变电站接地网降阻措施应用

浅谈变电站接地网降阻措施的应用摘要：本文结合目前接地工程的实践，阐述不同的降阻措施在实际工程中的应用中要综合考虑降阻效果、防腐效果、长效性和稳定性等因素，水平外引在设计中需要考虑合适的位置、面积以及均压效果和使用寿命，使降阻得以科学、经济、安全地实现。

关键词：接地电阻；降阻措施；水平外引选择
0 引言
接地系统是保证电力系统正常运行和人身安全的重要手段。

变电站的接地网对于变电站的安全运行具有至关重要的意义，而接地电阻的大小是地网性能的主要指标之一。

降低变电站接地电阻，保证接地电阻满足接地电势和跨步电势的要求，是新建和改造变电站接地网的主要任务。

关于降低变电站接地网的接地电阻，下文中提出了几条常用的措施，大多数变电站采用这些措施都可使接地电阻降到目标值以下，但关键在于每条措施在现场实际条件下如何使用。

合理使用降阻措施可以达到事半功倍的效果：反之，不但不能起到降阻作用，还可能危害变电站的稳定运行。

结合实际工程，对规程中提出的降阻措施的使用方法和注意事项进行了分析。

1 变电站接地网常用降阻措施
在讨论变电站接地网降阻措施之前，我们现在纠正一下很多人的误区，对于常规复合接地网的接地电阻值，并不取决于接地体的材质。

根据《交流电气装置的接地dl/t-621-1997》中，常规复合
接地网接地电阻计算公式为：
由该公式可知，常规变电站复合接地网的阻值由土壤电阻率以及接地网面积s决定。

因此变电站接地网降阻措施可以从与s为出发点，使用不同的方式进行，主要有以下几种：1）使用降阻剂；2）接地深井；3）外引接地网。

降阻剂的使用，是通过在接地体周围填充低电阻率物质，从而降低土壤电阻率而达到来降低接地电阻的目的。

目前变电站使用较多的降阻剂进行接地降阻，但在实际的工程应用中缺存在一系列的问题，比如降阻剂的腐蚀性问题，降阻效果问题，降阻稳定性问题，以及对地下水资源的污染问题等，因此在选择使用降阻剂时应注意如下指标。

(1)降阻剂的电阻率。

要想获得理想的降阻效果，首先降阻剂本身的电阻率值要小，降阻剂的标称电阻率要求 n≤2．5 ω.m，就是考虑了降阻剂要想达到理想的降阻效果其自身的标称电阻率一
定不能过大，这是选择降阻剂的首要条件。

(2)降阻剂对钢接地体的腐蚀率。

要选择具有防腐效果的降阻剂，如果降阻剂对钢接地体的腐蚀率低于当地土壤对钢接地体的腐蚀率就认为降阻剂对钢接地体具有防腐作用；否则就认为具有腐蚀作用。

降阻剂对钢接地体的表面平均年腐蚀率应≤0.03mm／a，在此范围内降阻剂对钢接地体的平均年腐蚀率则越小越好，同时降阻剂的酸碱度应在ph=8～12的要求也是出于对钢接地体防腐的考虑。

(3)降阻剂的稳定性和长效性。

我们希望接地装置的接地电阻一直稳定在某个值以下，不希望其经常变化。

有些降阻剂虽然具有较强的渗透性、护散性，在短期内降阻效果好，但容易随水分而流失，随着时间的推移逐渐失去其降阻效果，甚至失效，使接地电阻回升。

为此降阻剂应通过失水、冷热循环、水浸泡试验组成的稳定性试验。

试验结束后降阻剂的电阻率平均值不应大于2ω.m，固体降阻剂应无裂缝发生。

综合以上因素，电力工程变电站接地网应该慎重选择降阻剂，应综合考虑其稳定性，腐蚀性以及对周围环境的污染。

接地深井。

接地深井是变电站接地网主要降阻措施之一，其原理是在复合接地网四周，考虑相互屏蔽系数的情况下，做一口或多口较长（30m~40m）的垂直接地极与主接网连接，利用深井接地极较地低的接地电阻，与主网并联后降低主网的电阻值。

但是，接地深井的使用具有局限性。

根据《交流电气装置的接地dl/t-621-1997》中，单根垂直接地体接地电阻计算公式为：
——土壤接地电阻率（某一层土壤的接地电阻率）
——接地体直径
——接地体长度
图1 单根垂直接地体示意图
从式中知单根接地体接地电阻值取决于ρ，d及。

而相对于而言，d和均由接地深井的长度决定的，而决定接地深井的长度主要因素，就是——接地深井的长度所到达的该层土壤的接地电阻率的大小，而接地深井的局限性就在于此。

实际工程的实践，我们可以很好的印证这一点。

如何确定 ?通过变电站站区的地质勘察报告，我们可以很清楚的了解到站区土层的分布情况，地下水及地下径流的位置等相关信息。

而这些信息是我们是否采用接地深井的设计依据。

若在结构复杂，多为高电阻率，地下水缺乏的土层敷设接地深井，往往得不到理想的效果，投入了人力物力财力，最后验收的时候接地电阻还是不满足要求。

例如图1中所表示的地质情况：一共有5层不同的土壤，若土层1~5的土壤电阻率均非常大，那么在这5层土壤深度的范围内进行接地深井的施工，就达不到降低接地电阻的目的。

若土层1~4的土壤电阻率虽然很大，但是到了土层5，其接地电阻率突然变化很大，电阻率非常小，那么就可以确定为该层土壤的深度，也就是接地深井的深度，这样施工接地深井的降阻效果是非常明显的。

因此，在采用接地深井进行降阻的时候，应充分了解该站区的地质情况，找到土壤电阻率最低的那一层，最好是能找到地下水的位置。

通过理论计算确定方案，实际施工时候还需要边施工边测量，寻找最理想的深井长度，方能有效的降低接地网接地电阻。

外引接地网。

由常规复合接地网接地电阻计算公式为知，增大接地网面积是降低接地电阻的最有效措施之一，在变电站内敷设水平外引接地网就是利用其原理。

然而如何选择水平外引的位置则是问题的关键所在。

很多接地降阻设计方案都没有考虑到现场的一些实际问题，不能使方案达到很好的经济效果，甚至会造成施工的无法进行，导致方案失败。

（1）水平外引的位置要位于低土壤电阻率的地区。

只用这样才能利用变电站周围合适的土壤，起到事半功倍的效果。

然而现场条件往往是比较复杂，不能只凭经验，需要在设计前做好充分的勘测工作。

只有准确把握了变电站周围土壤电阻率的水平和垂直分布情况才能合理地选择水平外引位置。

（2）选择水平外引的位置要考虑实际施工的难度和费用。

一些地方虽然土壤电阻率较低，但属于农民的耕地或者林地，涉及赔青问题，施工费用一般较高，因而也不宜选取。

（3）水平外引的铺设需要充分考虑安全性问题。

即最大跨步电压一定要满足要求。

对于大中型变电站水平外引均要设计成闭合型，且根据实际情况外引地网内部做若干网格。

设计后一定要核算最大跨步电压，看最大跨步电压是否超标，不能设计成单根放射状的射线。

（4）对接地体要进行必要的防腐处理。

以保证接地网的使用寿命。

2 变电站接地网降阻措施实际应用
以佛山某ll0kv gis变电站为例，该站在常规接地网敷设完成后接地电阻值实测为1.6欧，远小于设计要求值（0.5欧）。

为降低该站接地电阻值，设计考虑采用接地深井及外引接地网相结合的降阻措施。

图2 佛山某110kvgis变电站接地网示意图
首先敷设接地深井，查阅地址勘察报告可知该地区地下水位约在20~25米层，因此考虑在水平网四周敷设6口深25m接地深井，由于该站为gis站，围墙内占地面积较小，因此考虑将接地深井敷设在围墙外，在不超过变电站征地红线的范围内尽量远离主接地网，一方面可以减少深井间屏蔽作用，另一方面可以相应扩大接地网面积。

每一口深井敷设1根长25米φ50镀锌钢管并灌注降阻剂作为垂直接地极，最多用tj-150铜绞线与主接地网焊接。

周围地形如图2所示。

另外，从图2中可以了解到，距离该站区西北面约100m有一低洼地，常年积水，并无养殖任何鱼类，面积约为80m2，可以考虑以此作为变电站主地网外引接点。

在该低洼地敷设2口25m 深井，敷设φ50镀锌钢管为深井接地极，并利用tj-150铜绞线相连接后分三路接入主地网，作为主地网的外引接地网。

上述降阻措施施工完后，实测接地电阻为0.38欧，满足设计要求，达到降阻目的。

3 结语
变电站的接地降阻问题是变电站在设计和改造过程中必然要遇到的问题，常规的措施要根据现场的条件灵活运用才能发挥作用。

很多接地降阻设计方案都没有考虑到现场的一些实际问题，不能使方案达到很好的经济效果，甚至会造成施工的无法进行。

导致方案失败。

结合实际工程的讨论，分析了降阻措施在现场中的使用方法，认为降阻材料的选择要综合考虑降阻效果、防腐效果、长效性和稳定性等因素；接地深井的长度须根据地质勘察报告确定；水平外引的设计不仅要选择合适的位置、面积以达到最好的技术经济、效果，还要充分考虑其安全性和使用寿命。

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。