陈晓潇
山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司 山东 泰安 271000
摘要：电力系统各种一次设备和构架（包括安全接地或保护接地）的接地采用多点、反复接地的方法，目的是提高可靠性。多点接地负面的作用为形成对地环流，对地环流可能造成二次电缆和二次设备的电磁干扰，从而影响二次的安全稳定运行，甚至造成保护及安全自动装置误动或拒动等严重后果。因此，为了减小对二次设备的电磁干扰，使二次系统的信号接地尽可能免受影响，电力系统引入了“等电位地网”的概念。
关键词：抽水蓄能电站；等电位接地网；施工
引言
抽水蓄能电站是电力系统中寿命周期长、技术最为成熟的大容量储能装置，对于保障电力系统安全、稳定、经济运行发挥重要的作用。随着能源转型以及社会经济发展对清洁能源的需求，近年来抽水蓄能发展较快，相继有一大批抽水蓄能电站开工建设投产。在抽水蓄能电站发展过程中，也出现了单位造价不断攀升、功能定位不明确、电价机制不完善等问题，影响制约了抽水蓄能电站的健康有序发展。
1抽水蓄能电站运营模式思考
抽水蓄能电站兼具电网属性与电源属性。以服务电网为主的，强调的是容量服务功能，更具有电网属性；以电量加工为主的，将低谷电量转为高峰电量，更具有电源属性。然而峰谷电价与电网公司又有非常密切的联系。另一方面，抽水蓄能电站是资金密集型行业，投资成本很高，从实践经验来看，一个120万千瓦的电站通常需要60～80亿元的投资。因此，抽水蓄能电站的投资主体定位为电网公司更科学。从抽水蓄能电站管理角度分类，我国抽水蓄能电站经营模式可分为电网统一经营、电网公司或多方联合租赁经营、独立参与市场经营和委托电网经营四种模式。电网统一经营模式下抽水蓄能电站由电网统一经营、统一调度，其还本付息和运营成本计入电网公司成本，由电网公司负担。这种管理模式可避免电网与抽水蓄能电站之间的利益矛盾，保证电网安全稳定运行、提高供电质量。但电网统一经营使得电站效益融入电网公司效益中，不利于吸引电网公司以外的机构投资兴建抽水蓄能电站。抽水蓄能电站由电网公司租赁经营时，电站的所有权和经营权分离，电网将电站作为“车间”，根据电力系统的需要运行，抽水蓄能电站通过租赁费获取收益。多方联合租赁模式下，抽水蓄能电站可由电网公司、发电公司等联合租赁，一定程度上可以将抽水蓄能电站的效益及租赁费用合理分摊，但是在分摊方式上可进行更为合理的改进。
2等电位接地网和等电位连接的定义
等电位接地网的定义：为减小空间电磁场对二次电缆和二次设备产生的电磁干扰，并使二次设备信号实现并联单点接地，由带绝缘的水平导体纵横连接构成的各节点处于等电位的接地网，其最终与主接地网一点接地，也可称为“二次接地网”或“抗干扰接地网”。等电位连接的定义：将分开的各种可导电不带电金属物体，直接用连接导体或经电涌保护器连接电力、通信等电缆到防雷装置上，以减小雷电流引发的电位差。电力系统接地术语“等电位地网”与建筑物防雷术语里的“等电位连接”是不完全一样的。相同的方面是两个术语都表示与地下的接地装置连接，但“等电位连接”主要用于减小雷电流造成的电位差，是一个专业的建筑物防雷的术语，接地方式包括单点接地和多点接地；电力系统中“等电位地网”不只是防止雷电流造成的电位差，其主要用于防止在电力系统的复杂电磁环境下包括操作过电压、故障电流、雷电流等对二次电缆和二次设备内电路板和芯片形成的电磁干扰，等电位接地网只允许单点接地。抽水蓄能电站地下厂房虽然没有雷电流，但电站装机容量大，电压等级高，发电与抽水启停频繁，操作过电压、故障电流造成的地下厂房电磁干扰现象非常突出。
“等电位地网”是消除抽水蓄能电站二次电缆和二次设备周边电磁干扰行之有效的技术措施。
3土壤电阻率的测量
土壤电阻率测试是接地系统设计的基础。目前工程中通常采用等距四极法（温纳四极法）和电磁测深法进行土壤电阻率的测量。工程中实际应用较多的是等距四极法，测试程序简单，测试仪器、设备材料费用低，但需要在现场打接地极布线。对于占地面积小或地形狭长的抽水蓄能电站，往往因为场地尺寸不够、布线距离不足而限制了测试深度，一般不超过100m。电磁测深法勘测范围广，一般可达2km，但测试的仪器、设备费用较高，且对表层土壤电阻率的测量结果往往不准确，需要与四极法配合使用。大量的测试和研究结果表明，电流的穿透深度大致与比邻电极间的距离相等。测试的极间距能对应不同深度范围内的视在平均土壤电阻率，所以应在不同极间距情况下，通过多点、多方向测试不同位置、深度的土电阻率。对于高土壤电阻率的场地，应尽可能测得较大极间距（接近地网对角线长度）的土壤电阻率，从而能够比较客观地测得较大范围的平均土壤电阻率。抽水蓄能电站接地系统设计中，建议土壤测试深度不小于地网对角线长度。
4现有大型抽水蓄能电站等电位接地网的实际做法
大型抽水蓄能电站等电位接地网的实际做法大多是在发电机层控制柜、主变洞二层控制柜、继保室、通信设备室等区域分别安装一个等电位接地网，并各自在二次设备附近就近入地。抽水蓄能电站大型接地网不同入地点之间电位差较大，这就造成各个区域等电位接地网相互之间电位不等。二次设备的等电位接地网根本作用是消除电站环境内如故障电流、操作过电压、雷电流等对二次电缆和二次设备内电路板和芯片形成的电磁干扰。等电位接地网多个入地点的做法，会造成不同入地点之间有较大电位差，形成新的对地环流，对地环流又造成新的电磁干扰，这与等电位接地网的根本作用相矛盾。
5二次等电位接地网
大型接地网接地沿线纵向总阻抗大，接于接地网上的二次系统两端之间会存在电位差。若差值过大，会影响二次系统的安全，如造成电缆芯皮绝缘击穿，芯皮中流过电流过大引起发热烧毁电缆，也可能会对芯线造成电磁干扰等，因此应优化接地以减小地电位差。地电位差不仅与地电位升有关，而且与主接地网材料有关。铜接地材料可有效减小电位差，因此抽水蓄能电站控制室及保护小室应独立敷设与主接地网单点连接的二次等电位接地网，材料均采用铜排及铜缆。在保护室屏柜下层的电缆室（或电缆沟道）内，沿屏柜布置的方向逐排敷设截面积不小于100mm2的铜排（缆）。将铜排（缆）的首端、末端分别连接，形成保护室内的等电位地网。该等电位地网应与抽水蓄能电站主地网一点相连，连接点设置在保护室的电缆沟道入口处。为保证连接可靠，等电位地网与主地网的连接应使用4根及以上（每根截面积不小于50mm2）的铜排（缆）。
结束语
影响抽水蓄能电站接地网接地电阻的因素是多方面的，包括土质、天气条件、接地极长度、接地极数量、敷设深度、材质以及地网结构等多个因素。这要求在设计前期需对拟建项目场地进行科学、细致勘测，获得客观的数据作为设计依据。分析抽水蓄能电站现场的地质情况，在满足人身设备安全的前提下，确定合理的降阻要求值，拟定可行的降阻方案，并在施工过程中将设计方案落到实处。
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