科学论坛 ●Ｉ 电力系统的接地及其维护 王（江阴市供电公司定 江苏江阴２１４４００） ［摘 要］接地网对于电力系统的正常运行起着不可忽视的作用，本文结合变电站接地网的经验计算、规程要求，论述影响接地电阻的因素，重点介绍了牺 牲阳极法的应用，结合实际，阐述变电站接地网的运行维护技术。 ［关键词］接地网 牺牲阳极法 降阻剂 外引接地体 中图分类号：ＴＭ７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３１～０４１７—０２ １概述 随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变 电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。 近几年由于地网接地不好所造成的大面积停电事故屡有发生，设备的接地问题 也越来越受到重视。 不同的系统运行方式对接地有不同的要求。对于国内电力系统中 １ｌＯｋＶ、２２０ｋＶ系统一般采用有效接地方式，即当电力系统发生单相接地故障 时，不论变压器的中性点是直接接地，还是经低电阻或低电抗接地，只要在指定 部分的各点满足零序电抗与正序电抗之比为正值并且不大于３和零序电阻与 正序电抗之比为正值并且比值不大于１：３ｋＶ ｌＯｋＶ不直接连接发电机的系统 和３５ｋＶ、６６ｋＶ系统，当单相接地故障电容电流不超过一定数值时，应采用不 接地方式，超过一定数值时要采用消弧线圈接地方式等等。接地网的设计是 一项十分复杂，要求又非常严格，并涉及多学科，己成为综合性极强的边缘学 科。分析接地网体系结构，就其接地电阻的构成，与诸多因素相关。接地体 的布置，连接，接地体的材质，埋没接地装置区域的地质及气候和化学降阻剂的 应用。从理论分析及在工程实践中去探讨降低接装置电阻的措旅，是保证系 统安全稳定运行的必要措施。 ２电力系统中电气装Ｉ接地的要求 ２．１发电厂、变电所电气装置的接地电阻 １）发电厂、变电所电气装置的接地电阻： ａ、有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的 接地电阻一般情况下宜符合下列要求： Ｒ ＝≤，Ｒ一考虑到季节变化的最大接地电阻，Ｑ： Ｉ－－＿＿计算用的流经接地装置的入地短路电流，Ａ。 当接地电阻不符合上述要求时，可通过技术经济比较接地电阻，但不得大 于５ Ｑ，且要托合其它要求。 ｂ、不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电厂、变电所电气 装置保护接地的接地电阻应符合下列要求： 高压与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置：Ｒ≤ ，但不应 Ｑ 高压电气装置的接地装置应符合下式要求：Ｒ≤— ，但不宜大于１０ Ｑ。 ２）发电厂、变电所电气装置雷电保护的接地电阻 ａ）、避雷针的接地电阻。在土壤电阻率不大于５００ Ｑ．ｍ的地区不 应大于１０ ０：在高土壤电阻率地区接地电阻应符合ＤＬ／Ｔ６２０—１９９７《交流电 气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。 ｂ）、变压器门型构架上避雷针、线的接地电阻应符合ＤＬ６２０—１９９７《交 流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。 ３发，变电站的地圈接地 在工频对地短路时，要保证流过接地网的电流Ｉ在地网上造成的电位升高 ＩＲ不致太大，还应保证人员所受跨步电压ｕｋ和接触电压不超过２５０／ｔ，按照经 验公式变电工频电阻为： ｐ 。‘４４。 Ｌ一接地体的总长度，单位ｍ： Ｓ一地网的面积，单位ｍ： Ｐ／Ｌ是考虑到实际地网不是铁板而引入的修正项，它比前一项小得多。 可见，当Ｐ一定时，地网的接地电阻基本上是由变电站的面积决定，很难加以改 变 地网埋设深度～般在０．６－０．８ｍ之间，对接地电阻影响 ３．１输电线路杆塔接地 输电线路杆塔接地主要考虑其防雷作用。 ４影响接地电阻的因素 接地网的电阻由以下几个部分构成： （１）接地引线电阻。 （２）接地体本身的电阻。 ・（３）从接地体开始向远处扩散电流所经过的路径土壤电阻，即散流电阻。 （４）接地体的锈蚀情况 （５）垂直接地体的埋置深度 ５接地体技术 ５ １化学降阻剂的应用 化学降阻剂在我国的应用已较为广泛，它的降阻机理是，在液态下从接地 体向外侧土壤渗出，若干分钟固化后起着散流电极的作用。因降阻剂本身是 一种良好的导体，将它使用于接地体和土壤之间，一方面能够与金属接地体紧 密接触，减小接地体与土壤的接触电阻，同时形成足够大的电流流通截面，另一 方面，它能向周围土壤渗透，降低周围土壤的电阻率，在接地体周围形成一个变 化平缓的低电阻区域，凝固后的降阻剂呈弱碱性，包围在电极周围，结构紧密， 对电极有防腐和保护作用，延长电极的使用寿命。 ５ ２牺牲阳极技术的应用 １）埋于土壤中接地网钢材腐蚀的主要原因 以钢材为主要金属材料埋于土壤中作为变电站的接地网，由于土壤具有 固、液、气三相毛细管多孔性的胶质体，并且包含了水份、盐份等多种物 质，另外受温度、外部直流杂散电流的影响，而且钢材本身杂质含量多少，对 钢材的腐蚀都有影响。 一般将腐蚀归成三类：ａ、电化学腐蚀，这是接地网腐蚀的主要原因。 ｂ、细菌腐蚀。Ｃ、杂散电流引起腐蚀。 ２）电化学腐蚀的机理 电化学腐蚀是最普通、最常见的腐蚀。金属在各种电解质水溶液中，在 大气、海水和土壤中的腐蚀都属于这一类型。一般说来，金属的电化学腐蚀 要比其它腐蚀强烈得多，金属的破坏大多数是电化学腐蚀所致。 ａ、双电层和电极电位 双电层：在金属的晶格中，是由整齐排列着的金属正离子及电子所组成， 般情况下金属离子不会离开金属表面而逸出。 电极电位：金属与溶液界面上双电层的建立，使金属与溶液产生电位差，这 个电位差就叫做该金属在该溶液中的电极电位。 ｂ、腐蚀原电池：由上述电极电位分析可知，每一种金属在介质中都有它 的电极电位，活泼的金属电位偏负，不活泼的金属电位偏正，当两种不同金属同 置于一种介质中时，两者之间就有电位差。 Ｃ、微电池腐蚀：通过腐蚀原电池的讨论，知道两种不同金属浸在一介质 中，将发生电池腐蚀。 ｄ、宏电池腐蚀：构成宏电池的条件就是有两个明显看得见的不同金属的 电极在土壤中。 的腐蚀，当然在经常潮湿的空气中也会产生这种现象。 ｆ、浓差电池：它是由于同一种金属在不同部位所接触的介质具有不同的 浓度，使之金属的两侧产生不同电极电位，构成了宏电池。 ｇ、温差电池：温差电池在土壤中不是主要的，不过在北方地区有冻土层 倒要考虑这方面的因素。 ３）变电站接地网电化学防腐保护 由上述分析，变电站接地网钢材腐蚀的主要原因是由微电池和宏电池这两 种电化学腐蚀引起的。因此要防目和减缓接地钢钢材的腐蚀，也只有采用电 化学防腐保护办法来解决。 钢铁在电化学腐蚀过程中主要有两点：ｌ、Ｆｅ电极电位偏负，要失去电子 变成带正电的离子Ｆｅ～。２、钢铁表面要浸入介质，才能构成电池，Ｆｅ一与土 壤中（ＯＨ） ０ 发生离子反应，生成氧化物。据此，提出保护对策是：①用一 种电极电位。②为防止钢铁表面与介质接触而发生离子反应，故在钢铁表面涂 一层与介质隔离的涂料，由于地网必须是良导体，因为它要通过并扩散短路电 流和雷电流，同时要求涂料与钢铁结合时不会引起腐蚀，因此研制了中性的导 电涂料叫ＢＤＯ１、ＤＯ２，其电阻率经武高所测试：ｐ＋Ｏ．００１１８ Ｑ ｃｍ，而土壤电阻 率一般ｐ＋１００—５０００ Ｑ ｃｍ，为土壤电阻率的百分之一，故不影响其导电性能， 不会增加地网接地电阻值。 科技博览Ｉ ４１７ 科学论坛 ｌ■ 浅谈城市居民的晨练需求 董戈 （河南省财经学校河南郑州４５００００） 中图分类号：７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３１—０４１８一Ｏ１ 晨练属于中国传统习惯，古人喜爱“闻鸡起舞”，如今人们喜爱早起晨 受到影响。其他如健身、娱乐、休闲等体育需求也是这样，如果免费或优 练。人民网２００３年９月４日刊登了一篇关于晨练指数的文章中提到，“晨练 惠向社会提供的体育产品数量增加，则意味着以货币支出为前提的体育消费需 是全民健身运动中最普遍的形式。” 尤其在目前为了迎接２００８年奥运会， 求的减少 因此，如果人们把主要的体育需求力集中于非经济性的体育产品， 北京等地开展“全民健身、喜迎奥运”大行动，用全民大晨练的方式表达 那么势必影响对“经济性”体育产品的需求状况。这就形成了体育运动的 市民对奥运的美好期盼。每天清晨，城市的公园里、广场上、街道旁、楼 社会公益性和体育运动的经济功利性之间的矛盾。 群中，到处都可以看到锻炼身体的人们。随着人们自我保健意识日益增强和 晨练需求受消费者本身的需求欲望、程度和货币支付能力等内因影响以 生活方式的改变，晨练，已成为许多人日常生活中的一项重要内容。因此可以 及体育产品的供应、价格、广告宣传、营销、体育产品服务等外因影响， 这样认为，晨练是人们在早晨特定的时间范围内所进行健身活动的过程，并通 具有一定的弹性。这种弹性对居民的消费需求产生促进或抑制作用。居民 过锻炼身体，增强体质，愉悦心情，达到身心两健的目的，同时增进与他人的沟 可能同时具有多种晨练消费需求，但在一定时期内，受支付能力，晨练需求 通和理解，扩大人际交往促进相互合作，从而满足生理、心理、社会适应等 只能得到有限满足。当客观条件改善时，又可以同时满足几种不同的晨练需 方面的健康需求的过程。 求。另一方面，从人类需求的迫切程度来看，晨练需求还远不如维持生存的食 晨练需求由非经济性的晨练需求和经济性的晨练需求构成从经济学角度 物那样须臾不可或缺，也不如医疗卫生消费那样追切，具有较大的弹性。晨练 讲，晨练需求包含非经济性的晨练需求和经济性的晨练需求。非经济性的晨练 需求的层次性是由其主体的角色位置和收入水平决定的。从晨练需求的角色 需求是指人们无需支付一定的货币就可以实现的需求。具体地说，就是或 位置和收入水平来看，可分为四个群体２。一是无收入的学生群体，这是家庭 体育产业部门无偿向社会提供的各种体育劳务或服务产品，如学校体育教学、 晨练消费的核心力量，主要是对体育服装、鞋帽、书刊、音像制品等实物 业余体育训练、群众体育活动设施等。在这类晨练需求中，由于基本上不涉及 消费。二是白领高薪群体，他们是新型时尚消费的领头羊，既有娱乐、享受 人们晨练活动的经济问题，所以它不能成为体育经济学所要研究的主要对象。 的消费需求，更具有追求发展的消费需求。处在很大强度工作中的人花时间 但是这种非经济性的体育需求，是构成人们整个晨练需求的重要方面，而且要 进行晨练消费是因为他们预期未来获得的效用足以弥补眼前 解决这类体育产品的供求矛盾又会间接地与人们的经济关系相联系，如社会、 晨练消费所支付的成本。另外，晨练消费需求是一种资本投资活动。为锻 集体的福利基金在体育事业中的分配和使用等１。因此，在研究人们的晨练需 炼身体而进行的消费，可以改善人们的健康状况，提高工作能力，因而也可以应 求时，非经济性的晨练需求也是不能不论及的。经济性的晨练需求，是指人们 付未来预期的不确定。三是纯粹的健美、健身的中青年消费群体他们的需求 必须通过购买手段，支付一定货币才能实现的需求。具体地说，就是对或 主要是减肥、追求肌肉力度、保持体形。四是离退休消费群体，易学、简 体育产业部门所提供的体育服务商品的需求，也就是晨练消费需求。由于这类 单、低廉的体育项目是他们参与的首选，需求动机主要是强身健体、祛病延 需求是与人们晨练活动中的经济问题直接相关联的，因而它的运行必然受到经 年。晨练需求的交叉性表现在它与文化娱乐活动及保健活动关系密切。这 济规律的支配。一般说来，体育产品的价格上升，人们的需求量就会下降，相 种交叉性虽然在实践中与其他活动难以区别开来，但是它们相互促进，有利于 反，价格下降，需求量就会上升。由上述可知，在经济领域中人们的整个需求是 人的全面发展。 由经济性和非经济性的晨练需求共同构成的。在这两者之间存在着很强的替 参考文献 代关系。一个国家的经济发展水平有限，居民的收入不高，同时又要满足城市 ［１］胡立君．体育消费属性研究［Ｊ］．财贸经济，１９９９，（３）：５９—６７． 居民对晨练的需求，那么，这种替代关系就表现得特别突出，以至于影响有效晨 ［２］李丰祥，王．圣体育需求属性阐释［Ｊ］．武汉体育学院学报，２００５，３９ 练需求。我国在从计划经济向市场经济转型的１０余年来，城市居民由于受收 （７）：卜３． ‘ 入水平、体育供给环境、体育价值观、体育消费意识及计划经济时期的传统 ［３］蔡军，柳若松．我国６城市居民体育消费现状及发展对策研究［Ｊ］．成 福利思想等因素的影响，居民对“经济性”晨练需求在很大程度上是可以通过 都体育学院学报，２０００，２６（６）：８－ｌ１． 对“非经济性”晨练需求来替代。例如体育比赛，如果通过电视实况转播看比 ［４］钟天朗．体育经济学概论［Ｍ］．上海：复旦大学出版社，２００４．１０５． 赛，那到比赛现场的观众就势必减少，门票收入就会下降，体育产业的产值就会 ４）接地网电化学防腐保护设计时考虑的问题 ｂ、腐蚀比较严重地区的变电站。 保护年限：一般保护３０年，这样地网寿命可达４５年一５０年，基本上与变 ｃ、户内和地下变电站。 电站使用年限同步。当然保护年限再长一些也是可以做到的。 ｄ、具有降阻地网和降阻剂使用的钢质地网。 保护电流密度：根据变电站土质和土壤电阻率，以及当地气候情况来确定， ８重视中性点有效接地系统中性点的接地 一般可选５ｍＡ／Ｍ。一５０ｍＡ／Ｍ。。 对于中性点有效接地系统来说，其故障电流除流经故障点外，还流经系统 牺牲阳极用量：由提供的接地网平面布置图和钢材用量计算出牺牲阳极数 的中性点接地处，中性点接地不好往往造成主变外壳电位抬高，反击至二次回 量和选择牺牲阳极种类。 路，严重的造成大面积停电。 按接地网走向布置牺牲阳极：设计中考虑地面设置２—４个测试桩，用以 为防止意外事故的出现，在中性点已经与地网连接的基础上，另外单独敷 难设计指标是否达到要求：施工质量、牺牲阳极质量是否合格：投运以后接地 设截面足够的铜导线，将主变中性点与不同电压等级的接地网连接。 网保护运行监视等三个方面的功能。 结语 动力电位：一０．１Ｖ ０．３Ｖ，这是为了牺牲阳极有足够的阳极负电位，以达 接地网的维护，要根据区域的地质条件，采取不同的降阻措旋，以最高性能 到提供电子的目的，它是钢铁在未保护和保护后两个电极电位的差。由铜一 价格比来保证接地网的安全运行： 硫酸铜电极和高内阻电压表测得。 积极采用牺牲阳极、降阻剂等新技术和新材料的应用，重视接地网的锈 ５）接地网电化学防腐保护主要优点 蚀问题，保证中性点有效接地系统中性点接地的可靠性。只有在各个环节都 ａ、可以延长接地网使用用年限。 得到落实的情况下才能确保电网安全稳定运行 ｂ、在保护年限内可以放心运行。 参考文献 ｃ、解除了接地网埋于地下环境差、焊点多、不安全因素多的疑虑。 ［１］解广润．电力系统过电压水利电力出版社，１９８５． ｄ、维护方便。 ［２］中华人民共和和国电力工业部．Ｄ／Ｌ ６２１—１９９７交流电气装置的接地． ｅ、减少按地网接触电阻增加。 １９９７． ５）、接地网电化学防腐保护最适用的变电站 ［３］中华人民共和和国电力工业部．Ｄ／Ｌ ６２０—１９９７交流电气装置的过电 ａ、大型区域性变电站：由于地网在保护年限内不会出现故障，因而保证 压和绝缘配合．１９９７． 了变电站安全运行，使用年限可以与变电站使用年限保持同步，不必对地网进 行多次改造，减少了维护工作量。 ４１８ ｌ科技博览
