电力系统中电气工程接地技术的改进与安全保障

在电力系统中，电气工程接地技术是确保系统安全稳定运行的核心要素，作用至关重要。不仅能为故障电流提供低阻抗路径，避免电气设备遭受过电压损害，同时还可以有效保障人员免遭触电风险。随着电力系统持续进步与发展，电压等级不断提升，系统规模日渐扩大，这对电气工程接地技术提出了更高的要求。传统的接地技术在应对复杂地质、大容量短路电流等挑战时，局限性渐显，如接地电阻难降、地电位分布不均等。因此，改进电力系统中电气工程接地技术，增强其安全保障力，是当前电力领域亟需攻克的关键议题。

一、电力系统接地技术现存挑战

1.1 接地电阻未能达标

随着电力系统容量持续增大，短路电流水平大幅提升，对接地电阻的要求更为严苛。然而，在工程实践中，特别是在高土壤电阻率区域，诸如山区与岩石地带，传统接地材料及方式难以使接地电阻降至规定标准以下。例如，高土壤电阻率的变电站，即便采取增加接地极数目、延长接地极尺寸等常规降阻手段，接地电阻仍可能超标，致使系统故障时地电位异常升高，危及设备与人员安全。

1.2 地电位非均匀分布

大面积变电站接地网与复杂地质条件下，地电位分布不均凸显。系统接地故障时，接地网各部位电位升高不均，或致接触与跨步电位差超安全阈值。边缘及接地极稀疏区，电位梯度大，作业人员触电风险高。同时，不均匀地电位或干扰二次设备，妨害其运行。

1.3 接地设备腐蚀问题严峻

接地装置长期埋地，受土壤水分、氧气及酸碱盐侵蚀，易腐蚀。特别是镀锌钢等普通金属材料的接地极与导体，腐蚀速率较快。腐蚀导致装置截面积缩减，电阻提升，性能降低，严重时可能断裂，丧失接地保护。据统计，接地装置腐蚀所致电力系统故障占比颇高，对安全运行构成潜在风险。

二、增强电力系统中电气工程接地技术的改进策略

2.1 接地材料创新及应用

为解决高土壤电阻率区域传统接地材料降阻难、易腐蚀的难题，研发应用新型接地材料至关重要。例如，铜覆钢接地极与导体，融合铜的卓越导电性与钢的高强度，既提升导电效能，又增强机械强度与耐蚀性。另外，碳纤维复合接地材料日益受瞩目，其轻质、导电佳、耐蚀、施工便捷，尤适复杂地质接地工程。实践案例显示，采用该材料后，接地电阻显著下降，且长期稳定运行。除了采用新型接地材料外，对传统接地材料进行防腐处理也是提高其性能的有效方法。例如，可以对接地钢材进行热镀锌处理，在钢材表面形成一层锌层，起到隔离空气和水分的作用，防止钢材腐蚀。还可以采用涂覆防腐涂料的方式，选择具有良好防腐性能的涂料，均匀地涂覆在接地材料表面，形成保护膜，增强接地材料的耐腐蚀能力。此外，在接地施工过程中，合理选择接地位置，避免将接地装置埋设在腐蚀性较强的土壤中，也能减少接地材料的腐蚀。

2.2 优化接地设计

利用高端电磁场仿真工具，诸如 CDEGS，精细设计电力系统接地网。构建精确的土壤与接地网模型，模拟各异接地故障场景下的电流散布及地电位提升，进而优化接地网布局与接地极配置。例如，实施不等距接地极布置，于接地网边沿及电位梯度高处适度加密接地极，能显著缩减接触与跨步电位差，实现地电位均匀分布。此外，依据电力系统电压层级、中性点运行模式等要素，理性选取接地方式，包括中性点直连地、经消弧线圈接地或电阻接地等策略，以此来进一步增强系统的安全性与稳定性。

2.3 改进接地电阻降低技术

除了运用新型接地材料，还可以通过优化降阻技术减小接地电阻。比如，实施深井接地技术，针对高土壤电阻率地带，钻探深井至低电阻率土层，大幅减小接地电阻。同时，联用降阻剂为常规降阻手段。选用持久且环保的物理降阻剂，填充于接地极周遭，优化接地极与土壤接触，扩大接地极等效半径，进而降低接地电阻。此外，探索外引接地途径，于变电站邻近寻低土壤电阻率区，铺设辅助接地网，并与站内网稳固相接，再度降低接地电阻。

2.4 增强防雷接地技术

在防雷接地设计上，需依据电力系统实况，恰当规划避雷针、避雷线的布局与防护范畴，以保障设备及线路获得充分的防雷屏障。运用高端的防雷设备，例如氧化锌避雷器，凭借快速响应、大通流容量及低残压等优势，能有效抑制雷电过电压，维护电气设备的绝缘性能。此外，强化防雷接地装置的维保与检测工作，定期对接地电阻、接地引下线等部件实施检查与测试，迅速识别并处置潜在问题，保证防雷接地装置维持优良的运行态势。

三、确保电力系统接地技术的安全保障措施

3.1 优化安全指标架构

明确电力系统接地设计需考量的安全指标及限值，涵盖接地电阻、接触与跨步电位差、转移电位差等。针对各异电力设施及运行环境，设定恰当的安全指标标准，保障接地设计贴合设备与人员安全需求。如变电站接地网，需依据电压等级、短路电流等要素，设定合理接地电阻限值，并严格管控接触与跨步电位差于安全界限内。

3.2 强化接地装置的保养与监测

建立健全接地装置维护管理制度，定期巡视检查，及时发现并处理腐蚀、断裂、松动等问题。运用先进检测技术，如接地电阻、土壤电阻率及接地网导通性测试仪等，定期评估性能，掌握运行状态。针对老旧且存隐患的接地装置，应及时改造更新，保障其可靠安全。

3.3 增强员工安全认知与作业技能

强化电力系统员工安全教育培训，提升其对接地技术重要性的认知，加固安全意识。定期安排接地技术知识及操作技能训练，令员工熟知接地装置构造、机理与维护手段，精通规范操作流程与安全须知。执行电气设备检修、维护任务时，严守操作规程，保障员工个人安全，防止误操作引发接地故障或触电事故。

3.4 强化检测与维护

建立完善的接地系统检测与维护体系，定期对接地系统进行全面检测。检测内容包括接地电阻的测量、接地装置的外观检查、设备连接部位的紧固情况检查等。对于重要的电力设施，缩短检测周期，增加检测项目。例如，对变电站的接地系统，每月进行一次外观检查，每季度进行一次接地电阻测量。在检测过程中，如果发现问题，要及时进行维护和修复。对于接地电阻不合格的情况，分析原因，采取相应的改进措施，如增加接地体、更换接地材料、使用降阻剂等。同时，建立接地系统运行档案，记录每次检测和维护的情况，为后续的管理和决策提供依据。

结论

电气工程接地技术在电力系统中具有举足轻重的地位，其改进与安全保障对于电力系统的可靠运行和人员安全至关重要。针对当前接地技术面临的接地电阻难以满足要求、地电位分布不均匀、接地装置腐蚀严重以及防雷接地效果不佳等问题，通过创新接地材料、优化接地设计、改进降阻技术和强化防雷接地技术等措施，可以有效提升接地技术水平。同时，完善安全指标体系、加强接地装置的维护与检测以及提高工作人员的安全意识与操作技能等安全保障措施，能够进一步确保接地系统的安全可靠运行。

参考文献：

[1] 李洪亮 . 电力系统中电气设备接地技术分析 [J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 :00279-00280[2025-07-31].