电力系统接地

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。电力系统接地就其目的来说可分为工作接地、防雷接地和保护接地3种 。工作接地是为了降低电力设备的绝缘水平，如采用中性点接地的方式；防雷接地是为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和线路杆塔等都必须配以相应的接地装置以便把雷电流导入大地；而电力设备为保证人身安全必须接地的情况则称为保护接地。

我国电力工业在未来15-20年内仍将保持快速增长，而且西电东送和南北互供的全国联网战略的实现，均需建设大量超/特高压输变电系统。随着电压等级提高的同时，输送容量也越来越大，造成变电站的短路电流也相应的增加，从过去的几kA已增加到63 kA；流经接地网的电流频率也非常丰富，不单有工频故障电流，还有雷击、操作、特快速暂态过电压(VFTO)的高频暂态电流；同时，二次系统在微机化、智能化的趋势下，抗干扰能力却很难明显提高，因而对于变电站的接地网要求也更高 。另一方面，接地网的面积在不断增加，最大边长大于500米，地电位的均匀性越来越难以保证，覆盖的土壤结构也越来越不均匀。与此同时，由于土地资源日益稀缺，变电站的地质结构越来越复杂，高土壤电阻率、冻土、盐碱土等特殊地质条件给接地网的设计和运行维护带来困难，因此要在入地电流大、占地面积大、接地体结构复杂、土壤电阻率分布不均匀的地区开展接地设计与运行维护工作存在很多问题。

与变电站接地网相一致，输电走廊的紧张使得线路越来越向山区发展，雷击等自然灾害对线路的安全运行影响越来越大。提高输电线路的耐雷水平、降低雷击跳闸率对电力系统的安全运行有非常重要的意义。在其他因素一定的情况下，接地装置的冲击接地电阻值越低，线路反击闪络的概率也越低。因此，输电线路接地装置在雷电流作用下的冲击暂态特性直接影响到输电线路的防雷效果，是电力部门迫切需要解决的实际难题 。

我国已经在接地安全指标、仿真分析、降阻措施、测试和评估等方面开展了全面的研究，并且初步取得了丰硕成果，一些技术和理念已经成功用于解决工程实际难题，为接地技术的进一步研究打下的深厚的基础。但是由于接地的复杂性，相关技术仍然存在较多问题。

电力系统接地技术接地工频安全指标

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10 kV或35 kV供电系统避雷器最易受到地电位升的影响，但此时10 kV或35 kV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10 kV或35 kV电源和线路到站内配电装置的整体下，加在10 kV或35 kV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。

电力系统接地技术接地仿真分析方法

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。

电力系统接地技术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析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。

电力系统接地技术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尺寸下结果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。目前的研究重点集中在接地网的工频特性上，没有深入研究接地网的暂态特性。国外IEEE标准也仅考虑了短路电流的暂态影响，而没有明确雷击的影响。在实际设计、施工和运行实践中造成比较大的混乱。由于雷击变电站时电流大、频率高，接地网上的电位差更加明显，导致接地网本身局部电位差和接地网电位异常升高。

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，在目前一次设备的装备制造水平和设备绝缘质量已较以前上了一个台阶的形势下，雷击对二次系统或二次设备绝缘和电磁干扰的影响显得尤为突出，迫切需要就雷击下地网导体电位升高和场区压差对二次设备和二次回路的影响进行实验和理论分析研究，给出综合考虑工频和雷击下地网导体电位升高和场区压差取值的依据，指导接地网工程设计和运行维护。

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。

6)我国的接地装置大量使用钢材，最近也开始使用铜覆钢等新型接地材料，而国外普遍使用纯铜作为接地材料。接地材料的差异使得我国雷击下地电位差的问题更加突出，迫切需要开展相关研究工作。

7)缺少二次系统雷击防护措施的研究。目前，对传统二次设备的抗干扰措施研究已经取得了大量研究成果，但雷击下的防护需要具体问题具体分析。设备的工作方式、安装位置差异较大，很难将传统二次设备的抗干扰措施用于雷击防护。需要深入研究雷击下二次电缆端口特征，以便提出合理可行的防护措施。

电力系统接地技术接地系统安全性评估研究

目前对接地系统安全性评估主要针对接地电阻、接触电位差、跨步电位差、接地体导通性等工频特性以及接地体的腐蚀问题展开。

随着接地网面积增加，接地网各处对应的接地阻抗、跨步电位差、接触电位差等差异较大，因此需要从多个空间维度对接地网各参数进行测量；随着接地网上通过电流的多样化，电流的频率成分也呈现多样化，从频率较低的直流、工频，到频率逐步增加的开关操作、雷击、 VFTO等，因此需要从多个频率维度对接地网各参数进行测量;由于接地网一方面时刻可能经受雷电、操作、VFTO、短路等短时过程的考验，另一方面在长期运行中也会受到腐蚀、不平衡电流等的影响，因此也需要从多个时间维度对接地网相应参数进行测量。最后接地网的评估还涉及到电、热、化学等多种物理量。可见，对接地网安全特性的检测和评价应当是多维度、全方位的，现有规程仅从工频参数来对接地装置进行评估已经不满足电网发展的需求。

接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障人员安全的重要措施，其特性参数的正确测试是长期困扰基层试验人员的问题。《电力系统接地网特性参数测量与应用》通过丰富的测试案例，就接地网特性参数测试方法的适用性、影响测试结果准确性的各种因素、现场测试中存在的主要问题以及如何提高测量准确性等问题进行了详细论述，对当今接地测试技术发展的观念和趋势也有所涉及。

《电力系统接地网特性参数测量与应用》共分为11章，内容涵盖变电站接地网接地电阻、地线分流、跨步电压和接触电压、场区地表电位梯度、电气完整性、杆塔接地电阻和土壤电阻率等特性参数现场测试项目。以测试实例的介绍为特点，理论与实际结合紧密，图文并茂，具有较强的实操性，较为全面地介绍了国内接地网特性参数的实用测试技术。