电力系统接地技术现状及展望

电力系统接地技术现状及展望

董颖王林鹏

山东源泰电力设计工程有限公司山东淄博256100

摘要：电力行业的发展关系到我国其它行业的发展速度。接地是确保电力系统可靠运行和人身安全的基础。接地技术的研究涉及到地质、土壤、化学、材料、电气等多个学科及其交叉，相关研究工作点多面广，不仅具有很强的工程应用价值，同时也具有十分重要的理论意义。

关键词：电力系统；接地技术；现状及展望

引言

随着科学技术的快速发展，电力行业有了新的发展机遇。电网规划时，电气设备的接地运用，是一类极其重要的工作，规划好接地的相关技术，便于优化设备的运行。随着我国电力事业的建设与改革，电力系统面临着很大的运行压力，尤其是电气设备的接地技术方面，因为接地技术在电气设备中，属于一类传统的技术方法，所以提高接地技术的运行水平，以便维护电气设备于电网规划中的有效性。

1接地技术概述

接地从字面上理解就是与大地进行连接，从专业领域的角度上讲，接地是为电流返回其源所提供的一条阻抗值相对较低的通道，具体而言，就是在线路或电气设备出现接地故障时，为故障电流流回电源提供一条低阻抗的路径。接地的主要目的是对电流进行传导，使其能够往返于大地或等效金属导体之间，其归属于导电连接的范畴，具体可分为永久性接地和临时接地两种，由此可以使电路或设备成转变为接地。电力系统中的接地具体是指将各类电气设备的金属部分经由接地线与接地电极进行可靠连接，在多数情况下指的是中性点与大地相连接。通过接地除了可以有效防止人体触电之外，还能确保电力系统的安全运行，给线路及电气设备的绝缘提供了有效保护。由此可见，在电力系统中运用合理可行的接地技术显得尤为重要。

2电力系统接地技术现状

2.1接地仿真分析方法

接地网设计中应该将以下内容作为设计依据：连接系统中最严重的接触电位差、阶跃电位和接地网最大电位。大量事实证明，通过对接地系统进行仔细和合理地设计，可以大大降低电力系统的危险。近年来，随着IT技术在电力系统当中的应用，国内外在对接地系统就行设计研究时的主要依据就是接地系统安装地区的地质结构，通过对该地的多层土壤结构模型进行分析，计算接地电阻和接地电位升，接地电位差和接触电位差和电位差，确保接地系统的施工过程符合电力系统的安全指标。此外，可以根据地质构造的实际情况进行系统设计，尽可能地降低接地电阻以及各项的电位差，以期电力系统能够更加安全、高效地工作，同时也能起到较好的节能效果。从20世纪90年代开始，国内一些高校通过借助国内外先进科研成果，在此基础上深入研究了地中电场计算以及多层土壤的结构，通过大量研究工作为接地系统提供了完整、系统的计算土壤结构的方法。利用该方法，国内外对接地系统优化设计进行了大量研究，提出了均匀土壤中不等间距布置的具体规律以及季节因素对接地系统优化设计的影响。在电流和分流系数的计算方面，国内也取得了一些成就如基于电路模型的分析短路电流分流系数的应用，并且对理论进行了分析验证。

2.2接地系统安全性评估研究

目前对接地系统安全性评估主要针对接地电阻、接触电位差、跨步电位差、接地体导通性等工频特性以及接地体的腐蚀问题展开。随着接地网面积增加，接地网各处对应的接地阻抗、跨步电位差、接触电位差等差异较大，因此需要从多个空间维度对接地网各参数进行测量；随着接地网上通过电流的多样化，电流的频率成分也呈现多样化，从频率较低的直流、工频，到频率逐步增加的开关操作、雷击、VFTO等，因此需要从多个频率维度对接地网各参数进行测量；由于接地网一方面时刻可能经受雷电、操作、VFTO、短路等短时过程的考验，另一方面在长期运行中也会受到腐蚀、不平衡电流等的影响，因此也需要从多个时间维度对接地网相应参数进行测量。后接地网的评估还涉及到电、热、化学等多种物理量。可见，对接地网安全特性的检测和评价应当是多维度、全方位的，现有规程仅从工频参数来对接地装置进行评估已经不满足电网发展的需求。

2.3接地工频的安全指标

在我国地面系统设计中主要存在设计过于简单、过分强调接地电阻而忽略电位差等问题。虽然接地电位升满足要求，但如果没有合理设计接地装置，在接地设备发生故障时，很可能威胁到维护人员的人身安全。因此，对变电站接地设计的参数和限值进行研究，对变电站的安全稳定的接地装置进行设计和改造至关重要。相关研究人员通过分析研究大量的理论，并举行了仿真实验和实际应用。国家标准GB50065为上述安全指标提出了相应的标准，用来指导接地装置的合理设计和安装，从而为设备和人提供安全保障。对设备和人身构成安全威胁的就是接地点之间的电位差，电力系统接地系统是为了确保设备的安全和人身安全。目前，保护人身和设备安全的指标主要包括电阻（接地电位上升）、转移电位差、阶跃电位差、传递电位差等，通过相应的电位差来体现出来。

2.4运行维护

运行维护应用到电气设备接地技术内，起到合理的控制作用。电气设备运用了接地技术，就要配置恰当的运维方法，提升接地技术的效率。依照电气设备的规范，落实运维的方法，具体如：（1）接地技术的维护，要求此项技术能够在电气设备中，发挥预期的安全维护作用，监督接地技术的运行状态，规避技术中潜在的风险，优化电气设备的运行环境；（2）定期实行运行维护，找出电气设备接地中存在的技术问题，高效处理好技术问题，充分发挥运行维护的作用；（3）电气设备检修维护时，也要对接地技术实行检修维护，加强接地技术的控制力度，营造高效的安全维护环境。

3发展趋势展望

1）复杂地质条件下的接地仿真分析技术。随着接地装置所处地区的地质条件日益复杂，对接地装置的仿真技术提出了新的挑战。尤其是对于水电站、直流接地极等特殊接地系统，相关研究尤为迫切。2）接地装置的冲击特性及其与其他电力系统设备的交互影响。如前所述，目前针对工频接地特性的研究已经相对比较全面。如果工频下地电位升可以进一步提高，接地降阻、均压优化等都不再成为难题。然而，冲击下由于接地体的导通性变差，其与接于其上的其他系统和设备之间的交互影响目前仍然不是十分清楚。随着智能化设备、紧凑化变电站的大量应用，设备的电磁敏感性变强，干扰源的频率越来越高，迫切需要开展相关研究。例如，研究接地装置与其上二次设备在冲击下的相互影响，并进一步研究二次系统的接地方式和防护措施，提出在冲击下对接地装置性能的要求。3）接地装置与其他行业设施之间的相互影响。目前利用大地的设施众多，铁道、管道、大地监测等均会受到接地装置产生的地电位分布的影响。同时，多个行业的设施共用接地装置也已经大量存在，例如电信门的大数据中心由于用电量巨大，会与变电站共地。4）接地系统多维度评估技术。有必要针对接地装置的直流特性、工频特性、冲击特性、高频特性、腐蚀性和土壤环境开展综合研究，建立接地网的多维度检测方法及检测体系，并基于此，研制出适于现场应用的便携式接地装置多功能冲击阻抗测试系统与接地装置高频特性测试仪，从而实现对接地装置的全面考核和综合判断。

结语

接地技术对于电力系统的安全运作来说至关重要，该技术已经被广泛地应用于发、变电站电力系统当中，对于提高电力系统安全系数、稳定电网电流电压方面有着极其重要的作用。

参考文献：

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