对降低接地电阻方法的探讨

收稿 日期：２ １－２３ ０ １１ ．１ 作者简 介：赵 明天（９ ３ ） １５ － ，男，吉林 长春人，高级工程师 ，总工 。
４６ ． ２１年 ２ １ ０２ ０月第 期
地面 电位 分布 的研 究 和相应 采取 的安全 措施 。
触 电阻 。同时还可 以克服场地 窄小 的缺 点 ，这在 城 市和 山区是 一种行之有 效的方法 。 降低接 地 电阻 的方 法 都有 其 应用 的特 定 条
２１年 ２ １ ．４ ０２ ０月第 期 ７
具 体做法 如下 ：
３ 三维 接地 网 的其 它 问题
３１三 维 接 地 网 可减 小 季 节 的 影 响 ．
我 国 东 北 地 区 冬 季 的 冻 土 深 度 一 般 在
一
在 地 面 下０８ ．ｍ深 处 根据 接 触 电势和 跨 步 电 势 计 算 要 求敷 设 水 平 接 地 网 ， 以满 足 接触 电势 和 跨 步 电势 的要 求 ；根 据 工程 的具 体 地 质情 况 在３ ５ ～ ｍ左 右 的深 度 再 敷 设 网格 一般 不 超 过 １ ６ 孔 的接 地 网 ；使每 个 网孔 的交叉 点与 上 层 接地
Ｋ ｙＷ ｏ ｄｓ ｇｏ ｎ ｓｓ ｃ ； ｒｕ ｄｎ ；ｔｒｅｄｍｅ ｓｏ ａ ｏ ｎ ｒ ；ｃ ｎａ ｔ ｏｅ ｔ ｌ ｔｐｐ ｔｎｉ１ ｅ ｒ ： ｕ ｄｒ ｉ ａ ｅ ｇｏ ｎ ｉｇ ｈｅ—ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｕ ｄｇｉ ｏ ｔｃ ｔｎｉ ；ｓｅ ｏｅ ｔ ． ｒ ｅ ｔ ｎ ｒ ｇ ｄ ｐ ａ ａ
不均匀 的 ，就 纵深来说 ，不 同深度土壤 的 电阻率 是不 同的 。一般 接近地 面几米 以 内的电阻率并不
稳定 ，要随季 节气候 的变化而变 化 ，亚 洲地区 ，
底层 平 均每 增￣ ３ ｍ地 温 增加 ｌ ，土壤 越深 受 Ｊ ３ Ｈ 度 季节影 响越小 ， 电阻率越 稳定 。深埋接地 体与土 壤 的接触 就越紧 密 ，可 以降低接地 体与土 壤的接
２２ 三 维 接 地 网 的做 法 ．
一
外 接 地 、增 加 地 网的 埋 设深 度 、 利用 自然 接 地 体 、深井 接地 和局 部换土 等 。
土壤 的 电阻 率通 常 沿 纵深 和 横 向分 布 都 是
个 由多根 水 平接 地 体组 成 的二维 接 地 网
可 以近 似 看成 是 一 块孤 立 的平 板 ，其 电容 主要 是 由它 的面积 尺 寸 决 定 的 。附 加 的垂 直 接 地体 （ｍ￣３ ，不足 以改变 决定 电容大 小 的几 何尺 ２ ｍ） 寸 ， 因而 电容 增加不 大 ，接 地 电阻减 小不 多。 这 就使 我们 想 到 将接 地 体 由二 维 接地 网改 为三 维立 体 接 地 网 ，该 网在 不增 加 占地 面 积 的 前提 下 ，增 加 了 与土 壤 接触 的有 效 面积 ，增 加 电容 量 ，从而减 小接 地 网的接 地 电阻 。
电 站 的接 地 电阻达 到 要 求 ，也是 迫 切 需 要解 决
的 问题 。
２ 对三 维 接地 网的探 讨
２１接地 电阻与接地 网 电容成反 比 ．
一
般 对 接 地 网 的设 计均 在 二 维平 面上 。工
频 电流 从 接 地 体 向周 围 的大地 散 流 时 ，接 地 电 阻的数 值 等 于 接地 体 的 电位 与通 过 接 地体 流 入 地 中 电流 的 比值 。工 频 电流在 地 中 的分布 与 直
ｒ ｌ ｌ ｙ ｄ ｐ ｏ ｌｍ ｓａ ｄ ｓ ｌ ｔ ｎ ｒ ｍ ｒ ｕ ｄ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎ ｅ ａ ｄ ｇ ｏ ｎ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｒ ｔｏ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｉ ｎ ｌ ｔ ｏ ｆ ｏ ｅｐ ａ ｅ ， ｒ ｂ ｅ ｎ ｏ ｕ ｉ ｓｆ ｏ ｇ ｏ ｎ ａ ａ ｉ ｃ ｏ ａ ｎ ｒ ｕ ｄ ｒ ｓ ｓａ ｃ ａ ｉ ， ｈ ｅ — ｉ ｎｓｏ ａ ｍｅ ｈ ｄ ｏ
１ 接 地 系 统 设 计 中存 在 的 主要 问题 ． ２
近 年 来 ， 由于 电力系 统 容 量 的迅 速 扩大 ， 入地 短 路 电流 大 幅升 高 ，为 了保 证 电力 系统 的
安全 、可 靠 运 行 ，就 要 求 接地 电 阻值 比较 低 。
件 ，针对 不 同地 区 、 不 同土 壤条 件 采 用 不 同 的 方 法 才 能 有效 地 降低 接地 电阻 ； 另外 各 种方 法
Ｍ ｅｈ ｄ ｏ ｄ ｃ ｏ ｎ ｉ ｇ Ｒｅ ｉｔｎ ｅ ｔ ｏ ｆＲｅ ｕ ｅＧｒ ｕ ｄ ｎ ｓｓａ ｃ
ＺＨＡＯ ｉ ｇ ｔａ Ｍ ｎ —ｉｎ
（ｉ ｎｎ ｅｄｒ ｏ ｒ ｎ ｉｅｒ ｇＤ ｓ ｎＣ ． ｔ． ｈｎ ａｇ １０ ，Ｃ ｉａ Ｌａ ｉｇＬ ａ ｅ Ｐ ｗｅ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｅｉ ｏＬ ｄ ｏ ｎ ｇ ， ，Ｓ ｅｙ ｎ １９ ｈｎ） １ ７
ｒ ｕ ｄ ｎ ｅ ｉｔｎ ｅ Ｔｈ ｅ － ｉ ｎｓｏ ａ ｕ ｒｄｉ ｔ ｈ ｉａｌ ａ ｄｅ ｏ ｏ ｃ ｌ ｆａ ｉｌ ． ｇ ｏ ｎ ｉ ｇｒ ｓｓａ ｃ ， ｒ ｅ ｄｍｅ ｉｎ ｌ ｏ ｄｇ ｉ ｃ ｎ ｃ ｌ ｎ ｃ ｎ ｍｉａｌ ｅ ｓｂ ｅ ｒ ｇ ｎ ｓｅ ｙ ｙ
似 事故 不胜 枚举 。
调 查表 明 ，我 国曾发 生 多起 由于 接 地 系统
的情 况 下 ，利 用 大 地 作 为接 地 电流 回路 的一 个
元 件 ，从 而将 设备 接 地 处 的 电位 降低 为所 允许
未 达 到 要 求所 导致 的事 故 或事 故 的扩 大 。这种 事 故 不 仅 经 济损 失 巨大 ，对 于人 们 生 产 、 生 活
Ｉ概 述
１１接 地 系 统 的 作 用 ．
接 地 的 目的是 为 了在 正 常和 事 故 以及雷 击
控 制 室 ， 轻 则 导致 监 测 或控 制 设 备 发 生 误 动或
拒 动 ，重 则破 坏 监 测 设 备 而扩 大 事 故 ，带 来 巨 大 的经 济 损 失和 社 会 影 响 。 国 内外 曾发 生 的类
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｋ ｓ ｏ ｒｈ ｎ ｉｅｃ ｍｐ ｒ ｏ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ｅｇｏ ｎ ｉｇｓ ｓ ｍ ｆ ｐ ｒｔ ｎｏ ｓｒ ｃ： ｈｓ ａ ｅ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓ ｏ ａｉ ｎａ ｄａ ａｙｉ ｆｒ ｈ ｒｕ ｄｎ ｙｔ ｉ ｓ ｅｏ ｅａｉ ｆ ｍａ ａ ｖ ｓ ｓ ｔ ｅ ｎａ ｏ
何 在 这 些地 质 条 件 差 、 土壤 电阻 率 较 高地 区 经 济 有 效 地 降低 接 地 电阻 ， 改善 地 表 电位 分 布 就 成 为运行 部 门非常关 心 的问题 。
地 的 电阻率 相 当 大 ，所 以在计 算 接 地 体 附近 的 电流 时 ， 由于 感应 电势 引起 的 电压 降与 电 阻 电 压 降 比较 起 来 ，可 以忽 略 不计 ，所 以工频 的接 地计 算可 以用直 流 的接地 计算代 替 。 当地 电阻 率各 方 向同性 时 ， 由高 斯定 理 和 欧 姆 定律 的微 分形 式 以及 电阻 、 电容 的定 义 可
全 可 靠 运 行 、保 障 运 行 人 员和 电气 设 备 安全 的
因为 接 地 体 的几 何 形 状 比较 复杂 ；对 地 面 下 的
地 层 结 构 也 没有 必 要 为 了接地 技 术 的要 求 ，而
根 本 保证 和 重要 措 施 。 电力系 统 发 生 接地 短 路 故 障 或其 它 大 电流 入 地 时 ，如 果 接 地 电阻值 比 较 大 ，就 会造 成 地 网 电位 异 常升 高 ；如 果接 地 系 统 设 计 不 合 理 ，还 会 导 致接 地 系 统 本 身 局 部 电位 差 超 过 安 全值 。这 样 ，除给 运 行 人 员 安全 带 来 威 胁 外 ，还很 有 可 能 因反击 或 电缆 外 皮环 流 使 得 二 次 设 备 的绝 缘 遭 到 破坏 ， 高压 若 窜 入
推 出下式 ：
１
＝
特 别 是 在 一 些 山 区 的发 、 变 电站 所 处 地
域 的土 壤 电阻 率较 高 ，如 何采 取 有 效 措 施 ，使
Ｃ
・ ｅ ￣ｄ 工 ｆ Ｐｓ ．
ｌ ￣
．
ｄ ｓ
＝
Ｃ
（） １
高 土壤 电阻 率 地 区地 网 的接地 电 阻达 到 国家 标
也不 是 孤 立 的 ，在 使 用过 程 中可 以相 互 配合 ， 以获得 较好 的降 阻效果 。
然 而 与此 对 立 的 一个 矛 盾 是近 年 新 建 的变 电站 为 了 少 占或 不 占 耕 地 ， 不 再 象 以 前 建 在 良 田 中 ，一 般 都 建 在 山包 或 其 它 土壤 电阻 率较 高 的 地 区 。在 市 区 内的变 电站 已经逐渐 向Ｇ Ｓ 展 ，Leabharlann BaiduＩ发 ＧＩ 的 占地 面 积很 小 ，如何使 较 小面积 的市 区变 Ｓ
准 ，就 是 摆 在 设计 人 员 与 运行 单 位 面 前 的重 要
课题 。
式 中： 为 接地 体 的接 地 电阻（ ； 为接 地 体 Ｑ） 的 电容 （） ｐ为 地 电 阻率（ ｍ） Ｆ： Ｑ・ ； 的介 电系数 （／ Ｆｍ１ 为地
由（） 可 以看 出 ，接地 体 的接地 电阻和 它 １式 的 电容 成 反 比， 比例 常 数 ｐ和 决 定 于地 的 电 学 性质 。从 中可 以清 楚 的知道 增 大 接地 体 的 电
容是 减小接 地 电阻 的主 要 因素 。
１ 一 般 降 低 接 地 电阻 的 方 法 ． ３
为 了 降 低 接 地 装 置 的 接 地 电 阻 ， 保 证 电 力 系 统 的 安全 可 靠运 行 ，人 们 采 取 了各 种 各 样
的措 施 。 常见 的措 施 包括 ：扩 大 地 网面 积 、 引
流 电的分 布 在 原 则上 是 有 区别 的 。但 是 ， 由于
另外 ，北方 地 区 冬季 气 候干 燥 ，冻 土层 很 深 ，有 的可 达２ ｍ深 ，使 得 冻 土 区的土 壤 电阻率
成 倍 增 高 ， 若接 地 体 埋 得太 深 ，势 必 满足 不 了 地 面均 压 的要求 。 目前 电力 部 门一般 采 用 的 降 阻方 法主 要 还 是 扩 大 地 网 面积 及 采 用低 电 阻率 材 料 ， 即在 地 网二 维 平 面 上做 文 章 ， 往往 收 效 甚 微 。 因此 如
所 造成 的社会 损 失则更 加严 重 。 但 是 ，接 地 技 术 并不 是 一 门精 密 的科 学 ，
的接 地 电位 。接 地 电位 的大 小 ，除 与 电流 的 幅
值 和 波 形 有 关外 ，还 和 接 地 体 的几 何 尺 寸 以及 大 地 的 电性 参数 有关 。
发 、变 电站 的接地 系统 是 维护 电力 系 统安
花 费太 大 的 代价 做 详 尽 的 了解 ；人 体 触 电时 ，
造 成 电击 伤 害 的 原 因也 比较 多 ；种 种 原 因都 可
能导致 测量 结果 和理论计 算值不 完全 符合 。 由于 上 述 原 因 ，我们 不 应 只 考 虑理 论 上 的 完 备 ，而 使 接地 设 计 变 得 相 当 复杂 繁 琐 ，脱 离 了工 程 实 践 的 需要 ； 同时 也 不应 仅 简 单 用 一 个 接 地 电阻 值 作 为保 护 接 地 的 标准 ，而 忽 视 了对
对 降 低 接 地 电阻方 法 的探 讨
赵 明 天
（ 辽宁立德 电力工程设计有 限公 司，辽 宁
沈 阳 １０ ７ ） １ １９
摘 要 ： 本文 针对接 地 系统 在安 全运行 中起 到 的作 用 、存 在 的 问题 以及 一般 解 决 方 法 ，从 接 地 电容 与接 地 电阻
的比例 、三 维接 地 电阻 方法 等进行 了全 面比较 分析 ，技 术和 经 济上 是可行 的。 关键 词 ：接 地 电阻 ；接 地 体 ；三 维接地 网；接 触 电势 ；跨 步 电势 。 中图分 类号 ：Ｐ ２ 文 献标 志码 ：Ｂ 文 章编 号 ： １ ７ —９ ３２ １ ） １０ ４ —４ ６１ ６ １９ １ （０ ２０ —０ ６０