引言

隨著社會(huì)用電需求的不斷增長(zhǎng),變壓器單相負(fù)載數(shù)量越來越多,變壓器的能量支撐比率也在增大,導(dǎo)致三相負(fù)載不均衡,出現(xiàn)中線N有隨機(jī)電流流過的現(xiàn)象,且在變壓器承受的負(fù)載超過變壓器支撐極限時(shí),將出現(xiàn)三次諧波在中線N中大量累積的情況,一旦有外部設(shè)施或工作人員觸碰到這段高電流量的線路,就會(huì)造成觸電或火災(zāi)等嚴(yán)重后果。筆者通過分析對(duì)比多種提高變壓器安全性能的方法發(fā)現(xiàn),將中線N和PE線結(jié)合在一起不但不能保障變壓器安全,構(gòu)成的TN-s系統(tǒng)還將擴(kuò)大整個(gè)變壓系統(tǒng)觸電范圍,引發(fā)更大的安全事故:而將TN-s系統(tǒng)與地線三線相連的辦法雖然考慮到了在TN-s系統(tǒng)中PE線的觸電問題,但三線相連并不能解決變壓器負(fù)載觸電的問題,反而給整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)帶來更大的負(fù)擔(dān),破壞設(shè)備原本的正常運(yùn)行。因此,需要進(jìn)一步對(duì)整個(gè)電力變壓器系統(tǒng)進(jìn)行分析,在當(dāng)前接地保護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上,探究更安全有效的變壓器接地保護(hù)技術(shù)。

1電力變壓器接地保護(hù)技術(shù)應(yīng)用條件

在我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)用的配電系統(tǒng)中,大部分低壓配電系統(tǒng)都將中性點(diǎn)接地作為主要的接地保護(hù)方式,而在中性點(diǎn)接地方式中,電力變壓器、低壓繞組和避雷器等設(shè)備都通過同一個(gè)接地裝置完成設(shè)備的接地保護(hù)操作。根據(jù)我國(guó)規(guī)定的不同型號(hào)電力變壓器的接地電阻常規(guī)參數(shù)表,可以獲取電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)接地電阻值,其中應(yīng)用最多的10kV額定電力變電器在400A時(shí)有最大允許電阻150,對(duì)于接地電氣設(shè)備而言是一個(gè)非常容易越過的接地電阻值[1]。為了電力系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn),盡可能不阻礙線路的正常通電,電力變壓器在前期出現(xiàn)問題時(shí)不會(huì)終止電流供應(yīng),因而這些故障很難及時(shí)排除,進(jìn)而演化成更大的安全隱患。根據(jù)大量電力變壓器故障數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看,當(dāng)電力變壓器長(zhǎng)期存在接地故障或負(fù)載電阻值不匹配等安全問題時(shí),設(shè)備發(fā)生安全事故或停止運(yùn)行的概率最大。

當(dāng)前廣泛使用的電力變壓器大多以電氣自動(dòng)化技術(shù)為核心技術(shù)制造,雖然電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提高了電力變壓器的使用效率,但電力變壓器在制造時(shí)需要注意的許多問題是電氣自動(dòng)化技術(shù)暫時(shí)無法解決的,如變壓器直流和交流接地保護(hù)、防雷和防靜電接地保護(hù)等需要和線路設(shè)計(jì)結(jié)合的問題。此外,電力變壓器的接地保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)還需要考慮接地線路的規(guī)劃、接地保護(hù)地區(qū)的土壤條件、接地保護(hù)使用的材料和規(guī)格等問題。結(jié)合傳統(tǒng)的電力接地保護(hù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例,總結(jié)出以下幾點(diǎn)要注意的電力變壓器接地保護(hù)技術(shù)應(yīng)用條件:

（1）根據(jù)變壓器電阻值選擇合適的接地土壤環(huán)境。由于不

同地區(qū)的土壤酸堿性和土壤電解質(zhì)含量存在差異,而變壓器接地裝置電阻值對(duì)變壓器正常運(yùn)行影響很大,所以在選擇變壓器接地裝置時(shí)要優(yōu)先選擇土壤電阻較小的地區(qū)。

（2）選擇適當(dāng)?shù)慕拥鼐€路掩埋深度。在進(jìn)行接地保護(hù)裝置的線路掩埋時(shí),接地極敷設(shè)深度過大會(huì)增加施工難度,且深埋不利于定期維修檢查工作的開展,會(huì)產(chǎn)生更多接地線路安全隱患。但掩埋深度也不宜過淺,太接近地表則加大了接地線被破壞的風(fēng)險(xiǎn),接地線被破壞容易導(dǎo)致漏電、起火等事故發(fā)生。按照經(jīng)驗(yàn),接地線掩埋深度控制在0.6～0.8m比較適宜。

（3）優(yōu)先采用人工干預(yù)和自然接地方式。在實(shí)際接地裝置安裝工作中,一般為了保險(xiǎn)起見,會(huì)采用人工干預(yù)方式進(jìn)行接地線的接地,主要表現(xiàn)為人工焊接。在接地時(shí)盡量使用自然接地方式,可以有效節(jié)省材料,縮短施工周期。

2電力變壓器接地保護(hù)技術(shù)探析

2.1直流接地

考慮到在電力變壓器中存在大量電流電壓控制線路,可以通過給設(shè)備增加智能監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部電流變化情況[2]。在電阻柜維持正常運(yùn)行時(shí),通過智能監(jiān)控系統(tǒng)獲取中性點(diǎn)不平衡電流的積累情況,并對(duì)電阻柜內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、反饋。此外,還可以記錄單相接地故障發(fā)生時(shí)的電流變化情況和接地動(dòng)作發(fā)生的頻率,通過第一時(shí)間掌握智能監(jiān)控系統(tǒng)返回的故障信息,工作人員可以及時(shí)對(duì)故障采取修復(fù)措施,確保將故障損失控制在最小范圍內(nèi)。在采取直流接地保護(hù)技術(shù)時(shí),除使用智能監(jiān)控系統(tǒng)外,還應(yīng)在選擇線路材料時(shí)注意導(dǎo)線截面外銅線的絕緣性能,導(dǎo)線一端需要連接穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)電壓,另一端確保設(shè)備接地,絕不能與中線相連。2.2交流接地

在電氣電力調(diào)度系統(tǒng)中,利用專業(yè)的設(shè)施設(shè)備或采取一些非間接手段進(jìn)行接地保護(hù)操作稱為電力系統(tǒng)的交流工作接地,如使電阻和地表直接接觸等方式。交流工作接地是通過將銅導(dǎo)線作為接地中線,借助電力變壓器的中性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行電力系統(tǒng)配電操作時(shí),要保持完成輔助電位工作的終端始終在盒子內(nèi)部,且不與任何其他外界接地設(shè)備接觸,其中包括極易接觸到的PE線。此外,當(dāng)系統(tǒng)處于比較高壓的狀態(tài)時(shí),需要使用中性接地法降低接地時(shí)單相弧產(chǎn)生的電壓,保護(hù)接地繼電器[3]。使用中性接地法時(shí)不會(huì)有零序電壓誤差產(chǎn)生,使變壓器的三相電壓穩(wěn)定保持在一個(gè)均衡狀態(tài),在實(shí)際應(yīng)用中可以使用單相電源進(jìn)行短時(shí)間供能。

2.3防雷接地

在大部分智能電力變壓器內(nèi)部有很多電子設(shè)備,這些電子設(shè)備通過各種復(fù)雜線路連接在一起,共同實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、電壓控制及電流疏導(dǎo)等功能。現(xiàn)階段所采用的智能電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然較為復(fù)雜,由于接地線路的電阻值一直保持在比較低的狀態(tài),設(shè)備很容易受到外界電流干擾,尤其是雷雨天氣產(chǎn)生的閃電,很容易使設(shè)備遭受雷擊而起火。因此,在電力變壓器制造時(shí),必須考慮雷擊的影響,給電力變壓器增加防雷保護(hù)措施。防雷接地保護(hù)技術(shù)通過加快變壓器接收閃電導(dǎo)入地下的速度,防止變壓器由于瞬時(shí)強(qiáng)電流的影響出現(xiàn)損壞。

2.4防靜電接地

在電力變壓器中由于設(shè)備內(nèi)部線路復(fù)雜,線路與線路之間容易發(fā)生電路耦合現(xiàn)象,干擾設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)設(shè)備造成不同嚴(yán)重程度的損傷。此外,還有電容和電感交互影響和高壓電、高頻輻射以及靜電干擾等對(duì)設(shè)備有損害的內(nèi)部、外部環(huán)境影響。因此,為降低變壓器損害率,提高變壓器使用壽命,需要加強(qiáng)電磁兼容技術(shù)和抗干擾技術(shù)在變壓器接地保護(hù)中的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^將變壓器外殼與PE線相接以及在屏蔽接地的同時(shí)防止線路兩端暴露在外界環(huán)境中等操作屏蔽設(shè)備,防止外界電子干擾設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于靜電干擾的產(chǎn)生條件比其他干擾條件更簡(jiǎn)單,且越是干凈的室內(nèi)環(huán)境,越容易由于工作人員的走動(dòng)和設(shè)備之間的摩擦引起靜電的發(fā)生,因此,在設(shè)計(jì)變電器室內(nèi)環(huán)境線路時(shí),要采取更加穩(wěn)定的線路連接、固定方式,增大室內(nèi)靜電干擾產(chǎn)生難度,提高設(shè)備靜電屏蔽能力。

3結(jié)語(yǔ)

在大型電力系統(tǒng)中會(huì)使用大量變壓器,因此,選用高質(zhì)量的變壓器是保證整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提。根據(jù)不同實(shí)際情況,應(yīng)該選擇使用不同的變壓器接地保護(hù)技術(shù),通過合理、規(guī)范使用接地保護(hù)技術(shù),才能有效提升變壓器設(shè)備的各項(xiàng)性能,促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展。