司航奇
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摘要:变电站接地网是指由垂直和水平接地极组成的，有均压泄流作用的水平网状接地装置，在发生事故或者遭受雷击的情况下，利用地面作为接地电流回路的一个元件，将设备接地处的电位稳定在允许范围内，避免事故的发生；通过建立和应用接地电阻、导通性微电阻值数据的分析、对比系统的应用，对变电站接地网的做出数据性的状况诊断，具有广泛性的应用空间。
关键词：接地网；均压泄流；导通性测试；腐蚀状况
1.引言
变电站接地网的接地导通性、接地电阻的测试，一般是在每年的雷雨季节到来之前，对防雷设备和接地网的接地电阻进行导通测试，而对于接触电阻值出现大于标准时，由于缺乏相应的数据分析，一般是采取与上次试验数据进行对比性分析的方法，缺少定位、不同距离热稳定容量的计算与分析。
接地网故障的发生主要是由接地引下线截面偏小、接地网腐蚀、接地体间连接不良三个方面的原因引起的，其中接地网腐蚀严重是变电站接地网最为突出的问题。接地网腐蚀一般发生在其投运8～20年后，严重的在运行第3年就会发生腐蚀，甚至出现锈蚀断裂，接地网故障会造成短路电流入地点的地电位升高，在地面上出现的电位梯度会发生人体遭受跨步电压的电击，发生伤亡事故。大地短路电流系统中，接地电位可能达到2千伏以上。如果绝缘损坏或外壳带电，有接地装置时，接地短路电流将会同时沿着接地装置和人体两条通路流过，流过每一条通路的电流值与电阻值成反比，接地极电阻越小，流经人体的电流就越小。通常人体电阻值比接地体电阻值大将近数百倍，当接地电阻极小时，流经人体的电流几乎为零，人体就能避免触电危险的发生。
测试数据没有标准数据库和计算数据模块的应用软件和接地网络矩阵的模式，不能形成测试数据与标准数据的自动性对比。也就是不能从数据上获得“连接可靠、锈蚀、严重锈蚀、断开”的判据结果。而腐蚀的发生通常会使接地网钢材截面减小，导致接地阻抗值或接地体热稳定性发生变化。当系统发生接地短路故障时，会使设备外壳或底座电位升高，且高电位会侵入二次控制柜，或者沿二次回路串入主控制室，轻者造成二次回路烧损，重者引起二次电路板成片烧毁。变电站内许多重要的电气设备，如变压器、发电机、避雷器、电流互感器、电压互感器等，通过接地引下线与接地网相连，利用接地网的接地作用和散流能力，来抑制电位升高并均衡电位分布，保证电气设备的安全运行。
2.接地网腐蚀机理
接地网腐蚀的本质是接地钢材的金属原子失去电子变成金属离子，金属离子再与其所接触的物质结合生成腐蚀产物。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种，大多数情况下两种腐蚀同时存在，其中，电化学腐蚀较严重，是接地网腐蚀的主要形式。
接地网埋设在土壤中，表面部位接触的土壤理化性质不同，形成的电极电位就会产生差异，这种差异是引起接地网腐蚀的根本原因，土壤介质中含水分量、含氧量和含盐种类不同，会呈现出不同的酸碱度。通常将pH值在6.5～7.5的土壤划分为中性土，大多数土壤是呈中性的，但有些土壤是碱性的砂质粘土和盐碱土；PH值在7.5～9.5之间，也有的土壤是酸性腐殖土和沼泽土；pH值在3.0～6.0之间。不同种类的金属材料在中性土壤介质中的腐蚀最轻，接地网的电化学腐蚀反应包含有阳极和阴极的化学反应。一般的在酸性土壤中，阴极过程是腐蚀的控制步骤，主要受氧扩散控制。
基于变电站接地网多支路导通测量与微数据建模技术研究，是以接地网设计图拓扑为基准，通过建立接地网不同距离、不同区段导通性微电阻数据计算与变化状态的分析；网络拓扑与数据分级、预警建模；一次连接的多支路抗干扰测量；热稳定容量计算与微电阻变化的关系为研究项目；通过接地网不同网络矩阵接地电阻的不同距离、位置的数据变化与标准数据对比情况，一是对接地网锈（腐）蚀的重点位置具有定位性的确定；二是对接地网锈（腐）蚀的重点位置，为做进一步的开挖检查、处理提供决策性的依据。
3.腐蚀状况测试数据判断分析
基于变电站接地网多支路导通测量与微数据建模技术研究，对现有接地导通测试仪的工作模式进行改进。研发分离式接地导通测试，即：测量功能装置单独进行接地导通性电阻的测量，控制功能装置应用无线传输、遥感技术完成对测量装置的启、停控制和测量数据信息的传输、存储；以接地网设计图拓扑为基准，通过建立接地网不同距离、不同区段导通性微电阻数据计算与变化状态的分析；网络拓扑与数据分级、预警建模；一次连接的多支路抗干扰测量；热稳定容量计算与微电阻变化的关系为研究项目；通过接地网不同网络矩阵接地电阻的不同距离、位置的数据变化与标准数据对比情况，建立对接地网锈（腐）蚀的重点位置定位性的功能；确定接地网锈（腐）蚀的重点位置数据判据。
基于变电站接地网多支路导通测量与微数据建模技术研究，对接地导通测试仪器的工作模式改进为：
测量功能装置独立进行接地导通性电阻的测量，接地引下线导通电阻mΩ级，设置测量半径50m，恒流供电，测量范围DC10A，测量范围在0至1999mΩ之间；
对于外观状况较好的引下线，测试值则低于50mΩ；对于测试值在50-200mΩ之间的引下线，处于是一般工作状态，在测试中，需要对其测试数据的微量变化情况关注，做好重要设备的检查处理；
对于测试值在200mΩ-1Ω之间的引下线，处于不佳的运行状态，需要及时做好重要设备的检查处理，能够选择适当时间检查其他设备；
对于测试值在1Ω以上的引下线，其同主地网处于尚未连接的状态，需要尽快进行情况的检查与处理；测量方式的应用对测试线在测试当中可能对测试数据产生的干扰影响因素进行排除，提高测量的精准性。是基于不同于传统型一体式结构，研发分体式接地导通测试结构，即：测量功能装置单独进行接地导通性电阻的测量，控制功能装置应用无线传输、遥感技术完成对测量装置的启、停控制和测量数据信息的传输、存储。
建立支持性辅助功能的软件系统，应用变电站接地网设计图纸拓扑、建立接地网导通电阻标准数据库和计算数据模块的应用软件，用于测试数据与标准数据的对比。
建立接地网络矩阵的模式，测试数据与标准数据库和计算数据模块的应用软件，从数据上获得“连接可靠”、“锈蚀”、“严重锈蚀”、“断开”的判据定义。
4.结束语
变电站接地网多支路导通测量与微数据建模技术成果的应用，通过接地电阻、导通性微电阻值数据的分析、对比系统的应用，对变电站接地网的做出数据性的状况诊断；针对接地网的运行状况，能够对进一步的开挖检查、技术改造的决策，提供辅助性的依据。
参考文献：
[1]王常余著《接地技术220问》上海科学技术出版社 2001.10
[2]张培刚“大型接地网设计、测量和保护研究”《浙江大学》2012
[3]王虹宝 刘力“大型接地网接地电阻测试方法选择及应用实践”《中外企业家》2018