张永迪
辽河油田电力分公司沈工区 辽宁沈阳 110316
摘要：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。从接地工频安全指标、仿真分析方法、接地降阻措施、雷电冲击特性、测试和评估等方面总结接地技术的研究成果，分析接地技术目前存在的问题，并结合电力系统的发展对接地技术的发展方向进行了展望。
关键词：接地技术；地电位升；分流系数；雷电冲击
一、引言
接地装置不仅为各种电气设备提供一个公共的参考地，而且在发生故障或雷击时，能够将故障电流或雷电流迅速散流，限制地电位的升高，保证人身和设备安全，因此接地是确保电力系统安全稳定运行的重要条件，其可靠性及安全性能一直受到设计和生产运行部门的高度重视。
二、电力系统接地技术现状
1.接地工频安全指标
虽然对于接触电位差和跨步电位差限制指标规定已经比较明确，但对于地电位升的安全限制仍然缺乏深入研究。例如，虽然前面分析认为变电站内10kV或35kV供电系统避雷器最易受到地电位升的影响，但此时10kV或35kV避雷器的耐受能力如何、动作电压是多少，仍然需要深入研究，尤其是考虑外部从10kV或35kV电源和线路到站内配电装置的整体下，加在10kV或35kV避雷器的电压值仍需要更细致的计算分析。此外，是否还有其他更易受到地电位升影响的设备没有考虑到，其承受的电压和耐受的能力等仍然需要仔细的论证。
2.接地仿真分析方法
虽然已经可以分析分层土壤下复杂接地体的接地性能，但由于所处环境的复杂性，所分析的情况仍然存在简化。接地仿真分析存在如下问题：（1）土壤模型主要为分层模型，实际超、特高压变电站、发电厂等土壤结构更加复杂，很多为分区域分层的情况，因此目前土壤模型与实际还存在一定差距。（2）目前的接地计算仅考虑一个电流入地点的情况，而实际中由于高低压侧线路地线的分流、变压器的接地等，入地电流是通过多点流过接地网的，这样接地网上的电位差、热稳定校核等应当考虑实际流过的电流，对于大型接地网，这一影响可能会很大。（3）接地网并不是独立的，而是通过电缆接地、电缆沟、龙门架等地上部分形成了一个复杂的网络，目前的接地计算没有考虑这些影响，尤其是其与二次电缆之间的影响，值得深入研究。（4）对于大型接地装置，故障电流分布会受到接地点之间地电位差的影响。目前入地电流计算将变电站的所有接地点视为同一个点，即接地网视为等电位，这在小规模铜接地网中没有问题，但对于大型钢接地网，可能会存在较大误差。
3.降低变电站接地电阻的方法
虽然接地系统仿真软件已经可以分很多降阻措施的效果，然而，随着接地模块、离子棒、深水井接地、爆破接地极等新型降阻技术不断出现，这些降阻措施如何在仿真软件中等效，如何通过接地系统仿真软件合理评估这些降阻技术的效果，以便科学指导降阻工程，成为摆在国内外接地技术研究人员面前的重要问题。目前的国内外研究中，均没有合适的分析评估模型，需要从机理、实验验证、理论建模等多方面开展深入研究工作。
同时以上接地降阻装置随土壤温湿度变化、大电流冲击下的稳定性、长效性等仍然缺乏有效的验证，也缺少相关检测手段，是需要进一步深入研究的内容。
4.接地装置雷电冲击特性研究
目前，针对接地装置雷电冲击特性研究存在以下问题：（1）缩尺模型下的实验多，真型尺寸下的实验少。由于土壤放电的非线性，缩尺模型结果与真型的等效性还有待验证。（2）冲击下的接地测量方法有待深入研究。由于冲击发生器成本高、使用不方便，并且为了保证波形完好引线不能过长。因此回流极对接地装置电流分布及周围电位分布影响较大，如何既保证接地装置电流分布与实际接近，又保证测量波形符合要求，仍然是需要解决的问题。（3）对杆塔接地装置冲击特性的研究多，对接地网的冲击特性研究少。（4）虽然已经开始研究雷击接地网造成的地电位不平衡，但在雷击接地网状态下地网暂态电位升高对二次系统的安全的影响研究没有涉及，这方面的系统性研究总体上还是一片空白。（5）由于智能变电站刚刚出现，到目前为止，国内外还没有开展变电站地电位升高对智能设备的危害研究。随着雷击等暂态事故的频发，需要深入研究雷击下暂态地电位差对智能设备的影响。
三、发展趋势展望
随着电网向着高电压、高智能、高可靠性的方向发展，对接地装置性能的要求越来越高，接地技术的发展面临诸多挑战。由于接地技术包含的内容很多，这里不一一列举，其中如下方面值得重点研究：（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。（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。因此，迫切需要开展相关研究。（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。（5）接地材料及防腐技术研究。由于地质条件日益复杂，接地体的腐蚀问题日益突出，接地装置运行的人力、物力成本越来越高，接地网腐蚀问题也成了电力系统非常棘手的问题。研究新型接地网材料和防腐技术已成为电力系统的迫切需求。虽然目前接地新材料的稳定性、可靠性等还有待检验，但随着我国经济实力的增强以及新材料新工艺的不断出现，研究接地网新材料已成为可能。
总之，对接地技术的研究已经全面展开，对一些问题已经有了深入的认识，并且已经取得了大量研究成果，一些技术和理念已经成功用于解决工程实际难题。但是随着电网向着高电压、高智能、高可靠性的方向发展，对接地装置性能的要求越来越高，接地技术的发展面临诸多挑战，迫切需要开展复杂地质条件下的接地仿真分析技术、接地装置的冲击特性、接地装置与其他行业设施及电力系统其他设备的交互影响、接地系统多维度评估技术、接地材料及防腐技术等方面的研究。
参考文献
[1]秦郁山.电力配电系统的防雷与接地技术[J].数字通信世界,2019(11):55.
[2].电力系统接地基础理论、关键技术及工程应用[J].智慧电力,2019,47(01):2+111.