探討110kV變電站接地電阻的改良

劉亞　沈慶

【摘 要】隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，能源需求量越來越大，電的應用已經(jīng)遍布了人們?nèi)粘Ｉ睿╇娤到y(tǒng)作為一個重要環(huán)節(jié)，其安全穩(wěn)定運行與我們的生活存在很大聯(lián)系。隨著城市化進展的步伐加快，電力系統(tǒng)的容量也在迅速擴大，入地短路電流大幅度提高，為了能保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，必須降低接地電阻的阻值。本文就作者工作經(jīng)驗對 110kV變電站接地電阻高的原因進行詳細的分析并給出了一些改良的方案。

【關(guān)鍵詞】110kV變電站；接地電阻；降低；改良方案

1.接地電阻的重要意義

110kV變電站設計是城網(wǎng)建設中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高低壓電氣設備的接地線、低壓用電系統(tǒng)接地、電纜屏蔽接地、通信、計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備接地，以及變電站維護檢修時的一些臨時接地。如果接地電阻較大，在發(fā)生系統(tǒng)接地故障或其他大電流人地時，可能造成地電位異常升高，造成接地系統(tǒng)電位分布不均，局部電位超過規(guī)定的安全值，這會給運行人員的安全帶來威脅。還可能因反擊對低壓或二次設備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護系統(tǒng)、變電站監(jiān)控和保護設備，會發(fā)生誤動、拒動，從而造成事故。

2.接地電阻的結(jié)構(gòu)

變電站接地裝置的接地電阻由接地自身電阻、接觸電阻和散流電阻三部分構(gòu)成：接地自身電阻是指接地線與接地極的自身電阻，其阻值與接地體的材質(zhì)和等價幾何體尺寸有關(guān)，由于它們是金屬導體，因此這部分電阻一般只占總接地電阻的 1%～2%。接地電阻是指接地體表面積與土壤的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸的緊密程度有關(guān)，其值可占總接地電阻的 20%～60%不等。散流電阻是指從接地體開始向遠處（20m）擴散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，它的大小與接地極的形狀、幾何尺寸及土壤的電阻率有關(guān)。其中接觸電阻和散流電阻對接地電阻的大小起決定作用。接地電阻偏高的分析有多方面的原因，歸納起來有以下幾個方面。

首先，客觀條件方面。土壤電阻率偏高，特別是山區(qū)，由于土壤電阻率偏高，對系統(tǒng)接地電阻影響較大。土壤干燥，干旱地區(qū)、沙卵石土層等相當干燥，而大地導電基本是靠離子導電，干燥的土壤電阻率偏高。

其次，勘探設計方面。在地處山區(qū)復雜地形地段的變電站，由于土壤不均勻，土壤電阻率變化較大，這就需要對每處地網(wǎng)進行認真的勘探、測量。根據(jù)地形、地勢和地質(zhì)情況，設計出切合實際的接地裝置。如果不根據(jù)每處地網(wǎng)的地形、地勢情況合理設計接地裝置并計算其接地電阻，而是套用一些現(xiàn)成的圖樣或典型設計，從設計上就留下了先天性不足，造成地網(wǎng)接地電阻偏高。

再次，施工方面。不同地區(qū)變電站的接地，嚴格施工比精心設計更重要。因為對于地形復雜，特別是位于山巖區(qū)的變電站，接地地網(wǎng)水平接地溝槽的開挖和垂直接地極的打入都十分困難，而接地工程又屬于隱蔽工程，如施工過程中不能實行全過程的技術(shù)監(jiān)督和必要的監(jiān)理，就可能出現(xiàn)不按圖施工、接地體埋深不夠、回填土沒有按照規(guī)定選擇細土并分層夯實、采用木炭或食鹽降阻等問題，從而縮短接地裝置的使用壽命。

第四，運行方面。有些接地裝置在建成初期是合格的，但經(jīng)一定的運行周期后，接地電阻就會變大，除了前面介紹的由于施工時留下的隱患外，以下一些問題也值得注意：由于接地體的腐蝕，使接地體與周圍土壤的接觸電阻變大，特別是在山區(qū)酸性土壤中，接地體的腐蝕速度相當快，會造成一部分接地體脫離接在接地引下線與接地裝置的連接部分因地裝置。銹蝕而使電阻變大或形成開路。接地引下線接地極受外力破壞時誤損壞等。

3.接地電阻措施的改良

為了降低接地裝置的接地電阻，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行，可以從物理和化學兩個方面入手進行改良。物理降阻方法主要有：

第一，更換土壤。采用電阻率較低的土壤替換原有電阻率較高的土壤，該種方法經(jīng)工程實踐證明效果較好，但工程量較大，投資相對較高，一般在大中型地網(wǎng)中較少采用。當采用該方法時，應結(jié)合土建工程的“三通一平”進行施工，這樣可以降低開挖、運輸?shù)确矫娴耐顿Y。

第二，深埋接地極。深井接地即用多根較長的垂直接地極敷設在地下，間距一般要求大于20m，并與接地網(wǎng)連接以達到降低接地網(wǎng)接地電阻的目的。當深處土壤在垂直地面的方向上下分層，且下層土壤的電阻率遠低于上層土壤或有水時，可采取該方法來降低接地電阻，尤其是對含砂土壤，效果明顯。深井接地方法有一定的局限性，如果變電站的上下層土壤電阻率變化不大，甚至下層的土壤電阻率高于上層時，該方法意義不大。而且，深井接地極的根數(shù)受變電站面積的影響，對于面積小、土壤電阻率太高的變電站單用該方法也是很難使接地電阻達到規(guī)程要求。

第三，伸長水平接地體，增大接地網(wǎng)面積。眾所周知，接地電阻的大小與接地網(wǎng)面積成反比，接地網(wǎng)面積越大，接地電阻越小。因此，在原有接地網(wǎng)基礎上增大接地網(wǎng)面積，可以降低接地網(wǎng)電阻，一般有增加斜接地極和外引接地網(wǎng)兩種方法。如果附近有導電良好土壤、河流和湖泊等可采用該方法，但延伸達到一定長度后，即便再增加接地體長度，接地電阻也不再明顯下降。

第四，采用深孔爆破接地技術(shù)。采用鉆孔機在地中垂直鉆一定直徑、深度的孔，在鉆孔中插入接地極，然后在孔的整個深度，隔一定的距離，換置定量的炸藥，實施爆破，將巖石炸裂，爆松，然后將低電阻材料，用壓力機壓入深孔和爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中，通過低電阻率材料將地下大范圍土壤內(nèi)部溝通和加強接地極與土壤或巖石的接觸，從而達到大幅度降低接地電阻的目的。該種技術(shù)是近期的科研成果，降阻的效果也較好，但投資較大，應進行技術(shù)和經(jīng)濟比較、論證后才確定是否采用。除以上四種方法外，還可采用三維立體接地網(wǎng)、深孔壓力灌注等方法來降低接地電阻。

4.結(jié)論

變電站接地網(wǎng)的合理設計，以降低接地電阻在目前仍是一個受到諸多因素影響的、非常復雜的問題，應充分考慮經(jīng)濟因素和工程因素。對于接地網(wǎng)方式的選擇，必須結(jié)合各種實際情況進行綜合對比分析。在土壤電阻率高、電阻分布不均勻、接地網(wǎng)水平擴張裕度有限的地區(qū)，將接地網(wǎng)向縱深方向發(fā)展是設計的必然思路。同時，增設垂直接地極對于降低地網(wǎng)接地電阻、接觸電壓和跨步電壓也是一種行之有效的方法。 [科]

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