变电站接地工程全过程管理

　　接地网作为变电站交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用。在大接地电流系统中，接地装置直接影响继电保护动作的正确性；在小接地电流系统中，不合格的接地网将对人身安全构成严重威胁。而且接地工程作为隐性工程很容易被人忽视，随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此，接地问题越来越受到重视。为了保证工程质量并降低工程造价，必须做好工程的设计、施工、验收和使用四个阶段的全过程管理。
　　1 设计阶段地网的关键是设计，设计是否合理直接关系着工程质量的好坏和工程造价的高低。一般说来，地网工程是一项粗糙工程，不可能达到精确，但经过不少工程技术人员的努力工作和实验，积累了不少的经验，得出了相关的估算公式和计算公式，形成了有关标准和规程。工程设计人员只有对这些标准和规程有全面而透彻地理解，才能正确灵活地应用，使设计尽量合理。现就设计中应重点注意的几个问题介绍如下。
　　1.1 接地电阻地网设计中的接地电阻应重点注意三个值，即土壤电阻率值、地网接地电阻的允许值和地网接地电阻的实际值，其中土壤电阻率值是设计的基础，接地电阻允许值是设计的目标，接地电阻实际值是设计的结果。
　　土壤电阻率ρ的大小直接关系地网设计的难易和地网工程造价的高低。土壤电阻率高时，一方面地网接地电阻很难达到允许值要求；另一方面为降低接地电阻需采取多种措施，从而大幅增加工程造价。因此设计中选站址时，应当考虑该处的土质情况。ρ的取值，不但要考虑地网的不同地点和不同深度，还得考虑季节因素的影响。
　　对于地网接地电阻的允许值，通过相应的标准和规程我们可以很容易的查到依据和要求（Rg≤2000/I，其中I为入地电流），但在设计中不能生搬硬套，应根据变电站的实际情况灵活运用。比如高土壤电阻率区，在高电位不外引和接触电压、跨步电压满足要求的前提下可以放宽要求。
　　地网接地电阻的实际值包括设计阶段的计算值和施工完成后的实测值两种。
　　1.2 接地极接地极是地网的基本组成，一般包括水平接地极和垂直接地极两种，其中水平接地极既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又有散流作用，而垂直接地极主要取散泄冲击电流的作用。受水平接地极的屏蔽影响，垂直接地极对地网接地电阻的改善不大，而地网的接地电阻主要由水平接地极的闭合面积决定的，所以设计中一般地网由水平接地极闭合而成，只是在避雷针、避雷器等冲击电流较大的位置加装由垂直接地极构成的集中接地装置。
　　接地极的设计关键在两点：接地极的选择和接地极的布置。接地极材料和规格的选择既要满足短路热稳定要求，还要考虑腐蚀后的使用寿命。接地极的布置在满足散流的作用下，还应保证均压、减小接触电压和跨步电压的作用。
　　1.3 接地引下线当系统发生接地短路时，短路电流首先通过设备接地引下线流入接地网再泄入大地。为了保证接地引下线能承受系统最大短路电流的通过，接地线截面的选择至关重要。
　　接地线的最小截面应符合下式要求S ≥Ig t/c式中 S——接地线的最小截面（mm2）；Ig——流过接地线的短路电流稳定值（A）；c——材料热稳定系数（钢c = 70）；t——短路等效持续时间（s）。
　　其中短路等效持续时间t的取值合理与否，对材料使用量有较大的影响。目前各类变电站保护配置不同，是否考虑主保护失灵，采用后备保护动作时间，以及主保护拒动与接地短路同时发生的概率等，都是值得探讨的问题。参照有关方面的规定及专题研究，建议对于110 kV变电站，取t =1.0 s. 1.4 降低接地电阻的措施在实际的接地工程中，有些地方由于土壤电阻率非常高，要使接地装置的工频接地电阻降到（Rg≤2000/I）规定值以下非常困难。在这种情况下，就要根据现场实际情况想办法降低接地装置的工频接地电阻。设计中常用到的方法有以下几种。
　　第一，充分利用自然接地体降阻。在接地工程中，充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结构物以及上下水金属管道等自然接地体，是减小接地电阻、节约钢材以及达到均衡电位接地的有效措施。
　　第二，外引接地装置。对位于高土壤电阻率区的变电站，当距变电站2000 m以内有较低电阻率的土壤时，可敷设外引接地极，在低电阻率的地方敷设专门用于降阻的接地装置，然后用2～3根水平接地体与变电站的人工接地网可靠相连。
　　第三，采用深井式接地极。当地下较深处有土壤电阻率较低的地质结构时，可用井式或深钻式接地极，把平面地网做成立体地网，利用下层低电阻率的地层来降阻。
　　第四，扩网及设置水下地网。如果条件许可的话，扩大接地网面积和设置水下、水底、岸边地网是降低接地电阻最有效，也是最常用的方法。即一方面从变电所的四周想办法用水平接地体外延，扩大接地网面积；另一方面利用变电站附近的池塘、水库、河流、小溪等水资源建立水下、水底和岸边地网。
　　第五，填充电阻率较低的物质或降阻剂，人工改善土壤电阻率。实践证明，人工改善接地装置附近的土壤电阻率是降低接地网工频接地电阻的有效而又常用的措施。改善土壤电阻率的方法一般有三种：一是换土法，即利用低电阻率土壤置换高电阻率土壤；二是工业废渣填充法，即利用附近工厂的废渣填充接地沟（但要注意有些废渣对钢接地体的腐蚀作用）；三是降阻剂法，即在接地体四周一定范围内利用降阻剂填充，达到降低接地电阻的作用。实践证明目前市场上的高效膨润土降阻剂效果非常好，既有很强的降阻性和防腐性，又有较强的稳定性和长效性。
　　对于一个具体的接地工程，设计时可根据变电站实际的地形和地质情况，综合分析对比各种方法的效果、费用以及以后运行维护是否方便，最后决定采用哪些措施来降低接地电阻。
　　2 施工阶段设计思想是否落实到位，设计目标能否实现，关键在施工。这除了要求施工人员有较强的业务素质，按图施工、按规程规范施工，规范施工工艺，还必须贯彻落实工程项目监理制，确保地网施工质量。国办发[1999]16号《关于加强基础设施工程质量管理的通知》一文中明确强调：基础设施项目的施工，必须由具备相应资质条件的监理单位监理。项目监理要实行回避的原则。监理人员要按规定采用旁站、巡视和平行检验等形式，按作业程序及时跟班到位进行监督检查。实践证明，这是确保隐蔽工程施工质量最有效的手段。
　　根据一些引发雷害事故的地网开挖情况来看，地网腐蚀和焊接质量差以及材质不合格是严重威胁地网安全运行的三个主要原因。《验收规范》对装置施工防腐问题、焊接质量及材质选用作了强制规定。因此，在接地装置的施工过程中，监理人员的责任和权力应得到强化，从接地装置的敷设、接地体（ 线） 的连接、防腐措施的实施、焊接质量的跟进、重要结构部位的检查等每一环节监理工作到位，监督施工单位严格按设计图纸及规范工艺进行施工。
　　应该特别强调，在接地装置的施工过程中，对材料设备要严格进行质量检验。材料优劣，直接影响接地工程的质量及接地工程的运行寿命。镀锌或热镀锌材料，其抗腐蚀能力明显强于没有镀锌的材料。因此，接地装置的施工过程，项目法人和施工单位要对采购的材料和设备质量负责，监理单位要严格检验进场的材料，严禁使用材质不合格的产品。
　　3 竣工阶段竣工验收是发现接地工程问题的最后阶段，也是验证工程质量能否满足运行要求的关键阶段。因此对新安装的接地装置，为了确定其是否符合设计或《规程》的要求，在工程完工后，必须经过严格检验才能投入正式运行。
　　检验时，施工单位必须提交下列技术文件：施工图与接地装置接线图；接地装置的地下部分与安装纪录；接地装置的测试记录。
　　另外，必须对接地装置的外露部分进行外观检查。外观检查的项目大致如下：检查接地线或接中性线的导线是否完整、平直与连续，接地线与接中性线与电力设备的连接，当采用螺栓连接时，是否装有弹簧垫圈，接触是否可靠；接地线或接中性线相互间的焊接，其叠焊长度与焊缝是否符合要求；接地线与接中性线穿过墙壁和基础时，是否加装了防护套管；当与电缆管道、铁路交叉时，是否有遮盖物加以保护，在经过建筑物的伸缩缝处是否装设了补偿装置；接地线或接中性线是否按规定进行了涂漆或涂色等。除外观检查外，还必须进行接地装置的工频电阻测量和重点抽查触及接点的电阻。需要特别指出，雨后不应立即进行接地电阻测量，这样会引起较大偏差，有可能将接地电阻不合格的地网工程交付电网运行。
　　4 运行阶段运行过程中对接地装置应进行定期检查和试验。接地网投入运行后，接地线或接中性线由于遭受外力破坏或化学腐蚀等影响，往往会有损伤或断裂的现象发生，接地体周围的土壤也会由于干旱、冰冻的影响而使接地电阻发生变化，因此为保证接地与接中性线的可靠，必须对接地装置进行定期的检查和试验。对存在质量问题的地网，应及早安排开挖检查，力争在雷雨季节前将隐患消除。
　　5 结束语
　　作为输变电工程隐蔽项目的接地装置，为保证其工程质量及设计的运行寿命，需要从设计规划论证阶段确定导体的截面和地网的布置，施工过程接地网的敷设，接地体（线）连接，防腐措施的落实，焊接质量的跟进，工程交接验收环节的外观项目检查，工频接地电阻值及设计要求的其他参数的测试，到运行阶段的定期检查和试验各个环节加强全过程的质量管理。只有这样，才能确保接地装置的工程质量，才是真正体现“预防为主”的安全生产理念，乃至从根本上防止接地装置扩大事故的发生。