随着社会的发展，电力系统的运行负荷越来越大，需要进一步加强电力系统改革。变电所是整个电力系统的重要组成部分，要想保障变电系统运行的安全性，就必须采用更加先进的接地系统。因此，要求相关的企业单位做好相应的变电所接地改进项目，发挥自身的技术优势，积极引入新型接地系统的施工工艺，提高接地系统的有效性，保障电力应用的有效性、稳定性、安全性。 1 接地系统及影响因素 所谓的接地系统，就是指通过大地的导电团将电流直接传输到大地，降低电力系统的电压，从而提高电力系统的稳定性。接地通常都是采用导线连接，这样即可让电路和电气设备连接到大地，让大体作为导电体。与大地紧密连接所形成电气接触的一个或一组导电体被称之为接地体或接地极。但是在接地施工过程中，通常会出现一定的阻碍因素，其主要表现在： 1.1 土壤电阻率 在接地系统设计、施工当中，土壤电阻率是其中的重要参数。如果土壤电阻率较高，会导致变电所接地电阻增加，提高变电所接地电阻值，也就是降低了变电所的防雷性能。这些因素与土壤中结构、导电离子浓度、土壤含水量等艺术有着直接关系。为了降低土壤电阻值，可以采用降阻剂和粒子接地极等方法降低电阻。 1.2 接地材料 通常情况下，接地材料主要是铜接地体和热镀锌钢接地体，二者在热稳定、导电性、腐蚀性等方面有一定差异性。据有关研究，铜材料的导电率是钢材料的8倍以上，因此其接地体导电性能更好。在接地体截面相同时，同材质的热稳定性能更高，在土壤中的腐蚀速度大约是钢材料的2%～10%，是镀锌钢耐腐蚀性的多倍，并且电气性能更加稳定。但是其最大的缺陷是造价高。 1.3 接地方式 通常情况下，变电所的接地方式分为独立接地和综合接地两种。其中，独立接地相对施工简单、造价低，但是接地效果不如综合接地性能好，通常接地网电阻按照0.5Ω设计；综合接地系以变电所系统的各个容易聚电部位作为回流线骨架，采用横向连接分支接入沿线的钢结构和钢筋中，从而构成立体的接地网络框架，这样即可大大提高接地性能，保障设备和人身安全。 2 变电站传统接地系统分析 在很多变电所接地系统当中，都是采用镀锌钢作为接地体，并应用焊条电焊作为施工工艺进性焊接。该种方法的主要特点是造价低、施工简单；缺点是电弧所产生的高温和电离子会损坏材料商的防腐涂层，在电离子的作用下，接地材料露出部分会发生一定的化学反应，这就会在很大程度上降低接地系统的导电性、提高腐蚀速度。再加上焊条电焊作为施工工艺具有一定的局限性，在施工中的接头只能采用外沿连接的方法，内部是部分接触和不接触的形式，内部含有很多空隙，如果水汽进入到内部会腐蚀接头，这样就会影响接地电阻值。此外，根据地网不同，相应的电力设备需要深埋在地表下，这样会大大提高其腐蚀速度，并且接头通常是容易出现腐蚀的重要部位，如果土壤中的酸碱度过高，会造成非常严重的腐蚀问题。通常情况下，一个变电站接地网中含有几百个连接处，个别电压等级甚至都能够达到上千等级。虽然一个或两个接头电阻所带来的影响不够明显，但是几十个接头带来的影响就非常大，严重的会导致接地网防电压的功能丧失、设备短路被烧毁等，这些问题不仅会影响用电质量，也会危及人们的生命安全。 3 变电所新型接地系统建设思路 随着我国自动化技术的不断普及，相关控制、保护设备更新速度加快。为了保障接地系统的有效性和稳定性，需要对传统的变电所接地系统进行改造，融入新型微机保护装置。通过贯彻“服务主业，协调发展”理念，并对国家相关企业进行调研，加强与技术人员的沟通与协作，从而完成新型接地系统设计。本文认为，采用敷铜放热焊接工艺的更为理想，虽然该工艺造价稍高，但是其他的性能非常好。 在接地网建设过程中，需要侧重考虑工艺复杂性和投资成本，因此传统接地方案采用扁钢作为主体，但是相比铜材料的导电性能相差甚远，考虑到铜材料的导电性和防腐性，铜材料更具适应性。虽然铜材料的投入更高，但是使用寿命更长，从长期的投入来看，铜材要比钢材低一些，因为钢材的翻修、维护、改造费用非常多。此外，铜接地网主要安全指标跨步电势、接触点势、电位差相比钢材减少20%。可见，无论从哪个方面进行分析，接地导体都需要选择铜体。但是钢材是否要彻底摒弃？答案是否定的，可以使用铜、钢融合成新型材料——钢敷铜。 在实践施工过程中，采用钢敷铜接接地网系统，能够有效改变变电所传统电气系统的布局和施工模式，技术人员在相应的模具当中采用高温焊融形式，能够让钢材和铜材进行融合，这样不仅能够提高新材料的抗腐蚀、导电能力，也能够实现钢材的韧性，降低前期的投资成本。该种方法需要良好的工艺设计，从而让两种金属优势相融合，让变电所接地系统设计和施工更具科技性、优越性。 4 变电所新型接地系统施工技术实践与分析 4.1 新型接地系统的优势 新提出的施工工艺相比过去的扁钢施工有着极大差异性，由于扁钢沉重、剪影、可塑性低，而钢敷铜接地材料可塑性高、质量轻等优势，再加上钢敷铜在施工中能够大大降低人工费用和施工周期，安装人员能够从4人缩减到2人或3人，安装周期从两周缩减到一周，从而实现了低成本、集约化的建设模式。同时，钢敷铜接地形式相比扁钢体积更小，因此地面开挖工作会大大减少。相关实践统计表明，土方开挖量会缩小50%以上，并且施工范围相对较小，在施工过程中的协调性更好，不会产生施工矛盾问题。 4.2 放热焊接新工艺 由于该方法的连接结构是分子结合的形式，没有机械性压力，不会导致老化、腐蚀、松弛等问题，焊接点韧性非常高，抗张力要优于导线，不会受到腐蚀性物质影响，连接头的品质非常高。其焊接点导电能力和导线相同，接触点电阻更低一些，不会因此而增加电阻率，并且焊接点可以反复经受大浪涌电流，在实际应用中不会退化。焊接不需要外接电源和热源，只需要配合应用模具即可完成施工，再加上材料轻盈、易于携带，能够适用于多个场合的焊接工作，焊接方法也非常简单，通过一定时间的培训即可掌握此类施工方法，不需要聘请高技术焊接人员，从而实现降低成本的作用。焊接头施工过程中，施工效率非常高，一个接头只需要几秒钟即可焊接完毕，并且对导体和绝缘体的破坏程度非常小，焊接质量能够得到保证。其主要的焊接步骤如下： （1）清洁模具。采用加热的形式或采用一次性试验性质将模具中的水气清除，之后将处理过的铜、钢材料放入模具中，将模具夹好，保证不会出现缝隙情况。 （2）将金融隔片加入到模具反应腔的底部位置。 （3）将焊粉融入反应腔内部，并预留一些引火粉涂抹在模具唇上。 （4）将融模盖盖上，再采用点火枪将模具唇上的引火粉点燃。 （5）在模具内部金属主体反应过程中，需要等到金融溶液凝固之后再进行下一步施工。 （6）将模具盖打开，并将模具进行清洗用于后续使用。 4.3 施工注意事项 （1）模具和模夹。在正式施工前加热工具和烘烤模具，可以采用喷灯和烘干箱。由于长时间搁置的模具内部含有水分，特别是在使用完毕后内部留有残渣的模具中水分更多，这就需要采用专业的软毛刷进行模具清洗工作。根据焊接类型、材料类型、尺寸，合理选择模具。通常情况下，模具的构成材料是石墨，相比其他的模具更脆，无法承受强烈的冲击，所以不能将大于的模具尺寸的金属材料强行放入到模具当中，以免对模具产生破坏。此外，模夹主要是用于开合模具，模具在实际应用中是否满足标准，与模夹开合度有着直接关系，这就需要施工人员对模夹进行检查，并做出适当调整。 （2）由于焊剂出厂是采用铝箔包装，并标注了质量，这种包装封闭性非常好，应用便捷，不会产生受潮变质等问题，计量单位是“g”（克）。如果焊剂牌号与模具要求剂量不同，则需要有经验的工作人员进行增减；如果焊剂牌号和模具要求相同，也需要对其进行确认。在焊剂应用过程中，需要将反应腔压实。 （3）在接地棒焊接过程中，由于其经过捶打会产生形变（首尾段），这时需要采用镶套保护首尾段进行二次捶打，保障首尾段没有变形情况即可放入模具当中，否则可能造成模具闭合不紧问题，铜、钢液体会渗漏，严重影响焊接质量。 （4）闭合人工接地网外缘，需要将外缘的四角做成圆弧形，并且圆弧半径要高于均压带间距。在接地网内部应设置水平均压带。同时，接地网埋入深度要在60cm以上。 （5）由于在进行放热焊接过程中会产生较高的温度，内部金属颗粒很容易溢出，容易对施工人员造成烧伤，这就需要采用低烟配方，减少金属颗粒溢出量，也可以加强人员保护工作，包括佩戴口罩、加强通风，防止工作人员出现金属中毒问题。在点火时，一旦引火粉被点燃，工作人员必须要立刻撤离到1.5m以外，不得停留。 5 结语 综上所述，随着变电所接地施工技术不断推陈出新，传统的接地系统已经无法满足变电所日常运行要求。基于此，为了克服扁钢接地体的弊端，本文提出了一种钢敷铜新型接地系统，要求施工人员按照钢敷铜接地施工规范，加强每个施工步骤的施工要求，掌握其中的注意事项，以能够提高接地系统的施工质量。 参考文献 [1]杨晓蕾．普速铁路牵引变电所接地系统浅谈[C]．今日轨道交通固定版，2015. [2]高博．大连华昌220kV变电所接地技术研究[D]．大连：大连理工大学，2015． [3]冯海滨，王莉．变电所新型接地系统施工技术应用研究[J]．电子制作，2014，（13）． [4]黄玲珍．高速铁路牵引变电所接地系统影响因素的研究[J]．电气化铁道，2009，（4）． [5]高策．复杂地理环境变电所接地系统的设计与研究[D]．杭州：浙江大学，2004.
收稿日期：2017-11-09
作者简介：谭景明（1973-），男，四川自贡人，国网西藏电力有限公司工程师，研究方向：电力工程技术。
