高土壤电阻率地区变电站降低接地电阻措施的探讨_陈丽萍

焊成外缘闭合的矩形网沉浸在水底即可；接地电阻比较稳
上，利用矿体来延长或扩大接地体的几何面积；
定，水电阻率随水温变化的幅度不大。特别是敷设在水库底
③深埋接地体的间距应大于 20m，可不计互相屏蔽影
层的接地网，受季节的影响较小，运行可靠；一般水内接地网
响。
的锈蚀和断裂的可能性很小；接地体的接触电阻可以消除，
等），可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫
的效果越好。但是，当降阻剂用量达到饱和时，继续增加降阻
引外接地，这也是降低接地电阻的有效措施。按规程规定，当
剂的用量，降阻效果就不明显了。此外，使用铜接地极代替钢
变电站 2000m 以内有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接
接地极，能取得更好的降阻效果，但成本增加。
safety and effectively, such as installing three dimensional stereo-earth screen; limosis type of earthing device;lying electrolysis geo-
graphic pole etc as well as the attentive problems when earthing resistance is reduced, are put forword.
Keywords: High Soil Resistively；Substation；Grounding Resistance；Grounding System
0 引言 变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作
人员的人身安全起着重要作用，其接地电阻是变电站接地网 的重要技术指标，是衡量接地网的有效性、安全性以及鉴定 接地系统是否符合要求的重要参数。随着电力网容量快速扩 大，由于国家土地政策及设备水平提高等原因，高土壤电阻 率地区的变电站逐步增多，且变电站土地面积逐步减小，经 常出现变电站接地网接地电阻不满足规程规范及运行要求 的局面。如何合理、有效和经济地解决这一问题，保障变电站 安全可靠地运行，具有十分重要的理论意义和工程价值。 1 接地电阻偏大的危害性
由于球面积 S=πr（2 即球面积与球半径平方成正比），所 以半球形面积随离接地装置的距离增加而迅速增大，导致电
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流通过的截面就越大，地中的电流密度也就愈小，所形成的 成裂隙，再向井内高压注入电解溶液，在地中深处形成网状
电压降也愈小。从理论上看，距接地装置无穷远处，电位接近 导电球体，从而降低变电所的接地电阻。这种降阻方法的最
电 站
合利用。置换材料的特征应保证：电阻率低、不易流失、性能 降
式(1)中，Rr 为人体电阻，单位 Ω；Rd 为接地电阻，单位
低
Ω；I 为故障电流，单位 A。
稳定、易于吸收和保持水分、无强烈腐蚀作用，并且施工简 接 便，经济合理。根据运行经验，以电石渣和低电阻的粘土各 地
则流过人体的电流，其值为：
电
接地装置的接地电阻是接地装置上的电阻和接地电极 土壤接触的电阻以及土壤电阻的总和，因接地装置本身电阻 很小，一般可忽略，故接地电阻即为电流导入土壤中的散流 电阻。因土壤电阻存在（特别是在高土壤电阻率地区），当电 流经接地装置流人大地时，电流在地中呈半球形散流，如图 一所示。
图一 流入大地电流的分布图
如地下较深处的土壤电阻率较低，可用井式或深埋式接
的目的。但接地体向外引出部分，为保证运行安全可靠，防止
地体。在埋设地点选择时，应考虑以下几点：
遭受破坏与腐蚀，接地体及连接线一般要埋深 1.2～1.5m。水
①选在地下水较丰富及地下水位较高的地方；
下接地网法有以下特点：施工比较简单，只需将扁钢或扁铁
②在接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体
极等安全有效降低接地电阻的方案以及降低接地电阻应注意的问题。
关键词：高土壤电阻率；变电站；接地电阻；接地网
中图分类号：TM862
文献标识码：A
文章编号：1671-4792-(2011)3-0182-04
Abstract: Grounding is an important means to ensure the normal operation of the power system and personal safety. To ensure se-
analysis to the constitution of earthing resistance and measurement as well as the damage of higher earthing resistance and discussing
methods of reducing earthing resistance by substation in in high soil resistivity areas, the scheme which reduces earthing resistance
2.6 扩大接地网的面积 接地电阻的大小主要取决于变电站占用地面积及所在 区域的土壤电阻率，所以扩大接地网面积是降低接地电阻的 有效方法。然而，随着面积的增大，电流密度的不均匀性也在 增加，降阻的效果也逐渐趋于饱和。当地网面积增大到一定 程度时，效果明显减弱。如果土壤电阻率过高，要想达到规程 规定的电阻值，接地网面积的扩大将达到难以实现的情况。 在实际工程设计时，经常遇到的问题是根本没有可直接利用 的地形扩大接地网，就得在变电站附近周围想办法，寻找有 无土壤电阻率低的地方，把水平接地体延伸出去，在变电站 外另建立接地网，使接地电阻降至合格值。然而受面积限制， 目前采用加大接地体尺寸，增加水平接地体长度来增大接地 体面积。另外利用地质钻孔埋设长接地极，在地网边缘打入 长接地极对稳定地网电位和降低接地电阻均有好处，但以上 方法降阻效果十分微弱，亦浪费接地材料。 增加水平接地体效果不明显，所以需要增设垂直接地电 极。实践证明,增设垂直深孔接地电极对于降低地网接地电 阻、接触电压和跨步电压是一种行之有效的办法。把多根经 过计算入地深度、位置和根数的垂直深孔接地电极打入地层 深处,并与水平接地网连接起来,形成的半球散流接地网称为 三维立体接地网。依据电容概念,增加垂直深孔接地电极可
摘 要：接地是保证电力系统正常运行和人身安全的重要手段，确保高土壤电阻率地区变电站接地系统的安全性是电力
系统广泛关注的问题。针对高土壤电阻率地区变电站接地网的接地电阻很难满足规程要求的问题，通过对接地电阻偏大的危
害进行分析，探讨高土壤电阻率地区变电站降低接地电阻的方法，提出了安装三维立体接地网、空腹式接地装置、敷设电解地
属球组装成一个空腹球体,安装方法是:
地装置有如下特点：由于距离太长，要穿过马路及农田，安全
将空腹球体内填充 1/3 容量的粘土壤, 然后将球体整个
性较差，加上要利用非变电站用地，施工期间会遇到很多麻
放入挖好的坑中,回填土壤并浇水夯实,将球体内灌满水,并
烦，一般难以实施。其引外长度可由下式计算：
把接地引线与接地体焊接良好。该装置由于深埋回填土的密
其次才向水域的长度方向发展; ③水下接地网应与洗染接地体保持足够的距离，以减少
相互屏蔽的影响; ④水下接地网与岸上接地网的连接，可利用自然接地
体。 2.5 敷设电解地极法 使用电解地极能在任何土壤条件下向地表纵深方向降
低土壤接地电阻率，从而达到降低接地电阻的效果。该电解 地极的安装要求先挖一条宽 3m、深 2m、长 35m 的沟，拆除 地极管上密封标签后，把 DK—AG 电解地极棒放入沟内，留 出接地引下线，用 AG 回填料埋好，再回填普通土，浇上水即 可。该新技术已先后在国内多个省市电力建设工程中推广应 用，不但能降低周围土壤的电解率，还可以较长时间保持土 壤的电阻率，起到较好的降低接地电阻的效果。电解地极降 低变电站地网的接地电阻有如下特点：占地面积少，可减少 挖沟土方量，降低成本，节约投资；施工简单、方便，施工期 短；可减少钢材消耗，无毒，不污染环境；电解地极降阻效果 好，性能稳定。但易对接地体产生腐蚀,铜电解极对钢材产生 阳极反应,电解液易流失,易造成对变电站周边土壤污染,同 时使用周期短,造价偏高。
阻 产生了一个等值的对地电压。此时人若触及漏电设备，人体 用此项技术时，需进行一些试验，了解本地区的地质特点以 率
也产生同样的对地电压，其值为：
及用药量，摸清爆破制裂的规律，使此项技术充分发挥作用。
地 区
2.3 填充电阻率较低的物质（或降阻剂）
变
(1)
填充物要因地制宜，最好利用附近工厂的废渣，做到综
地装置，并用 2～3来自百度文库根水平接地线与变电站的人工接地网可
2.3.2 采用空腹式接地装置
靠连接起来。用引外接地装置时应该注意：距离不能太远，接
空腹式接地装置在工程投入最经济和接地系统运行安
地体要深埋，要作好安全保护措施，防止因跨步电位差引起
全可靠的条件下,使接地电阻大幅度降低。该装置由两半金
人员的触电事故发生，必须保证引外接地的安全性。引外接
科技广场 2011.3
高土壤电阻率地区变电站降低接地电阻措施的探讨
Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ Ｌｅｓｓｅｎ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｏｉｌ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ａｒｅａ
陈丽萍 Chen Liping （四川西昌电业局，四川 西昌 615013） （Sichuan Xichang Electric Power Bureau，Sichuan Xichang 615013)
零，工程上以距接地装置 20m 处视零电位处。故相对于无穷 大好处是不必强求井位打在土壤电阻率较低的地点，不必考 高
远处的零电位来说，接地装置上就产生了一个对地电压 Ud。 虑深井地极之间的屏蔽效应。深井爆破需注意的是，由于不
土 壤
因接地装置本身的电阻不计，与之相连的电气设备外壳上也 同地质条件下爆破裂缝的等效计算半径不一样，不同地区应 电
深井爆破接地是近年采用的降阻新技术，已在国内多个
对短路电流的散流作用比较好。
变电站降阻成功。深井爆破接地的原理是在站外适当地区，
装设水下人工接地装置应注意以下几点：
钻探若干深井，在井内放入炸药爆炸，使得深层岩土炸松形
①尽可能敷设在水源流速不大处或静水中，并妥为固
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定。在静水中可用大石柱压住，动水中则需少量锚固; ②在水域宽阔处，首先应尽可能增大占用水域的面积，
半，加入食盐作成置换材料较好，电阻率较稳定。也可以用好 阻
(2)
土及铁屑或中性长效降阻剂。降阻剂有物理、化学、树脂、膨
措 施
由于 Rr≥Rd，则
润土和稀土等各种降阻剂，降阻剂的使用一般与扩网、引外 的
，当 I 为定值时，流过人体的电 接地等同时实施。
探 讨
2.3.1 采用降阻剂进行深井接地
流 Ir 与接地电阻 Rd 成正比，Rd 越大，Ir 也越大，对人身安全
工程具体作法如下：先根据现场的地质情况，选择散流
就越不利，因此必须降低接地电阻。
条件比较好的地方，用钻机打出直径为 200mm、深为 3～
2 降低接地电阻的措施
50m 的深井，井的间距要求大于垂直接地极长度的 2 倍。回
2.1 敷设引外接地体
填土方法同上，还必须保证接地极被降阻剂完全包围。一般
当变电站附近有低土壤电阻率区（水塘、水田、水洼地 说来，接地极的长度越长效果越好；降阻剂的用量越多，降阻
curity of grounding system of the substation in areas of high soil resistivity is an issue of great concern in power systems. Aiming at the
problem that the earthing resistance of substation grounding net is difficult to meet regulations' demand in high soil resistivity areas, the
Lmax=1.67ρ0.4+25(m)
(3)
实性随时间而增强,可随时注水,接地电阻显著下降。
式(3)中，ρ—— —土壤电阻率，ρ≥0.500Ω·m。如超过最
2.4 敷设水下接地网
大引外长度时，引外接地效果不大。
变电站附近有池塘、水库、河流、小溪等可以利用的水
2.2 安装深埋式接地体
源，可在水下、水底和岸边建立接地网，以达到降低接地电阻