～ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ Ｌｅｓｓｅｎ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｓｉ ｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｏｉ １ Ｒｅｓｉ ｓｔｉｖｉ ｔｙ 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 ６ １ ５０ １ ３） 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 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 ｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐｅ￣ｏｎａｌｔ ｓａｆｅｔｙ．Ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓｅ— ｃｕｒｉｔｙ ｏｆｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｔｈｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ａｒｅａｓ ｏｆｈｉｇｈ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ａｒｔ ｉｓｓｕｅ ｏｆｇｒｅａｔ ｃｏｎｃｅｒｎ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｈｅ ｔｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｒｏｕｎｄｉｎｇ ｎｅｔｇ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ’ｄｅｍａｎｄ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｙ ｔａｒｅａｓ，ｔｈｅ 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 ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｙ ａｒｅａｓ，ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｗｈｉｔｃｈ ｒｅｄｕｃｅｓ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 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 ｆｏｒ￣ｖｏｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉ曲Ｓｏｉｌ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｙ；Ｓｕｂｓａｔｔｉｏｎ；Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｓｉｓａｔｎｃｅ；Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏ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 。： ／／ｆ ７／ｆ —～＼Ｊ ？ ｆ ｆ ， ／，，线 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 ／厂 ／，一 —＼、 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人土壤中的散流 电阻。因土壤电阻存在（特别是在高土壤电阻率地区），当电 流经接地装置流地时，电流在地中呈半球形散流，如图 一图一流地电流的分布图 由于球面积Ｓ－－ｒｔ ｒ２（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 所示。 高 土 壤 电 阻 窒 地 区 ：： 器 ㈣ 单 为接地蛆单位 … 综 变 站 电 兰篙 降接 Ｑ 鳘 则流过人体的电流：姜 ： ，其值为： Ｊ『ｒ ， 由于 等 Ｉ为定馘流过人体的电接地２降低接地电阻的措施 变电站降阻成功。深井爆破接地的原理是在站外适当地区， 钻探若干深井，在井内放人炸药爆炸，使得深层岩土炸松形 ：： 鲁 。 毳 ： ： 三 地 阻 电 曩 措施的 剂进行深井接地 讨 探 ５０ｍ的深井，井的间距要求大于垂直接地极长度的２倍。回 装设水下人工接地装置应注意以下几点： ①尽可能敷设在水源流速不大处或静水中，并妥为固 一 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， 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电解地极棒放人沟内，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。 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， 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 过计算人地深度、位置和根数的垂直深孔接地电极打人地层 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 以增大接地网电容，接地网由原来的近似于平板接地体趋近 于一个半球接地体，电容会有较大增加，接地电阻会有较大减 小。 深孔接地电极电阻的大小主要取决于深孔电极周围土 壤的导电性能。如果土壤成分分布均匀，则绝大部分电阻分 布在直接围绕接地体的壳层上。这是因为与通过电流成直角 方向的土壤截面积最小，而电阻是与土壤截面积成反比的， 接地电阻一般都在接地体周围半径６￣１０ｍ范围内。 单个深孔接地电阻的计算公式为： ／…＼ ： ×ｌ２ ｎｆ × ｒ １ （一 ４） 式（４）中：Ｒ——接地电阻；Ｐ——平均土壤电阻率： １——接地体长度； 接地体半径； 系数（１～１．４之间）。 根据计算公式可以得到： ①接地体的直径对深孔接地电阻的影响较小，接地体直 径加大一倍，接地电阻仅减小８％左右； ②接地体的深度对接地电阻的影响较大，当接地极触及 永久含水层后，既可保证接地电阻稳定可靠，又不受季节变化 的影响。当深孔接地极深入地层深处的低电阻率地层或者赋 水构造地层后，再施压灌注导电混凝土，既消除了深子Ｌ接地极 的接触电阻，又能改善深孔电极周围土壤的导电性能，降阻效 果将更加明显，综合造价较低。 ３降低接地电阻注意的问题 （１）根据各个变电站地区的不同情况可以选择适合的降 阻措施，而各种方法也不是孤立的，可以相互配合相辅相成 以取得更好的实际效果。 （２）变电站接地网设计是一项系统工程，不能只盯住接 地电阻，误以为只要降低接地电阻就能达到理想的效果。不 要硬性要求接地电阻小于或等于２０００／１或Ｏ．５Ｑ，从技术经 济的角度看也不一定合理。在做好防止电位转移工作、验算 接触电压和跨步电压并采取均压措施后，接地电阻可取一适 当值。 （３）高土壤电阻率地区的变电所接地网，应根据设备参 数和运行参数，全面考虑接地电阻、接触电压与跨步电压的 综合影响，设计处理接地网时要正确理解和运用规程，合理 制定方案。 （４）对变电站接地网采用换土方式来改变土壤电阻率， 工作量太大，不易实施；在接地极附近局部换土，实质是加大 了接地极的截面积，效果较差。 （５）深孔接地可降低接地电阻，但要注意，孔一定要钻到 渗水层或泥层（即“打穿”），因未到深层低土壤电阻率的土壤 时，深孔接地效果不明显。需特别指出，深孔上下层土壤电阻 率相差越大，效果越明显。 （６）增加垂直深子Ｌ接地电极能有效降低变电站接地网的 接地电阻，降低工程的综合造价，但在有限面积的接地网上 布置过多的垂直深孔接地电极时，降阻效果将趋于饱和，因 此，深孔接地电极的数量须经过认真计算和严格控制。 （７）在降低接地电阻很困难的地区，可采用屏蔽、提高绝 缘技术等措施，加强对一、二次设备的保护，同时校验接地网 的接触电压、跨步电压，以保证人身的安全。 （８）在高土壤电阻率地区，将放宽接地电阻上限值与加 强设备保护的思想结合，降低工程总体造价，达到技术经济 综合优化。 （９）接地电阻通常用接地摇表进行测量。测量前确保接 地摇表正确有效，选择合适测量点（接地网应预留接地电阻 测试点），合理布置接地摇表电流极、电压极位置 特别注意 不要将接地摇表电流极、电压极布置在接地网内和靠近接地 网的位置。 ４结束语 目前高土壤电阻率地区常用的降低接地电阻的方法有： 增加地网面积、增设接地体、引外接地、局部改善接地网周围 的土壤电阻率、深孔爆破制裂压灌、电解离子接地系统等等。 增大地网面积是降低地网接地电阻最为有效的措施，然而，随 着面积的增大，电流密度的不均匀性也在增加，降阻的效果逐 渐趋于饱和。所以当地网面积增大到一定程度，效果明显减 弱。同时，增大面积亦会大大增加投资，且受到可占地面积的 。增设接地体是通过增设水平接地体、加装并深埋垂直 接地体而达到降阻目的的。水平接地体能在一定程度上减小 接地极附近的电流密度，但由于相互之间的屏蔽作用而使效 果受到影响。加装并深埋垂直接地体，从减小冲击接地电阻 来看，通常有一定的效果，但从降低地网工频电阻来看，效果 甚微。此外，在下层土壤电阻率较低的情况下，采用加装垂直 地体的效果是显著的，相反，当下层土壤电阻率较大时，长垂 直接地体几乎没有什么效益。 实践证明，经过多年来的不懈努力，降低变电站接地系 统的接地电阻措施多种多样，在实际工程中，确定降低接地 电阻的具体措施时，应根据当地原有运行经验、气候状况、地 形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分 析，通过技术经济比较后确定，因地制宜地选择合理的方法。 总的来说在高土壤电阻率地区，将放宽接地电阻上限值与加 强设备保护相结合，可降低工程总体造价，达到技术经济综合 高 优化。只要不断地进行研究工作，相信会有更多更好的、行之 壤 土 有效的降低接地电阻的方法诞生，接地网的安全性也将会得 电 到更大提高。但并不意味着降低接地电阻是最终目标，降阻 蛊 阻 不应成为目的，而是一种手段，且不是唯一手段。正确理解接 地 区 地的实质和把握接地电阻在接地设计中的位置，对优化接地 变 设计，降低工程造价，都是非常有利的，毕竟减少电力事故的 电 站 发生、保证变电站安全运行是最重要的指标。 降 低 接 参考文献 地 电 【１】潘文霞．不均匀土壤地网接地电阻的降低及效果分析 阻 ［Ｊ１．南京理工大学学报，２００１，２５（５）：５０４． 措 施 术浅析【［２】叶风祥，Ｊ］．内蒙古科技与经济，梁翠珍．高土壤电阻率地区牵引变电所接地技 ２００７，１６：２５８—２６２． 探 的 讨 ［３］ＤＬ／Ｔ６２１－１９９７．交流电气装置的接地［ｓ】．北京：中国电 力出版社，１９９８． ［４冰利电力部西北电力设计院．电力工程电气设计手册， 第ｌ册电气一次部分 ．北京：水利电力出版社，１９８９． ［５】应剑烈，茹惠东．高土壤电阻率地区Ｉ１０ｋＶ变电站降 低接地电阻措施［Ｊ】．浙江电力，２００８，（２）：７６－７８． ［６】乐佳．解决高电阻率土壤接地电阻偏大问题的探讨［Ｊ】． 浙江建筑，２００５，２２（３）：６７－６８． 【７】褚桂成，张再杰，郑晓颖．高土壤电阻率条件下降低接 地电阻的方法【Ｊ】．河南气象，２００６，（４）：７－８． ［８】唐启女民．高土壤电阻率变电站的降阻措施［Ｊ］．云南电 力技术，２００８，３６（１０）：３４－３５． 【９】马美君，龙新刚．高土壤电阻率变电站接地问题探讨 ［Ｊ】＿湖南水利水电，２００６，（４）：７５—７６． 【ｌＯ］唐世宇，莫，周艳玲．高土壤电阻率地区变电站接 地处理［Ｊ】．高电压技术，２００６，３２（３）：１２１－１２２． ・ 作者简介 陈丽萍（１９７４－－），女，汉族，四川简阳人，助理工程师，本 科，现从事变电运行管理工作。 １ ＲＲ
