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摘要：针对各风电场站在执行电力系统反事故措施要求的敷设保护专用接地铜排时的不同做法，介绍了变电站主接地网在站内有高压短路接地点时，电压的分布情况；分析了二次设备及电缆的不同接地种类和接地要求，特别指出了对于电缆的屏蔽层的接地问题,提出了敷设二次设备专用接地铜排的具体方法。
关键词：二次设备；接地电阻；地网；电缆；等电位；屏蔽层
从电力系统安全角度出发，变电站一般都会布置一个范围覆盖全站的接地网，站内设备都应该与地网相连，《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》中对于静态保护明确了保护室内敷设专用接地铜排环网的要求。“继电保护高频通道工作改进措施”规定了在开关场敷设专用接地铜排。而很多重大事故往往都和接地网的性能指标以及设备与地网的连接问题上有着密切联系，只有严格执行才能确保电力系统安全平稳运行。
1接地网的技术要求
1.1网内电压差
很多变电站都需要将变压器接入单相短路接地网，但由于电厂或变电站内的接地电阻均大于０Ω，若变压器中的短路电流经过电阻时便可产生一个高电压，而接地网中的远点电压则可能会保持零电位，这样便可导致电站内接入点至接电网间会有一个自高向低的不均匀性电位特征。因此，当站内进行单相短路接地时，地网上必定会出现一定的电压差，若这个电压差较大则可能会产生较大的电流或损坏线路的绝缘体，从而产生强烈的干扰，严重时还可能对整段电缆或者端子箱产生烧毁性破坏。
1.2技术指标要求
对于中性点直接接地系统的接地电阻，《电力设备接地设计技术规程》要求如下：Ｒ≤2000/l，Ｒ≤0.5Ω。对于电站中存在高土壤电阻率，则可将接地电阻由原来的0.5Ω提升至５Ω，但需要提前验算电站接地网的接触电势和跨步电势，而且在项目施工完成后要再次进行检测。
1.3电源接地方式的实际影响分析
通常情况下，变电站二次系统的电源由变压器提供，具体包括TT、TN、IT三种接地形式，不同的接地形式产生的实际影响具有较大差异。
（1）TN系统影响分析TN系统中，变压器外壳、铁芯等构件与保护线和零线使用同一个接地点，而此接地点最终与公共地网连接，即在二次柜内部同时连接有火线、零线以及保护线，如图1所示。如再次状态下，发生工频接地会雷击事故，就会在过大的冲击电流作用下，导致接地点电位大幅度波动问题，进而引发二次系统的电位波动，最终影响设备的正常工作状态。
（2）TT系统。TT系统即二次系统中的直接接地点，此时电气设备的外露导电部分直接与接地装置相连，此接地装置与低压系统中的接地点并无关联。虽然TT系统中的接地装置在理论上是独立的，但在实际应用过程中，其仍需与对应的接地体连接，通过接地体即可对二次系统造成影响。
（3）二次独立地网基本特点分析。通过上述分析可知，如将一次系统与二次系统按照统一的接地设计连接地网，在一次系统遭遇雷击等故障时，地网则在其中起到了传播通道的作用，对二次系统造成影响。为进一步保障二次系统的运行安全，应将其设计为独立的接地模式。就二次系统而言，其本身雷击接闪故障概率较低，且供电容量相对较小，不可能发生如一次系统一样的故障，故而应重点减小其工频电阻和直流电阻。
2二次设备专用接地铜排的敷设
接地铜排并不是仅仅出于高频保护的反措要求，而是出于均衡地网电位、保证接地点数量的目的、降低地网回路电阻的目的。
2.1一次开关场的敷设要求
在电缆沟内电缆支架上用小绝缘子架起100mm²铜排，首尾相连，布成可以覆盖所有二次端子箱的铜排环网。现场端子箱内的小接地排用不小于30mm²的绝缘导线与二次地网连接，为安全可靠起见，柜内小接地排也应同时与主地网相连。铜排应用不小于150mm²的绝缘导线在远离易发生单相接地短路电流入地点明显接地点处与主地网1点连接,并定期检测该接地点的接地电阻。为降低接触电阻,应采用压接方式连接各连接点,连接点镀锡处理。
2.2保护室的敷设要求
在保护小室电缆层电缆支架上用小绝缘子架起100mm²铜排，首尾相连，布成
可以覆盖所有与一次设备有电气联系的控制保护柜的铜排环网。保护屏内的小接地排用不小于30mm²的绝缘导线与铜排连接，为安全可靠起见，柜内小接地排也应同时与主地网相连。铜排应用不小于150mm²的绝缘导线，在电缆竖井中明显接地点处与主地网一点连接，并定期检测该接地点的接地电阻。为降低接触电阻，应采用压接方式连接各连接点，连接点镀锡处理。
3二次设备接地类别
3.1安全接地
安全接地是将二次设备外壳安全可靠接地，主要目的是为了保证人身安全，要
求用专用黄绿接地线接于屏内的接地排上。屏柜安装过程中为了最大限度的保证设备接地功能的可靠性，需将屏柜逐一通过槽钢、扁钢连接至地网，由于屏柜安装的槽钢支架与地网都是通过扁钢连接，这样所有设备都接在了地网上。
3.2逻辑接地
对于逻辑接地一般有明确规定，电子设备内部都有地电位存在，但在实际操作中很多设备的地电位都未布置电位，与外部也没有电气连接。一般国外变电站的二次设备电位接地时，地电位都会有一个专门的接地连接位置，该位置用于连接屏内接地铜排。这个地电位很多是和设备的外壳相连的，因此必须把设备的外壳与屏内接地排连接。确保屏内各装置电源值的精确度及统一性。
3.3模拟量回路接地
将设备TA、TV回路进行的接地，以防止TA、TV回路的测量出现误差，对这些回路都要求一点接地，除相互之间有电气连接的公共回路TV或TA要求在控制室内一点接地外,其它独立的回路应在现场一点接地，以确保人身和设备安全。
要求在现场一点接地,目的是为了在二次设备试验时,当柜内无接地点情况发生时，将可能导致二次回路无接地点保护，对防范站内单相短路接地时地电网的电位升高是不利的。可能会对二次设备输入回路的绝缘造成危害。
3.4交流电源接地
交流电源接地是指使用交流工作电源的二次设备的电源接地。当采用隔离变压器的方式供电时，可避免单相交流电源受雷击或操作过电压的影响而导致设备异常。而使用交流电源的设备基本集中于自动化、通信设备及屏内打印机。自动化、通讯设备一直采用民用的设备标准,没有考虑变电站较强的电源干扰及直流供电方式问题,将造成需要配置UPS电源，并涉及维护问题。另外，打印机启动时会在接地线上产生较大的干扰信号,因此其电源的接地线不能接在屏内的接地排上。
4电缆屏蔽层的接地形式
4.1变电站的主要干扰源和防范措施
变电站干扰源类别多样，变电站在常规工作状态下是一个巨大的电磁场，当出现异常时，对周围具有明显的干扰，称为电磁干扰。当外界存在其他电磁场时，干扰是相向进行的，称为互扰。经查证，变电站干扰源包括：处于运行状态下的一次设备（非运行状态下影响较小）、自然状态下快速富集的带电粒子（比如雷电）、一次系统中开关操作产生的电场、由于异常工作产生的短路电流、二次回路、设备的局部放电现象、其他通信设备和步话机的工作。
（1）磁场干扰
一次设备中流过的交变的电流产生了交变磁场在其附近的二次电缆上会产生交变的感应电压。干扰电压的大小决定于一次设备与二次电缆的空间位置。
二次电缆的屏蔽层是1个导体，它与二次电缆的心线一样会产生1个交变的感应电压，当屏蔽层两端接地时就会在屏蔽层上流过感应电流，同时会在电缆心线产生1个交变的感应电压，这个电压会与一次设备在电缆心线上产生的感应电压起到抵消的作用，而屏蔽层不接地或一点接地都不会产生电流，无法起到抵消的作用，所以防范磁场干扰的办法是将电缆屏蔽层的两端接地。
（2）电场耦合(电容耦合干扰)
一次高压设备对二次电缆间有各种电容元件。一次高压设备通过电容对二次电缆产生电容干扰，也称为传导型干扰。电缆心线上的电容耦合电压取决于一次设备与二次电缆间的互电容以及二次电缆对地电容，与两者之和成反比。
当电缆屏蔽层接地时电缆心线的对地电容变成了电缆心线对屏蔽层的电容，这个电容值比对地电容值大很多，这样电缆心线上的电容耦合干扰电压会降低很多，所以防范电场耦合干扰的办法是将电缆屏蔽层接地。
高频干扰信号通过空间辐射方式向电缆传送的干扰信号，可采用编织材料组成的屏蔽层来反射和吸收辐射干扰信号，与是否接地无关。
4.2不同接地方式屏蔽层的试验
通过试验发现，控制回路电缆屏蔽层未接地，操作隔离刀闸投切220kV空载母线，在拉弧过程中使电源电缆心线感应电压过高，击穿控制电源端子排。将屏蔽层一端接地后，感应电压明显降低，未再出现电源短路现象。
二次电缆屏蔽层一端接地，操作隔离刀闸投切500kV空载母线，测得二次回路感应电压峰-峰值近4000V。二次电缆屏蔽层两端接地，操作隔离刀闸投切500kV空载母线，测得二次回路感应电压峰—峰值近300V。
4.3屏蔽电缆接地方式的总结
从主要干扰源的防范措施可以看到，为防止电磁场的耦合干扰问题，将电缆的屏蔽层两端接地是较好的解决办法。
（1）如果是传送比较高的电压或电流的电缆，干扰信号的比例相当小，完全可在二次设备的接收端消除。
（2）如果是传送弱电信号的电缆,信号很可能会是一个较大的干扰，所以对于传送弱电信号的电缆还是采用1点接地方式比较合适。
（3）对十分重要的信号也可以采用双屏蔽层的电缆传送，内层1点接地，外层2点接地。
为防止在站内单相短路接地时，由于电压差的存在,电缆的屏蔽层中很可能会流过一个比较大的电流,导致电缆或端子箱有被烧毁的危险情况的发生，除了尽可能降低接地网电阻外，也可以采用适当的降低电压差分布方法。此外，沿电缆沟敷设接地铜排，可以有效地平衡地电位、分流屏蔽层的电流、减少过电压。
5结语
变电站是否能够安全稳定运行是电力系统输电的环节的关键所在，伴随电压等级的不断升高，对二次设备的抗干扰能力提出更高要求，考虑站内电气设备复杂的电磁环境，只有在电力系统中采用合适的接地方式、低电阻地网以及恰当的均压措施后，有效提高二次设备的抗干扰能力，保证站内单相短路接地时的动作可靠性，减少二次设备异常动作的发生。
参考文献
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