什么是二次接地

什么是二次接地？它是电力系统安全防护中一个至关重要却又常被误解的概念。简而言之，二次接地特指为继电保护、测量仪表、自动化控制等二次设备及其回路设置的专门接地系统。其核心目的并非泄放强大的工作电流，而是建立一个稳定、纯净的基准电位点，确保低压弱电设备在强大的电磁环境中免受干扰、安全运行，并为故障电流提供可靠通路，是保障电网稳定和人身安全的隐形卫士。

       在现代电力系统的庞大脉络中，高压电流奔涌不息，驱动着社会的运转。然而，在这宏伟的“一次系统”背后，还有一个由精密电子设备构成的“神经系统”——二次系统。它负责监测、保护与控制。要让这个敏感的“神经系统”在强电磁环境下稳定工作，一个关键措施便是“二次接地”。这个概念对于非专业人士而言或许陌生，但它却是电力安全与可靠性的基石。本文将深入剖析二次接地的本质、原理、类型及其在工程实践中的关键作用。

       一、从“一次”到“二次”：理解接地的层次

       要透彻理解二次接地，首先需区分“一次接地”与“二次接地”。一次接地，或称工作接地、保护接地，直接针对发电机、变压器、输电线路、高压开关等一次高压设备。其目的主要是泄放雷电流、短路电流等巨大能量，保障系统绝缘水平，并降低设备外壳在故障时的对地电压，防止人身触电。例如，我们常说的变压器中性点接地、避雷针接地等，都属于一次接地的范畴。其接地电阻要求通常较低，以利于大电流顺畅入地。

       而二次接地，则服务于二次系统。二次系统是指对一次系统进行监视、测量、控制、调节、保护的低压弱电设备网络，包括电压互感器、电流互感器的二次侧绕组，各种继电保护装置、测控装置、电能表、自动化系统的屏柜、通信设备以及连接它们的电缆回路。二次接地并非为了泄放强大的工作电流，其核心使命是建立一个稳定、可靠、干净的“零电位”参考点。这个参考点对于保障二次设备的精确测量、逻辑判断的正确执行以及设备本身和运行人员的安全，具有不可替代的作用。

       二、二次接地的核心目的与功能

       二次接地系统承担着多重关键功能，这些功能共同构筑了二次系统安全运行的防线。

       第一，保障人身与设备安全。这是最基本也是最重要的功能。当一次系统发生高压窜入二次回路（如电压互感器一次侧与二次侧绝缘击穿）的严重故障时，二次回路对地电位会瞬间急剧升高。如果二次回路没有良好接地，那么整个二次设备外壳、电缆屏蔽层、乃至保护屏柜都可能带上致命的高电压，严重威胁运行检修人员的安全，并可能导致二次设备大规模绝缘损坏。一个可靠的二次接地网能为这些危险的高电压提供一条低阻抗的泄放通道，强制将二次侧电位钳制在安全范围。

       第二，提供稳定的电位参考点。所有的电压测量都是相对的，需要一个公认的“零”点。在二次系统中，尤其是涉及电压互感器二次回路，必须有一个统一的、稳定的接地点作为电压测量的基准。如果这个基准点飘忽不定或各设备基准不一致，就会导致测量电压失真，进而引发保护误动或拒动，以及计量失准。

       第三，抑制干扰，保障电磁兼容性。变电站内充斥着强烈的电磁场，开关操作、雷击、短路故障都会产生高频暂态电磁干扰。这些干扰会通过感应、耦合等方式侵入二次电缆和敏感电子设备。将二次电缆的屏蔽层两端可靠接地，并将保护屏柜良好接地，可以有效屏蔽外界电磁场，并将感应的干扰电流导入大地，防止其干扰内部信号回路，确保保护和控制信号的纯净与准确。

       第四，为屏蔽电流和功能电流提供通路。例如，电流互感器的二次回路在正常运行时不允许开路，因为开路会产生危险高压。但在某些保护原理（如零序电流保护）中，需要将三相电流互感器的二次侧中性线引出并接地，这个接地点为不平衡电流或零序电流提供了通路，是保护功能正确实现的必要条件。

       三、二次接地的主要类型与技术要点

       二次接地并非一个简单的“接根线到地”，而是一个系统工程。根据接地对象和目的的不同，主要可分为以下几种类型，每种类型都有其严格的技术规范。

       （一）电压互感器二次回路接地

       这是二次接地中最具代表性且要求最严格的一种。根据国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》及相关技术规程，电压互感器二次侧必须有一点可靠接地，以防止一、二次绕组间绝缘损坏时，二次侧产生高电压。对于三相星形接线的电压互感器，接地点通常选在二次绕组的中性点。对于开口三角形接线的绕组（用于反映零序电压），其输出端也应有一点接地。关键的技术原则是“一点接地”，即在同一电气连接的电压回路中，只允许存在一个接地点。多点接地会形成地网中的环流，该环流会在电压测量回路中引入附加电位差，导致测量误差，严重时可能造成保护装置误判。

       （二）电流互感器二次回路接地

       与电压互感器类似，电流互感器二次侧也应有一点接地，目的同样是防止一次侧高压窜入。通常，该接地点设置在配电装置处或继电保护屏柜的端子排上。对于由几组电流互感器二次绕组组合构成的电流回路（如差动保护），其接地点应选择在保护屏柜处，且也应遵循“一点接地”原则，以避免多点接地造成保护逻辑错误。

       （三）二次设备屏柜及外壳接地

       所有继电保护屏、控制屏、交直流电源屏等金属外壳都必须牢固接地。这属于保护接地范畴，目的是防止设备内部绝缘损坏导致外壳带电，保障人员安全。屏柜的接地应通过专用的接地铜排连接到变电站的二次等电位接地网上。

       （四）二次电缆屏蔽层接地

       这是提升二次系统抗干扰能力的关键措施。根据《电力工程电缆设计标准》等规范，用于传输微弱信号的二次电缆（尤其是用于保护、控制的电缆）应采用带屏蔽层的电缆。其屏蔽层必须接地。通常采用“两端接地”方式：在电缆的一端（如保护屏柜处）和另一端（如配电装置现场端子箱处）均将屏蔽层可靠连接到接地网上。两端接地能为感应的高频干扰电流提供良好的泄放路径，形成有效的电磁屏蔽。但对于某些长电缆或特定情况，也需考虑“一端接地”以消除地电位差引起的低频环流干扰，具体需根据工程设计确定。

       （五）直流电源系统接地

       变电站的直流系统（为保护、控制设备供电）的接地方式是一个特殊话题。传统上，我国曾广泛采用直流系统“一点接地”运行方式，即直流正负极对地绝缘。这种方式下，系统中单点接地不会直接导致故障，但需装设绝缘监察装置。而现代大型变电站，特别是采用高频开关电源的直流系统，越来越多地采用“负极直接接地”或“中点接地”的方式，这有利于抑制共模干扰，并为保护装置提供明确的对地电位参考。无论采用何种方式，其接地点的设置和监测都至关重要，需严格按照规程执行。

       四、二次等电位接地网：系统的“脊柱”

       二次设备的接地不是各自为政、随意连接到建筑钢筋或土壤中。一个现代化的变电站，特别是高压和超高压变电站，必须敷设专用的“二次等电位接地网”。这个网通常由铜排或铜缆构成，敷设在继电保护室、控制室的电缆层或活动地板下，形成一个网格状的低阻抗导体网络。所有二次设备的接地线、电缆屏蔽层接地线、以及可能引入的雷电或一次系统接地网的引流线，都应以最短路径连接到这个等电位接地网上。

       等电位接地网的核心思想是“等电位”。它力图使连接到其上的所有点在电气上处于或接近同一电位。这样，即使有强大的干扰电流（如地电位升）侵入，由于整个接地网电位一起“浮动”，网内各点之间的电位差极小，从而不会在二次设备之间产生危险的电位差和干扰电流。最后，这个二次等电位接地网本身应在多个点与变电站的主接地网可靠连接，实现最终的大地泄放。

       五、常见误区与工程实践要点

       在实践中，二次接地常常出现一些误区，可能导致严重隐患。

       误区一：认为接地线越粗越好，忽视接地网的构建。单一的粗接地线如果过长，其在高频下的感抗会变得很大，反而无法有效泄放高频干扰电流。因此，构建低阻抗、网格化的等电位接地网比单纯使用粗导线更重要。

       误区二：电压回路多点接地。这是运行中最常见的错误之一，可能因施工疏忽、绝缘破损或误接线造成。多点接地会直接导致电压测量不准，是引发保护误动的重要诱因，必须通过定期测试绝缘和回路电阻来排查。

       误区三：将二次接地线随意接到建筑钢筋或暖气管上。这是绝对禁止的。这些金属构件电位不稳定，可能引入意想不到的干扰和电位差，且其接地电阻无法保证，必须使用专用的接地线和接地网络。

       工程实践要点包括：首先，设计阶段就必须明确二次接地的整体方案，绘制详细的接地网络图。其次，施工中应使用符合规范的黄绿双色接地铜缆或铜排，连接点必须牢固可靠，通常采用焊接或压接，并做好防腐处理。再次，在设备投运前和定期检修时，必须对接地系统的完整性、连通性以及接地电阻进行测试，确保其符合设计要求。

       六、二次接地与智能变电站的发展

       随着智能变电站和数字化技术的普及，二次系统发生了深刻变革。过程层设备（合并单元、智能终端）下放至配电装置现场，传统的长距离模拟量电缆被光缆和数字信号所取代。这似乎减少了对传统二次接地的依赖，例如，数字信号本身具有更强的抗干扰能力。然而，这并不意味着二次接地的重要性降低，而是其内涵和要求发生了变化。

       在智能变电站中，位于现场的二次设备（智能终端柜、合并单元柜）同样面临严峻的电磁环境，其外壳和电源的接地保护要求更高。同时，站内的时间同步系统、网络交换机等关键设备对参考电位的要求极为苛刻，一个稳定、干净的等电位接地网对于保障全网设备的时钟同步精度和网络通信可靠性至关重要。此外，用于连接电子式互感器的电缆虽然变短，但其屏蔽层的接地要求依然严格。可以说，在智能变电站中，二次接地系统从主要服务于“信号回路”更多地转向服务于“设备本体”和“系统集成”，其基础性地位丝毫未变。

       综上所述，二次接地是电力二次系统设计、安装、调试和运行维护中一个极其精细且关键的技术环节。它虽不直接输送能量，却如同人体的免疫系统和神经系统一样，默默守护着电力系统的安全、稳定与精确。理解其原理，遵循其规范，避免其误区，是每一位电力从业人员确保电网长治久安的必修课。从传统的电磁式保护到现代的数字化智能站，二次接地技术也在不断演进，但其“提供基准、保障安全、抑制干扰”的核心使命将始终如一。