基于高土壤电阻率地区的变电站接地电阻分析
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，
于 建设在 高土壤 电 阻率 地 区的大接 地 电流系统 的变
Ｒ＝÷
（） ４
电站接地 装 置 ，接 地 电阻 不 得 大 于 ５ Ｑ，且 必 须进
把式 （ ） （ ） ３ 和 ４ 代入式 （ ） （ ） 到公 式 （ ） １和 ２ 得 ５
尺 ＝ １
行接触电势和跨步电压验算。
￣ｄ ｅｓ Ｅ
＝
３ 影响接地 网接地电阻的主要 因素
（） ５
接地电阻通常 由三部分组成 ： 电流经接地 电极
流 入土壤 后散 流时 的电阻 ， 由土壤 电阻率决 定 ； 地 接 电极与 土壤接 触部 分 的 电阻 ， 电极 本 身 的形 状 和 与
变 电站的接地网一般以多根水平接地体为主组 成， 可以近似地当作一块孤立 的平板 ， 电容 ｃ的大 小主要是由它的面积尺寸来决定 的， 面积越大， 电容
ｊ８＝吉 ， ＝ ｄ ＿ ＝ｓ
由电阻和 电容 的定 义 ：
ｃ：
会存 ６ （ 要达到规 定 的值规定 ，在 困难。根 据 ＤＩ 的变 电 ２ １９ 中 明确 ， 对于大 接 地 电流系 ＭＴ２１— ） ９ ７标准 统
（） ３
站， 接地装置的接地电阻应小于或等于 ２ 但对 —０ ００
的 问题 。
关键词 ： 高土壤 电阻率 ； 变电站 ； 接地 电阻 ； 接地 网； 分析 文章编号 ：０ ８— ８ Ｘ（０ １ ５— ０ ３— ４ 中图分类号 ：Ｍ ３ 文献标识码 ： １０ ０ ３ ２ １ ） ０２ ０ Ｔ６ Ｂ
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 ， 接 其 地 电阻 是 变 电站 接 地 网 的 重 要 技 术 指 标 ， 衡 量 是 接 地 网 的 有 效 性 、 全 性 以 及 鉴 定 接 地 系 统 是 否 安
２ １ ５月 第 １ ０ １年 ４卷 第 ５期
２ １ ０ １，Ｖｏ． １ １ ４，Ｎｏ ５ ．
贵州电力技术
ＧＵＩ ＨＯＵ ＥＣＴＲＩ Ｐ Ｚ ＥＬ Ｃ ＯＷ ＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
专题研讨
Ｓ ｅｉ Ｒ ｐｒ ｐ ｃ Ｍ ｅ ｏ ｔ ｓ
基 于高 土 壤 电 阻率地 区的变 电站 接地 电阻分 析
・
壤矿物质是骨架组织的主要成分 ， 由于雨水的淋失
作用 ， 表层 土壤 中易溶 盐类 含量 较少 ， 而且 表层 土壤 长期 与氧气 接触 ， 金属 被 氧化成 难溶 的氧 化物 ， 因此
表层土壤的骨架物质多为电的不 良导体。土壤孔隙
２ ・ ３
贵州电力技术
第 ｌ ４卷
任一 闭合 表面 的电位 移矢量 等于 包 围在 此表面 所 限 定 的空 间 内的电荷 ， ： 即
孔 隙 与 孔 隙 水
图 １ 土 壤 结构
的孔 隙， 孔隙内填充有水和空气 。 因此 ， 土壤导电的途径有两种 ： 一种是通过固体
的骨 架导 电 ， 一 种 是通 过孔 隙 内的 流体 导 电。 土 另
２ 接 地 电 阻的 定 义
工频电流从接地体 向周围的大地散流时土壤呈 现的电阻称为接地电阻。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 。 根据静电比拟法， 接地电阻计算可 以用相应条 件下静 电场的电容计算来得到。由高斯定理 ， 穿过
公 式 （ ） ， 一 考 虑 到 季 节 变 化 的最 大 接 地 ８ 中 Ｒ 电 阻 （ ；－计 算 用 的流 经 接 地 装 置 的人 地 短路 Ｑ） ，
电流（ 。 Ａ）
ｆ Ｄｓ ｄ＝ ＝ ｄ＝ｆ ｓ Ｑ ｓ Ｅ
根据欧姆 定律 的微分 形式 ：
（ １ ）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
这 在 土 壤 电 阻率 比较 低 的地 区 是 比较 容 易满 足 ， 对于 电阻率 高 的地 Ｋ （ ＞ ０ １ｍ） 接地 电阻 但 ｐ ５０２ ，
和工 程 价 值 。
１ 土壤 结构及 其电阻率
鉴于 目 国内外对土壤电阻率 的分析没有统一 前
的模 型 ， 引入 渗流 物理 学 的多孔介 质模 型 ， 应用 多 并 孔介 质模 型解 释土 壤 的结构 与导 电机理 。
多孔介质是指一种特殊的物体结构形式 ， 由 其
构成 物体 外形 的固体 骨 架 、 固体 骨架 内 的孔 隙 以及 填充 于孔 隙 内部 的流体 组成 。土壤 是一 种典 型 的多 孔介 质 ， 图 １所示 ： 如 土壤 矿物 质 以及 腐殖 质 等 固体 物质 构成 的土 壤骨 架 。 壤 骨 架 内有 许 多 大 小 不 一 土
中的流体主要是空气与水 ， 由于空气导 电能力远小
于水 的导 电能力 ， 因此 土壤 中水 的 导 电性 能将 对 土 壤 电阻率 起 重 要 作 用 。土壤 中 水 分 主 要 由地 理 环
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， 位于高土壤 电阻率地 区的变 电站逐步 增多 ， 变 且 电站土地面积逐步减小 ， 经常 出现变 电站 接地 网
王庆菊
（ 凉山州职业技 术学校 ， 四川 西 昌 ６ ５ ２ ） １０ ２ 摘 要： 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 ， 通过对土壤结构及 土壤 电阻率
和接地 电阻定义及 影响因素 的分析 ， 讨高土壤 电阻率地 区变 电站降低接地 电阻的方法， 探 并提 出降低接地 电阻注意
接地 电 阻 不 满 足 规 程 规 范 及 运 行 要 求 的 局 面 ， 如
境、 地理位置与土壤的保水性能所决定， 而水中电解 质的含量 由土壤骨架物质的溶解度 与电离 特性有 关， 因此不同地点以及 不同类型的土壤 中水 的导电
能力存 在着 很大 的差异 。
ｆ 本骨 架 副
何 合理 、 有效 和 经济 的解决 这一 问题 ， 障变 电 保 站 的安 全 可 靠 的 运 行 ， 有 十 分 重 要 的理 论 意 义 具
于 建设在 高土壤 电 阻率 地 区的大接 地 电流系统 的变
Ｒ＝÷
（） ４
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３ 影响接地 网接地电阻的主要 因素
（） ５
接地电阻通常 由三部分组成 ： 电流经接地 电极
流 入土壤 后散 流时 的电阻 ， 由土壤 电阻率决 定 ； 地 接 电极与 土壤接 触部 分 的 电阻 ， 电极 本 身 的形 状 和 与
变 电站的接地网一般以多根水平接地体为主组 成， 可以近似地当作一块孤立 的平板 ， 电容 ｃ的大 小主要是由它的面积尺寸来决定 的， 面积越大， 电容
ｊ８＝吉 ， ＝ ｄ ＿ ＝ｓ
由电阻和 电容 的定 义 ：
ｃ：
会存 ６ （ 要达到规 定 的值规定 ，在 困难。根 据 ＤＩ 的变 电 ２ １９ 中 明确 ， 对于大 接 地 电流系 ＭＴ２１— ） ９ ７标准 统
（） ３
站， 接地装置的接地电阻应小于或等于 ２ 但对 —０ ００
的 问题 。
关键词 ： 高土壤 电阻率 ； 变电站 ； 接地 电阻 ； 接地 网； 分析 文章编号 ：０ ８— ８ Ｘ（０ １ ５— ０ ３— ４ 中图分类号 ：Ｍ ３ 文献标识码 ： １０ ０ ３ ２ １ ） ０２ ０ Ｔ６ Ｂ
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 ， 接 其 地 电阻 是 变 电站 接 地 网 的 重 要 技 术 指 标 ， 衡 量 是 接 地 网 的 有 效 性 、 全 性 以 及 鉴 定 接 地 系 统 是 否 安
２ １ ５月 第 １ ０ １年 ４卷 第 ５期
２ １ ０ １，Ｖｏ． １ １ ４，Ｎｏ ５ ．
贵州电力技术
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专题研讨
Ｓ ｅｉ Ｒ ｐｒ ｐ ｃ Ｍ ｅ ｏ ｔ ｓ
基 于高 土 壤 电 阻率地 区的变 电站 接地 电阻分 析
・
壤矿物质是骨架组织的主要成分 ， 由于雨水的淋失
作用 ， 表层 土壤 中易溶 盐类 含量 较少 ， 而且 表层 土壤 长期 与氧气 接触 ， 金属 被 氧化成 难溶 的氧 化物 ， 因此
表层土壤的骨架物质多为电的不 良导体。土壤孔隙
２ ・ ３
贵州电力技术
第 ｌ ４卷
任一 闭合 表面 的电位 移矢量 等于 包 围在 此表面 所 限 定 的空 间 内的电荷 ， ： 即
孔 隙 与 孔 隙 水
图 １ 土 壤 结构
的孔 隙， 孔隙内填充有水和空气 。 因此 ， 土壤导电的途径有两种 ： 一种是通过固体
的骨 架导 电 ， 一 种 是通 过孔 隙 内的 流体 导 电。 土 另
２ 接 地 电 阻的 定 义
工频电流从接地体 向周围的大地散流时土壤呈 现的电阻称为接地电阻。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 。 根据静电比拟法， 接地电阻计算可 以用相应条 件下静 电场的电容计算来得到。由高斯定理 ， 穿过
公 式 （ ） ， 一 考 虑 到 季 节 变 化 的最 大 接 地 ８ 中 Ｒ 电 阻 （ ；－计 算 用 的流 经 接 地 装 置 的人 地 短路 Ｑ） ，
电流（ 。 Ａ）
ｆ Ｄｓ ｄ＝ ＝ ｄ＝ｆ ｓ Ｑ ｓ Ｅ
根据欧姆 定律 的微分 形式 ：
（ １ ）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
这 在 土 壤 电 阻率 比较 低 的地 区 是 比较 容 易满 足 ， 对于 电阻率 高 的地 Ｋ （ ＞ ０ １ｍ） 接地 电阻 但 ｐ ５０２ ，
和工 程 价 值 。
１ 土壤 结构及 其电阻率
鉴于 目 国内外对土壤电阻率 的分析没有统一 前
的模 型 ， 引入 渗流 物理 学 的多孔介 质模 型 ， 应用 多 并 孔介 质模 型解 释土 壤 的结构 与导 电机理 。
多孔介质是指一种特殊的物体结构形式 ， 由 其
构成 物体 外形 的固体 骨 架 、 固体 骨架 内 的孔 隙 以及 填充 于孔 隙 内部 的流体 组成 。土壤 是一 种典 型 的多 孔介 质 ， 图 １所示 ： 如 土壤 矿物 质 以及 腐殖 质 等 固体 物质 构成 的土 壤骨 架 。 壤 骨 架 内有 许 多 大 小 不 一 土
中的流体主要是空气与水 ， 由于空气导 电能力远小
于水 的导 电能力 ， 因此 土壤 中水 的 导 电性 能将 对 土 壤 电阻率 起 重 要 作 用 。土壤 中 水 分 主 要 由地 理 环
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， 位于高土壤 电阻率地 区的变 电站逐步 增多 ， 变 且 电站土地面积逐步减小 ， 经常 出现变 电站 接地 网
王庆菊
（ 凉山州职业技 术学校 ， 四川 西 昌 ６ ５ ２ ） １０ ２ 摘 要： 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 ， 通过对土壤结构及 土壤 电阻率
和接地 电阻定义及 影响因素 的分析 ， 讨高土壤 电阻率地 区变 电站降低接地 电阻的方法， 探 并提 出降低接地 电阻注意
接地 电 阻 不 满 足 规 程 规 范 及 运 行 要 求 的 局 面 ， 如
境、 地理位置与土壤的保水性能所决定， 而水中电解 质的含量 由土壤骨架物质的溶解度 与电离 特性有 关， 因此不同地点以及 不同类型的土壤 中水 的导电
能力存 在着 很大 的差异 。
ｆ 本骨 架 副
何 合理 、 有效 和 经济 的解决 这一 问题 ， 障变 电 保 站 的安 全 可 靠 的 运 行 ， 有 十 分 重 要 的理 论 意 义 具