浅析电力工程施工中的接地技术及故障排查

引言

电力工程施工过程中，接地技术与电力系统的正常运行有关联，还牵涉到人员及设备的安全，技术进步与电力工程规模扩大时，对接地技术的要求愈发严格。本文会从接地系统基本原理入手，具体论述设计需求，选用材料，防腐处理等多方面，从而达到对接地技术形成较为全面的认识的目的。

1 电力工程施工的重要性

电力工程施工是现代能源体系中的关键一环，它的好坏直接影响电网的安全稳定运行以及电力供应是否可靠。在电力系统创建时，施工包含很多内容，不只是变电站，输电线路之类的设施建造，还有各种保护系统的安装调试，接地系统属于保护系统的一部分，关乎人身安全和设备正常运转，它的施工质量很重要。优良的接地系统可以很好地把故障电流引向大地，避免设备绝缘破坏时产生危险的接触电压，给防雷保护赋予低阻抗通道，电力系统规模持续增大，智能化程度也在升级，对接地技术的要求就越高，施工期间就要用更细致的方法和技术手段。

2 电力工程施工中的接地技术

2.1 接地系统原理与设计要求

接地技术主要就是给电流提供一个可靠的低阻抗通路，保证系统出问题的时候能迅速把异常电流导走。在设计的时候要顾及土壤电阻率、接地体的材料和布置方式这些因素，水平的接地网用网状的形式铺在地上，依靠导体之间互相屏蔽来减小整体的接地电阻，垂直插下去的接地极深入地下接触下面低电阻率的土壤，很适合表层土壤电阻率比较高的地方。把两者结合起来用复合接地系统，采取三维布置的方式最大限度利用有限的土地资源，设计的时候还要考虑到季节变化对土壤湿度造成的影响，保证接地系统能够在各种天气状况下都维持稳定的性能。

2.2 接地材料选择与防腐处理

接地材料的选择影响着系统的寿命和可靠性，镀锌钢因为经济且导电性良好被普遍采用，在腐蚀性较强的土壤里则要用铜包钢或者纯铜。近些年来出现的一种导电混凝土材料，把碳纤维之类的导电介质掺进混凝土当中，既可以当作建筑材料，又可以执行接地的功能，做到了结构功能和电气功能的一体化。针对防腐，除了传统的电镀工艺之外，阴极保护技术借助施加反向电流来减缓金属接地体的电解腐蚀，对于衔接部分来说，采用放热焊接技术，可达成分子层面的结合，防止衔接处因为氧化而造成电阻变大。

2.3 特殊地质条件下的接地技术研究

岩石地区或者沙漠地带之类的特殊地质环境当中，常规的接地办法很难达到很好的效果。如果用降阻剂来改良接地体周围土壤的导电情况，这种降阻剂一般由膨润土，石墨等物质组成，具备保水性和离子导电性，深井接地技术就是钻几十米深的井孔，把接地体放到地下水位之下，靠地下水保存的低电阻特性取得稳固的接地成果。爆破接地技术则是借助炸药在岩层里造出裂缝，填入降阻材料之后便形成像树根那样的导电网络，这样就可以显著增大接地体同土壤之间的接触面积。

2.4 智能化接地监测技术

现代接地系统开始采用智能化监测方法，植入式传感器可以随时量测接地电阻数值，土壤湿度以及温度参数，分散布置的监测点通过无线传送技术把信息汇总到中心处理器，依靠大数据分析预估接地系统状态改变趋。如果监测值超越预定范围，系统就会自动发出警报信号，促使维护人员事先介入，这种预先保养的方式打破了以往定时检测的被动状况，适合那些对接地可靠性有着极高需求的重要变电站，发电厂之类的地方。

3 接地故障排查的具体方法

3.1 电阻测试法

采用三极法或者四极法来检测接地电阻属于基础检测方法。四极法借助增加辅助电极的方式来消除连接线电阻的影响，从而提升检测精确度。选取测试点的时候要考虑到土壤是否均质，不能在金属管道或者电缆沟附近实施测量以免造成电流场发生畸变，变频测量技术通过施加不同频率的测试电流，可以辨别出接地电阻当中包含的阻性成分和感性成分。进而精准评判冲击接地性能，针对大型接地网，采用异频电流法能免除工频干扰，利用信号注入与提取的频谱分析得到真实的接地阻抗。

3.2 接触电压测试法

利用模拟人体阻抗网络来测出可能的接触电压数值。测试的时候，在设备外壳与远方地之间接入模拟电阻，施加故障电流然后测量电压下降。梯度电压测量采用多个探针组成的阵列，画出地表面电位分布图，找出那些高电位差的地方，这样就能直观地显示出危险电压存在之处，从而给安全防护措施的安排给予根据。现在的测试装置具备 GPS 定位功能，把电压测量值同空间坐标联系起来，形成三维电位分布模型，方便分析电压梯度变化规律。

3.3 短路测试法

利用实际施加短路电流来检测接地系统的通流能力。测试时记录接地网各点电位升高的数值，检查均压设计的效果，用红外热成像技术观察连接处的温度变化情况，找出由于接触不良造成的局部过热点。冲击电流测试模仿雷电流，采用浪涌发生器制造出微秒级的大电流，检测接地系统在瞬态条件下的性能表现，对比工频和冲击两种情况下的测试结果，就可以全方位地考察接地系统在各种故障工况下的安全可靠性。

3.4 电位分布图分析法

电位分布图分析法是借助绘制接地系统在故障情况下的电位分布图，以此来查找接地故障的一种办法。这个办法用到高精度的电位测量装置，在接地系统周围布置许多测量点，测量并记录各个点在故障电流作用下的电位数值。利用专业的绘图软件，把这些电位数值依照空间位置实施插值处理，制作出三维电位分布图，通过分析电位分布图，可以清楚地看到电位梯度的改变之处，找出电位异常的区域，进而找到接地故障点。这种办法直观，精确，快速，很适合用来排查复杂的接地系统里的故障。

4 接地技术在电力工程施工中的应用分析

电力工程施工过程中，接地技术的应用无处不在，其重要性不言而喻。接下来就结合实际案例，对在不同场景下接地技术的具体应用展开阐述，在变电站建造期间，接地系统不仅要引导故障电流，还要抵御雷电冲击。采取复合接地网的设计方案，把水平接地网和垂直接地极融合起来，从而有效地减小了接地电阻，提升了系统的防雷能力。而且在接地体材料的选择上，考虑到变电站所在地土壤具有较强的腐蚀性，于是选用了铜包钢这种材料，并且借助阴极保护技术来延长接地体的使用寿命，对于输电线路而言，接地设计更看重人员的安全保障，在杆塔基础施工的时候，利用深埋式接地极，保证接地电阻符合安全标准。在输电线路上设置接地故障指示器，一旦产生接地故障，指示器便能立刻发出信号，便于运维人员迅速查找故障所在，缩减停电持续时长，于配电系统里，接地技术应用亦不可小觑，特别在城市配电网之中，线路众多，周围环境较之复杂，这就造成接地故障出现时会对周围居民生活带来极大不便，因而配电系统的设计中便采用了智能化接地监测技术，可以即时地对接地系统的状态实施观测，及时发现存在的故障。我们还采用了电位分布图来探究配电系统接地故障的位置，从而准确地排除故障并维持配电系统的正常运作。

结语

电力工程施工中涉及的接地技术和故障排查工作，对于保障电力系统安全稳定运行来说非常重要。经过对接地技术的详细探究以及故障排查方法的细致介绍，可以提高我们对接地技术的认识水平，而且还可以为实际开展的工程施工给予强有力的支撑。往后，随着电力系统不断向前发展，并且智能化水平有所提升之后，对接地技术的要求会变得越发严格起来，这就要求我们要一直关注接地技术方面的最新发展状况，不断加强技术创新并加以应用，从而为创建更为安全，稳定又高效的电力系统贡献出自己的一份智慧与力量。

参考文献

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