1、接地技术在变电站工程设计中应用摘 要本人根据实际工作经验，详细分析了目前变电站工程设计及实际应用中，各种接地技术应用存在的问题及问题产生的原因，论证了正确的接地方法及工程设计中需要注意的要点。 关键词接地技术；干扰；变电站 中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0246-01 变电站中设备众多，应用各异，接地方式多样，因此接地方式不当引发的故障也较多。由接地引起的故障一般都比较隐蔽，难于发现和查找。如何使这些设备正确、可靠地接地，是变电站建设、运行及维护工作中的一项重要内容。在长期的运行实践中，电力部门总结制订了各种电气设备详细的接地规定，并要求在
2、实际工作中严格遵照执行。 近年来笔者在一些变电站设备的工程设计及现场问题处理的工作实践中发现，相当多的变电站设备执行接地规章不彻底，有关人员对这些规定不十分理解，只是部分地按照规定执行，甚至还有采用完全错误的接地方式。这些都给设备的安全运行造成严重隐患。 1、变电站接地方式 按变电站接地的作用，变电站的接地方式可分为以下几种：1）避雷接地，如金属避雷针接地、金属避雷器接地；2）安全接地，是将仪器外壳机架等接地，以防人身触电或静电放电。3）抗干扰接地，如电缆的屏蔽层接地等。4）工作接地，目的是为电子设备的各类电路提供一个电位基准。在变电站中包括一次设备的工作接地，和二次设备的工作接地。 避雷接地
3、和安全接地原理简单，大家容易理解，实际中问题较少；而工作接地和抗干扰接地因为在变电站中的环境特殊，其作用机理与一般设备的此类接地有所不同，如果考虑不周，则很容易出现错误。 2、CT、PT 的工作接地 规程中明确规定：电压互感器、电流互感器的二次回路只允许有一点接地，电压互感器的二次回路中开口三角线圈与其他线圈回路之间要相互独立，不能共用接地线，然而在实际设计、安装中，CT、PT 不按此规定方法接地却时有发生。最常见的是在 CT、PT 就地和控制室两端接地、PT 在控制室多点接地、PT 的二次回路中开口三角线圈与其他线圈回路共用 N 相线的错误接法。电压互感器、电流互感器的二次回路只允许有一点接
4、地，只能通过一点连接于地网，是因为地电位并不相等，各点之间存在电位差。两点或多点接地以后该电位差将被引人二次保护回路，导致保护不正确动作。根据有关研究，此电位差可达到 500 V，足以导致保护误动作。在电流二次回路中，如果正好在继电器线圈两边都有接地点，则两接地点和地所构成的并联回路会短路电流线圈，使通过电流线圈的电流大为减少。此外，当发生接地故障时，两接地点的工频电位差将在线圈中产生极大的额外电流。 根据目前工程中习惯做法，二次图纸由保护设备生产厂家与变电站设计部门分别设计，双方以保护屏端子为界，端子以外接线由变电站设计部门负责，端子以内部分接线图纸由厂家提供。于是厂家在保护屏内设计了接地点
5、，而设计部门在设备安装处设置了接地点，如果彼此缺乏沟通，最终图纸又审核不严，则很容易导致多点接地问题的发生。 3、电缆屏蔽层的接地 电缆屏蔽层采取什么方式接地，是一端接地还是两点端接地，或者是多点接地？对此一直有争论，而在实际中的做法也不统一。之所以出现这种情况，很多是因为有关人员对不同接地方式的工作原理不清楚或理解错误所致。 3.1 控制电缆的接地 大量理论研究和现场试验表明，控制电缆屏蔽层不接地时，将会在屏蔽层上感应出高达 10 kV 的电压，严重威胁设备安全，曾发生过端子排击穿、保险熔断的事故。屏蔽层一端接地时，在另一不接地端仍感应有数千伏电压。而屏蔽层两端接地可大大降低感应电压到数百伏
6、。因此，二次电缆屏蔽层两端接地比一端接地具有更强的抗干扰能力，其过电压水平也较低，可以达到较好的电磁兼容效果。 紧靠电缆敷设截面足够大的两端接地的铜导线是抑制地网电流对电缆干扰的有效办法，同时也是为了防止大故障电流时保护电缆屏蔽层不被烧毁。但是，此办法不适用于电缆中的备用芯线两端接地。从原理上讲，电缆中的备用芯线两端接地也会在信号芯线中产生与外界电磁干扰电压相反的纵向电势，有一定的抗干扰作用。但变电站场地与控制室的地电位可能不同，从而在备用接地芯线上产生环流，该环流将在其他信号芯线中产生差模干扰。所以，一般不允许用电缆备用芯线两端接地的方法作为抗电磁干扰的措施。 注：电力系统继电保护及安全自动
7、装置反事故措施要点中明确要求：控制电缆屏蔽层必须两端接地；不能用备用芯线两端接地作为抗干扰措施。 3.2 敏感信号的二次电缆 对于一些重要的信号量和通讯线等敏感信号的二次电缆，当采用一点或两点接地都不能满足抗干扰要求时，可考虑选择双层屏蔽电缆，外屏蔽层两点接地，内屏蔽层一点接地。这时外屏蔽层上流动的噪声电流对内屏蔽层几乎无影响。 3.3 微机系统通讯线的接地 微机系统通讯线多采用屏蔽双绞线。屏蔽层两端接地可以有效防止过电压对通讯回路的危害。一点接地虽然可以避免两端接地时屏蔽层感应电流对通讯回路的干扰，但考虑到通讯线是弱电回路，而且工作于变电站这样的强电磁场环境，极易产生感应过电压，而过电压造成
8、的危害是致命的，所以还是应该两端接地比较好。还应提到的是，在电子电路中，一般遵循“低频一点接地，高频多点接地”的原则。这主要是接地线路的阻抗在高频时变大，因此在接地线路上产生的电压降就不能忽略。这一原则是对电子系统的工作电路而言的，并不适用于线路的屏蔽层接地。 3.4 保护屏屏蔽接地与微机系统接地 采用电磁型器件的变电站，其保护监控设备由于是强电驱动的，抗干扰电磁能力比较强，对接地要求不高，一般是所有器件在控制屏后统一一点直接接地。而现在的变电站综合自动化系统普遍采用的都是新型微机保护监控装置，其工作电压一般为 524V 的弱电回路，对电磁干扰十分敏感，所以继续沿用传统的控制屏屏后统一一点直接
9、接地方式，将使得强电与弱电之间产生了电的联系，容易导致干扰的产生，显然是非常不合适的。为了减少可能的干扰传输途径，应尽可能地将不同类型的“地”区分开来，各自独立接地。采用微机保护系统的控制屏一般有弱电地和强电地：前者包括微机系统的地，后者包括前面提到的 CT、PT 工作接地，若再细分还有装置外壳和保护屏屏体的屏蔽接地。弱电地和强电地它们应该各自独立，分别引至保护屏底部的横截面不小于 100m?O。的铜排，而且这个铜排要求与保护屏屏体绝缘，用专门的接地线直接与地网相连。装置外壳和保护屏屏体直接屏蔽地搭接起来，保护屏屏体与地轨焊接在一起，地轨再连接到地网上。 考虑到雷击或严重短路故障时，地网中将流
10、过大电流，导致地网各点产生电位差，而这一电位差可能会影响微机系统的正常工作。因此要求将弱电的地不直接接地网，而是单独以横截面不小于 100 m?O 的铜线引至接地网，形成更加独立的微机系统的地，更有利于微机系统的安全运行。这些方法已在一些地方电力部门的反措中做出了专门规定。 结语 由于电力设备的设计关系重大，设计人员的设计思想一般比较保守求稳，没有把握的情况下不会改变传统做法，因此目前工程设计中基本延续老的接地做法。这也就造成由接地不当引起的故障一般很难查找，往往以原因不明作结论，这一直是变电站一些故障难以解决的问题。还必须指出，变电站设备的接地方式多样，在具体的工程设计中，要根据不同的情况来选择合适的接地方式。 参考文献 1 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编.北京：中国电力出版社，1997. 2 杨吟梅.变电站内有关电磁兼容问题.电网技术，1997（2）. 3 电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点.原电力部.1994. 作者简介 党昊彦，男（1989 年 3 月） ，汉族，河南省洛阳市，大唐巩义发电有限责任公司，助工，研究方向：电气自动化。
