变电站深井地网方案说明

变电站深井地网方案说明
变电站站址地质条件为上层为含岩石土壤，下层为中风化灰岩，土壤含水量较高，地下水主要为基岩裂隙水，水量较丰富，具有良好的导电性，同时地下岩石具有节理裂痕，适用于采用压力灌浆技术的深井接地极。

通过前述分析并经综合考虑，本变电站工程接地方案拟采用以水平地极加垂直地极的复合地网为主，辅以深井地极降阻的方案。

采用深井接地极的优点为：
1、土壤表层电阻率通常随气候的变化而变化，土壤越深，电阻率越稳定，采用深井接地的地网接地电阻可以常年稳定在一个接地电阻值，不受气候环境影响。

2、在有地下含水层的地方，接地极可能深入穿透水层，增加电极的通流，而不导致电极过热或使接地井中的回填材料变干，这时的降阻效果更好。

3、深井接地除了降阻以外，还可以克服场地窄小的缺点，在城市和山区是一种行之有效的降阻方法。

4、采用深井爆破制裂或压力灌浆技术的深井接地极，压力灌注降阻剂可在地线深层叫薄弱地质结构或地质断面上形成根系,降阻剂可以很好的与接地极及各种类型的土壤及岩石形成良好的接触，压力灌浆形成的降阻剂通道，有利于电流通过裂隙中的降阻剂散流到外部岩层，也可能通过裂隙散流到电阻率较低或有地下水及金属矿物质的地层，从而有利于接地极或接地网的散流。

单井深度为何要30米说明：
一般而论，降低接地电阻的方法有：
1、增大接地网面积；
2、改善地网中土壤的土壤电阻率；
3、改变接地网的结构---即增大地网的空腔电容值。

由于地区土质原因，变所处地理环境（包括回填土部份）对于接地问题来说属于比较恶劣；再由于供电局要求：本地网不能外扩。

所以只能采用深井接地方案来解决本站的接地问题。

一个接地网的接地电阻的大小，由公式R=ρε/C可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，一是增大接地体几何尺寸，以增大接地体的电容C；二是改善地质电学性质，减小地的电阻率和介电系数ε。

减小接地网接地电阻，增大接地网面积是可行途径。

一个有多根水平接地体组成的接地网可以近似地看成一块孤立的平板，用平板接地体接地电阻计算，当平板面积增大一倍时，接地电阻减小29.3%（这就是著名的圆盘理论）。

依据电容概念，增加垂直接地体可以增大接地网电容。

当增加的垂直接地体长度和接地网长、宽尺寸可比拟时，接地网由原来的近似于平板接地体趋近于一个半球接地体，电容会有较大增加，接地电阻会有较大减小。

由埋深为零半径为ｒ的圆盘和半径为ｒ的半球电容之比４εr／２πεr可得，接地电阻减小３６％。

在不扩大地网面积的条件下，地网的空腔电容值主要由垂直接地体的埋深所决定，若要达到足够大的空腔电容值（间接地说是达到足够小的电阻值），就要过计算，找出垂直接地体的最小埋设深度。

而不是说20米处的电阻率小，30米处的电阻率大，就不适合往30米处敷设。

从DL/T621-1997《交流电气装置的接地》及IEEE Std 80-2000《交流变电
站安全接地导则》我们得知，原则上两孔深井之间的距离要大于等于单孔深井深度的2倍，但是由于本站所处区域土壤电阻率极高，如按两孔深井之间的距离要大于等于单孔深井深度的2倍来设计计算，本站地网接地电阻跟本无法达到广西电网公司要求的小于1欧的要求；其次DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中对于深井之间的距离的结论是视土壤电阻率为均匀的，在实际工程中不可能存在均匀的土壤电阻率；再者DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中说深井地极的电流扩散是以井深为半径呈半园扩散的，但在实际工程中由于土壤电阻率的不均匀性，是达不到以井深为半径呈半园扩散的，特别是在一些土壤电阻率极高的土壤中更加不能达不到以井深为半径呈半园扩散作用(一般是以锥形扩散，锥度的大小与上下层土壤电阻率的差级有关)。

所以两孔深井之间的距离不一定非得要大于等于单孔深井深度的2倍来设计。

另外，依据《110kv变电站工程土壤电阻率现场测量报告》和《广西壮族自治区水文地质图》判断变电站附近区域内稳定地下水位埋深约19.50m～22.50m，地下水主要为基岩裂隙水，水量中等，具有良好的导电性。

跟据土壤的电阻率特性：当土壤（岩石）的含水率达到20%~80%以后其电阻率变化不大（不考虑温度影响，因为100米以内远远在地核之外）。

所以设计认为30米（通过设计计算深井深度要求最小值）和20米处的电阻率一致。

因此，通过计算本站地网设计方案为：本设计站内水平接地网拟采用-50×5mm热镀锌扁钢敷设10×10米的水平网格做为基础地网（增大接地网面积）；在水平接地体上包裹20mm厚的长效物理型降阻剂（改善地网中土壤的土壤电阻率）；并在水平网边缘打接地4孔30米深井（增大地网的空腔电容值），埋设30米长垂直接地体，并采用4MPa压力灌降阻剂浆的方法对接地网工频接地电阻值进行改善。

（详细方案见附件《110kV 变电站接地网设计计算》）。