大型变电站防雷接地中接地网的重要性

大型变电站防雷接地中接地网的重要性

白银川熊增荣

摘要：防雷工程是建设中施工难度最大也是最重要的一个分项，由于环境的不同接地网的设计也存在较大差异。系统的接地工程主要由接地体、连接线组成接地网络，其中影响接地效果的几个因素有土壤电阻率、接地体的选择.接地材料的防腐和合理的布划接地网络。关键词：防雷工程接地网接地体接地网络

引言

接地网作为变电站交直流设备接地及防雷保护接地。对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视，往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此，接地问题越来越受到重视。变电站接地网因其在安全中的重要地位，一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。另外，在设计及施工时也不易控制，这也是工程建设中的难点之一。

接地的概念

《美国国家电气法规》NEC第100节对“接地”一词定义如下：电气回路或设备与大地，或与代替大地的导体之间的导电的连接,可以是有意的连接,也可以是无意的连接。

在配电回路或分支回路里，所有的回路和设备都通过导电连接来互相连通，从而减少它们之间的电位差，或将电位差限制到最小值。

在上述定义里，术语“地”是个关键。接地的主要目的就是保证电气安全。在电击防护和为接地故障电流提供返回电源通路方面接地是很重要的。这两个问题都可将回路和地之间加以连接来解决。

通常将一接地棒打入地内就算与大地相连接了。对于一个建筑物的配电系统，可在靠近电源进线处打一接地棒来接地。

将回路导线与地连接(Ground)或将设备接地(Grounding)可起到如下作用：

(1) 提供设备与近处金属物体间的低阻抗连接，以减少人身电击危险；

(2) 给接地故障电流提供返回电源的低阻抗通路，使熔断器或断路器得以动作；

(3) 给雷电感应电流提供低阻抗的对地泄放通路；

(4) 给静电电荷提供对地泄放通路，以防产生电火花或电弧。地网简介

接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。

目前，国际国内防雷理论和工程界比较流行共用接地和等电位连接：

(1) 共用接地就是把同一建筑物内的许多不同性质的接地装置

如防雷地、电气安全接地、交流电源工作地、通信及计算机直流地统统地连接在一起，使之成为一个等电位体；

(2) 等电位连接是把建筑物内及附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋，自来水管、煤气管及其它金属管道、电力系统的零线等用电气连接的方法连接起来（焊接或者可靠的电气连接），使整座建筑物成为一个良好的等电位体。当雷电来袭时，由于建筑物内部及其附近基本上做到等电位，因而不会发生建筑物内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。

由于采用了等电位连接，对建筑物接地电阻的要求可以放宽。这一点对干旱、沙漠等土壤电阻率高的地区尤为重要。

所以，在地网设计时应遵循以下原则：

(1) 尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地

来作为接地网；

(2) 尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；

(3)应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。

影响接地效果的几个因素有：（1）土壤电阻率和接地电阻；（2）接地体的选择；（3）接地材料的防腐和合理的布划接地网络

土壤电阻率和接地电阻

地网的效果取决于地网与大地之间的电阻。实践表明，土壤含水量增加时，电阻率急剧下降。当土壤含水量增加到20～25%时,土壤

电阻率将保持稳定。土壤电阻率与土壤的结构（如黑土、粘土和沙土等）、土质的紧密度、湿度、温度等，以及土壤中含有可溶性的电解质有关。影响土壤电阻率的最重要因素是湿度。另外土壤电阻率也受温度的影响。

计算防雷接地装置时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：

ρ＝ρ0ф

R＝R0ф

式中：

ρ——土壤电阻率

ρ0——雨季中无雨时所测的的土壤电阻率

ф——考虑土壤干燥所取得季节系数

R——接地装置的接地电阻

接地电阻又称散流电阻，它与接地体的形状、尺寸、安装方法和土壤电阻率有关。在一定范围内,接地体的长度越长,它的接地电阻越小。工程上垂直接地体多选用1.5～3米，并常采用下式作为接地电阻的简易计算公式：

垂直式：R＝0.3ρ

单根水平式：R＝0.03ρ

式中ρ为土壤电阻率

接地体的选择

不同的行业，不同的地域使用的接地材料也不尽相同，目前市场上使用率最高的接地材料还是金属材料，主要有铜板、角钢和扁钢等；但是由于接地环境的不同和用户需求也不尽相同。在有些环境和情况下是不适合使用金属接地材料的，例如在高腐蚀土壤中金属接地材料在很短的时间就被腐蚀而丧失接地的功能。不同的接地材料有着不同的特点，根据其特点结合环境使用是接地工程前期应该考虑的问题。接地材料的种类

1、金属接地材料

从80年代末到现在占领接地材料榜首的仍然是金属接地材料（这里主要指铜材和钢材），由于其具备良好的导电性和经济性是接地工程中最重要的材料之一，但是由于金属材料存在腐蚀问题，对

接地电阻的影响也比较大，是安全生产中的一个大的隐患，我国接

地网所用材料主要为碳钢。接地网的腐蚀源于普通碳钢在腐蚀性土

壤环境中的电化学腐蚀以及电网设备运行中的泄流电流造成的腐

蚀。腐蚀使接地网材料表面生成氧化物，截面积减小或甚至断裂，

造成接地性能不良和热稳定性恶化，危及设备及人身安全。

２．非金属接地体。非金属接地材料是目前行业里新生的一种金属接地体的

替换产品，由于其特有的抗腐蚀性能和良好的导电性和较高的性价比被广大

用户所接受。目前非金属接地产品主要是以石墨为主要材料。基本成分是导电