎng)是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行以及變電站其他設(shè)備和一線作業(yè)人員安全的關(guān)鍵所在。通過對當(dāng)前我國接地網(wǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)接地網(wǎng)在材料上多是使用鋼材，鋼材因為材質(zhì)的緣故與銅管相比有著許多的不足，這就導(dǎo)致整體出現(xiàn)故障的概率較高。所以做好接地故障的分析工作，對于減少因為接地網(wǎng)異常而造成變電網(wǎng)設(shè)備故障以及確保整體電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行有著非常重要的作用。

1 接地異常產(chǎn)生的主要原因

出現(xiàn)接地異常的原因整體來看包含較多，主要有著氣候、環(huán)境以及人為等一些因素，同時還有著因自身材料長時間的使用而導(dǎo)致破損、銹蝕的情況，這些因素都會導(dǎo)致故障的出現(xiàn)。

第一，材料自身年久失修，長時間深埋地底土壤，對其造成了腐蝕的情況。一旦出現(xiàn)電壓過高時便會因為不能夠承載電壓而造成損壞，尤其是對于一些材料使用不合格、性能較差的接地設(shè)備更是容易出現(xiàn)故障。

第二，外部氣候環(huán)境對于接地網(wǎng)的影響。例如在新疆等地的戈壁鹽堿地，土壤當(dāng)中的鹽堿作用會對接地的裝置進行腐蝕，如果沒有做好相關(guān)的防腐處理措施，那么在使用的過程當(dāng)中就會使接地裝備受到損害，從而出現(xiàn)接地異常的情況。

第三，施工過程當(dāng)中沒有嚴格落實相關(guān)要求，從而導(dǎo)致接地系統(tǒng)隱患，在日常使用過程當(dāng)中可能并沒有較大的感知，隨著電網(wǎng)擴容以及短路情況的出現(xiàn)就會導(dǎo)致接地網(wǎng)出現(xiàn)異常情況。例如，在進行施工的時候有著明確要求，要將接地網(wǎng)埋入地下0.6 米以下的深度，但是很多接地網(wǎng)在施工過程當(dāng)中因為種種原因?qū)е?，并沒有達到要求，這樣會使土壤的電阻率增高，影響接地網(wǎng)均壓，造成電阻不穩(wěn)定的情況[1]。

2 接地異常的排查方法

接地異常的情況危害較大，不僅會對整體變電站的設(shè)備造成威脅，還會對整體的電力系統(tǒng)運行造成影響，所以一旦出現(xiàn)接地異常的時候，應(yīng)該快速地查找原因進行排除。

2.1 做好情況分析

在排查之前首先需要對接地異常的情況做好分析?？梢詮臍夂?、人為、設(shè)備等方面進行查找，看異常出現(xiàn)的情況是否和天氣有關(guān)，是否因為人為操作失誤，是否設(shè)備的運行出現(xiàn)了故障。如果在變電站內(nèi)有二次回路相關(guān)工作，或者進行設(shè)備檢修的時候，應(yīng)該立即中斷，并打開工作電源燈光看接地信號是否依然存在。如果發(fā)現(xiàn)接地信號不存在，可以聯(lián)系專業(yè)的維護人員來對接地信號進行處理，同時查看設(shè)備是否有問題。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備已經(jīng)運行了一段時間，并且已經(jīng)對接地信號進行了處理，但是仍然沒有找到問題的原因，可以考慮對接地信號進行再次分析，判斷是不是由于接地網(wǎng)的問題而導(dǎo)致的問題。如果在變電站內(nèi)沒有二次回路相關(guān)工作，或者設(shè)備檢修完畢之后沒有對接地信號進行再次分析，也可以通過在接地網(wǎng)中測量各點的電壓值來判斷是否存在問題。如果發(fā)現(xiàn)異常的時候已經(jīng)超過了24 小時，可以通過在變電站內(nèi)的接地網(wǎng)中測量各個點的電壓值來進行判斷。

2.2 進行回路排查

如果有裝備絕緣監(jiān)測相關(guān)設(shè)備的時候，就可以判斷具體的線路，如果沒有安裝絕緣監(jiān)測設(shè)備的時候，也可以使用瞬停的方法進行排查。在條件允許的情況下，可瞬間斷開某一回路來進行觀察，但是需要注意的是，斷開的時間不能夠超過3 秒鐘，這個時候需要快速地查看絕緣監(jiān)察設(shè)備的信號等相關(guān)的指示是否還存在，如果信號不存在的話就說明故障點就存在這一回路上，如果信號存在的話，就代表這一回路正常，那么就可以使用同樣的方法在其他的回路上進行進一步的查找，逐漸地縮小查找范圍。

2.3 特定故障的排查

對于一些金屬性的接地故障，在檢查的時候可以使用絕緣測試設(shè)備加萬用表的方式就可以找到。對一些不容易查找故障原因以及故障位置的時候，可以使用其他的方式進行查找。例如，做好網(wǎng)格化的排除，使用倒閘、拉開充電機等方式做好排查的工作，并且對一些比較容易發(fā)生故障的充電設(shè)備以及蓄電池等做好重點的排查。根據(jù)以往的經(jīng)驗來看，蓄電池通常使用時間超過6 年就極易出現(xiàn)異常的問題[2]。

3 某地因接地異常引起的變電站設(shè)備故障處理分析

3.1 事故情況

某變電站因110kV 線路接地異常導(dǎo)致變電站設(shè)備異常故障，經(jīng)過分析之后發(fā)現(xiàn)，變電站出現(xiàn)了金屬性的接地線路異常，導(dǎo)致變電站設(shè)備故障。通過排查發(fā)現(xiàn)橫擔(dān)有閃絡(luò)的痕跡，拆下絕緣子之后發(fā)現(xiàn)下端壓環(huán)、上端金具、傘裙有著明顯的燒灼痕跡。變電站整體的運營環(huán)境較差，尤其是每年在暴風(fēng)雪氣候當(dāng)中極易受到天氣的影響，下雪的時候會使絕緣子結(jié)冰，在氣溫升高之后冰面融化，導(dǎo)致絕緣子表面出現(xiàn)的導(dǎo)電離子在高壓作用之下減少了絕緣的強度，發(fā)生了閃爍的情況造成短路跳閘，并引發(fā)110kV 為系統(tǒng)電壓波動，變電站內(nèi)直流系統(tǒng)大面積的斷電，并且還造成變電站內(nèi)繼電保護裝置出現(xiàn)了故障的情況。經(jīng)過分析，當(dāng)線路出現(xiàn)接地異常的時候，110kV 系統(tǒng)當(dāng)中的中性點電位升高，主變中性點電位偏移，之后接地體或者接地引下線不能夠滿足短路電流熱穩(wěn)定的要求，使得主變外殼電位升高，過電壓由此反擊到溫度控制器外部，溫度控制器內(nèi)部遭受到絕緣擊穿，對節(jié)點造成了損壞。高電壓通過二次直流的電纜進入變電站主控制室，燒毀主變非電量測控裝置電源板以及直流采樣模板，導(dǎo)致變電站多套設(shè)備受到嚴重的損壞，并且因直流屏的損壞還造成了七路的開關(guān)跳閘，整體損失較大[3]。

3.2 問題分析

第一，因為電網(wǎng)的擴大，導(dǎo)致接地線熱容量不足。變電站因建設(shè)年代較為久遠，在建設(shè)之初，未考慮日后擴容的情況，隨著電網(wǎng)發(fā)展的相關(guān)需求，電網(wǎng)的容量不斷地擴大。由此造成接地短路的電流增大，設(shè)備的接地線已經(jīng)不能夠滿足相關(guān)的熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)短路的情況，接地引線下無法承受短路的電流，就造成了安全隱患的出現(xiàn)。尤其是接地線入地的一段，因為長時間受到外界環(huán)境的腐蝕，所以整體的截面會漸漸地縮小，當(dāng)事故出現(xiàn)的時候，就會將接地線直接燒斷，影響到變電站的設(shè)備。因接地體直接深埋在土壤當(dāng)中，所以土壤的鹽堿會使得接地體的裝置出現(xiàn)氧化腐蝕的情況，在施工的過程當(dāng)中也沒有提前做好防腐的措施，導(dǎo)致接地網(wǎng)遭受的腐蝕較為嚴重。接地線不能夠滿足短路電流穩(wěn)定的要求，因此一旦出現(xiàn)電壓短路的情況時，就會對變電站的設(shè)備造成影響。

第二，總體的埋深沒有滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的接地體埋深要在0.6 米以上的深度，但是在事故分析檢查的時候發(fā)現(xiàn)，埋深的距離甚至不到0.5 米。接地體一旦埋深的深度不足就會影響接地的均壓，一旦出現(xiàn)接地短路的時候，地面上的電壓就會增大，對于故障排查人員造成一定的安全威脅。

第三，在施工的過程當(dāng)中沒有對接地電阻進行嚴格的控制，變電站在建設(shè)之初，對接地電阻要求不高，所以在后期運行過程當(dāng)中沒有做好接地電阻的相關(guān)控制，這也是事故出現(xiàn)的主要原因。

第四，接地引下線與接地網(wǎng)連接的時候，未采用熱鍍鋅的方式進行連接，這種連接方式的效果非常不理想，而且也不符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。熱鍍鋅能夠很好地對接地網(wǎng)進行防腐處理，但是這種連接方式會導(dǎo)致接地網(wǎng)整體的電阻增加，導(dǎo)致電壓降過大。另外，熱鍍鋅能夠有效地保護接地網(wǎng)避免受到腐蝕的情況發(fā)生，但是熱鍍鋅有一定的弊端，使得接地網(wǎng)在使用壽命方面相對較短。

3.3 改進措施

第一，提高接地裝置的標(biāo)準(zhǔn)。對于接地裝置的連接點必須要符合標(biāo)準(zhǔn)，各設(shè)備之間的連接必須要穩(wěn)定。在擴建的時候要和原來的地網(wǎng)進行穩(wěn)固的連接，連接點應(yīng)在二點及以上。對于一些氣候環(huán)境較為復(fù)雜的地區(qū)，普通的接地電阻不能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)該添加其他的均壓和隔離的措施，才能夠進行使用。同時還需要定期地進行抽查開挖，以此來查看接電網(wǎng)是否出現(xiàn)了腐蝕的情況，如果整體腐蝕較為嚴重的話，應(yīng)該立刻進行相關(guān)措施處理。

第二，使用精銅垂直接地降低接電電阻。使用精銅垂直接地，能夠充分地利用銅的導(dǎo)電率，可以使接地的電阻達到較低的數(shù)值，精銅垂直接地內(nèi)還有著電解質(zhì)的材料，能夠自動地釋放出導(dǎo)電離子，有效地減少土壤的電阻率，同時還能夠不受外界環(huán)境的影響，具有一定的濕氣以及保濕的功能。

第三，在對接地異常進行改良之后做好檢測工作。針對當(dāng)前地區(qū)所存在的環(huán)境問題，土壤電阻高、有凍土等情況，需做好相對應(yīng)的改善。使用垂直接地銅管減少接地電阻，減少跨步電壓以及氣候?qū)τ诘鼐W(wǎng)安全性能的影響，經(jīng)過檢測之后發(fā)現(xiàn)符合相關(guān)要求[4]。

第四，使用熱鍍鋅處理接地裝置。熱鍍鋅的處理方式有很多種，其中熱鍍鋅工藝是在接地裝置發(fā)生腐蝕之后進行修復(fù)，如果出現(xiàn)腐蝕的情況比較嚴重，那么就可以使用熱鍍鋅技術(shù)進行修復(fù)。采用熱鍍鋅技術(shù)，能夠很好地消除腐蝕的現(xiàn)象，具有一定的防腐蝕、防生銹的功能。同時還可以很好地改善接地裝置存在的一些問題，可以避免變電站設(shè)備受到更大程度的損壞。

第五，提升接地裝置質(zhì)量。為了能夠保障變電站設(shè)備的穩(wěn)定運行，必須要保證其具有良好的接地性能。在日常維護過程中，應(yīng)該及時地對接地裝置進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時修復(fù)，以此來保證設(shè)備運行過程中的穩(wěn)定性。

3.4 預(yù)防接地異常出現(xiàn)的方法

對異常情況進行分析之后可以得出，當(dāng)前接地異常最主要的原因就是受外界環(huán)境的影響而造成絕緣層出現(xiàn)受損，從而導(dǎo)致接地故障。因此，應(yīng)注意以下幾個方面：（1）做好定期巡檢工作。需要建立相關(guān)的制度，要求負責(zé)變電站日常運行維護的人員進行定期定時的巡查工作，尤其是在一些容易出現(xiàn)異常情況的部位更是要增強巡查的力度，并做好防潮等相關(guān)的措施，對于發(fā)現(xiàn)的安全隱患問題，應(yīng)該采取有效的措施進行處理。（2）做好施工環(huán)節(jié)的控制工作，在進行施工的過程當(dāng)中，對于施工的工藝選擇需要進行嚴格的挑選，如果情況允許的話，還可以進行提前的模擬實驗，在模擬實驗過程中發(fā)現(xiàn)施工工藝出現(xiàn)問題要及時地進行優(yōu)化。（3）需要做好絕緣測試的工作。在測試過程中發(fā)現(xiàn)相關(guān)隱患時，必須要及時地解決，防止在日后對變電站的正常運行造成影響。（4）要做好接地網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的購買工作，一定要嚴格依照相關(guān)的要求對其進行審查，對于一些質(zhì)量不達標(biāo)，以次充好的設(shè)備要嚴禁進行使用，并且還需要對一些受到潮濕損壞的材料做好及時的更換工作[5]。（5）在進行接地系統(tǒng)的安裝的過程當(dāng)中，一定要選擇適合的施工工藝，并且還需要對施工人員進行相應(yīng)的培訓(xùn)工作，只有這樣才能保證施工人員具備較高的操作技能，在實際操作當(dāng)中才能夠準(zhǔn)確地完成相應(yīng)的施工任務(wù)。（6）需要做好接地系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的定期檢修工作。在日常維護工作當(dāng)中，需要做好定期檢查工作，一旦在運行過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常情況的話，需要及時進行處理。同時還需要對接地裝置的相關(guān)設(shè)備進行定期的檢測，一旦在檢測過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的性能出現(xiàn)問題，則需要及時地進行檢修或者更換工作，只有這樣才能保證變電站接地系統(tǒng)的正常運行。

總的來說，建立變電站的接地網(wǎng)可以有效地減少因為接地異常而造成變電站設(shè)備出現(xiàn)損壞的情況，但是與此同時也需要建立針對性措施，有效防范和減少接地網(wǎng)在使用過程中所造成的損壞。面對天氣異常、人為影響、容量擴大等相關(guān)因素需要采用定時抽查的方式，做好接地網(wǎng)的檢測工作，一旦發(fā)現(xiàn)相關(guān)安全隱患，要及時地進行解決，不要等到小隱患變成大問題，對變電站的設(shè)備造成了故障之后才進行維修處理。只有做好接地網(wǎng)的安全工作，才能夠更好地確保變電站設(shè)備整體的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，推動整體電力供應(yīng)朝著高質(zhì)量方向發(fā)展。