城市小型化變電站接地降阻措施研究

王高潔　李德超

【摘 要】文中對(duì)城市小型化變電站接地降阻措施難點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并對(duì)適用于城市小型化變電站的具體降阻措施進(jìn)行了深入分析，并著重對(duì)降阻劑的使用和深井接地法進(jìn)行了著重分析；同時(shí)，對(duì)壓力灌降阻劑法進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】降阻措施；降阻劑；深井法；接地電阻

0.前言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，入地短路電流越來(lái)越大，接地裝置對(duì)設(shè)備和人身安全的影響也越來(lái)越大。在這種情況下，研究城市小型化變電站[1]的接地降阻，從而找出最適合城市小型化變電站的降阻措施，成了進(jìn)一步發(fā)展城市小型化變電站的關(guān)鍵。

1.城市小型化變電站接地降阻難點(diǎn)分析

（1）城市小型化變電站大都位于市區(qū)內(nèi)。大城市市區(qū)的用電負(fù)荷較大，因而變電站的入地短路電流也較大。接地電阻的目標(biāo)值可按R=（R為接地電阻，I為單相入地短路電流）來(lái)確定，由于小型化變電站的入地短路電流較大，接地電阻的目標(biāo)值就會(huì)較低，接地電阻要求較嚴(yán)格[2]。

（2）城市小型化變電站所占用的面積一般都很小，而且與周?chē)ㄖ嘟Y(jié)合。接地電阻可以用R=0.5×（ρ為土壤電阻率，S為接地網(wǎng)總面積）來(lái)近似計(jì)算，由于S一般都很小，所以，把其接地電阻降至目標(biāo)值以下，往往不是一件很容易的事。

（3）城市小型化變電站由于與周?chē)ㄖ嘟Y(jié)合，其安全性問(wèn)題更加重要[3，4]，必須嚴(yán)格限制其跨步電壓。如果變電站地網(wǎng)與居民樓地網(wǎng)相連，則可利用居民樓地網(wǎng)來(lái)進(jìn)一步降低接地電阻，既降低了接地電阻又能大量減少物資投入。但城市小型化變電站與市區(qū)內(nèi)居民建筑相結(jié)合，相連與否的安全性問(wèn)題則是至關(guān)重要的問(wèn)題。論證建筑物地網(wǎng)與居民樓地網(wǎng)的安全性問(wèn)題是城市小型化變電站接地措施的重要問(wèn)題。

（4）城市小型化變電站其送出線(xiàn)路一般都是通過(guò)地下鎧裝電纜引出的，若果接地措施做的不好，則很容易造成高電位外引。

2.城市小型化變電站接地降阻措施

2.1基本降阻措施簡(jiǎn)介

目前國(guó)內(nèi)降低變電站接地網(wǎng)工頻接地電阻的幾種有效方法有，深井式接地極法，擴(kuò)網(wǎng)或水下地網(wǎng)法，填充電阻率較低物質(zhì)或降阻劑，外引接地法等[5～7]。

2.2城市小型化變電站降阻措施

從城市小型化變電站的特點(diǎn)說(shuō)起，其具有占地面積小，周邊環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，所以能選用的降阻措施必須占用的面積要小，且不應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生大的影響，最好沒(méi)有影響。根據(jù)這些特點(diǎn)，降阻劑、深井接地極法、利用自然接地體法都可用于城市小型化變電站的接地降阻；但外延接地、設(shè)置水下地網(wǎng)不適合作為城市小型化變電站的降阻措施。

2.2.1降阻劑的使用

降阻劑一般由多種成份組成，其中含有細(xì)石墨、膨潤(rùn)土、固化劑、潤(rùn)滑劑、導(dǎo)電水泥等。它是一種良好的導(dǎo)電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面它能向周?chē)寥罎B透，降低周?chē)寥离娮杪?，在接地體周?chē)纬梢粋€(gè)變化平緩的低電阻區(qū)域，進(jìn)而在限定空間內(nèi)有效降低接地電阻。降阻劑是比較適合于城市小型化變電站接地降阻的，其工程量小，有利于減少投資。

2.2.2深井接地

在深層土壤的土壤電阻率低于表層的土壤電阻率時(shí)，深井式接地極法也是不錯(cuò)的選擇。采用深井式接地極可減少占地，接地裝置的接地電阻受氣候影響較小，因接地問(wèn)題在廠(chǎng)、站內(nèi)解決不與周?chē)l(fā)生關(guān)系，因而受到電力系統(tǒng)的偏愛(ài)。

2.2.3自然接地法

利用自然接地體法是目前很受歡迎的一種做法。利用城市的地下供、排水管道和建筑物混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)構(gòu)物，以及各種接地裝置利用直接埋入地中或水中的管道作為自然接地極，既降低了工程量，又節(jié)約了投資成本，可謂一舉兩得。

2.2.4外延接地

外延接地可以在變電站2000m范圍內(nèi)引外接地極，但在城市中由于土地資源有限，而且多高樓大廈和馬路，外延接地就很難實(shí)現(xiàn)。

在城市中水資源一般都比較缺乏，而設(shè)置水下地網(wǎng)法需要豐富的水資源，最好水庫(kù)、江河之類(lèi)，而在城市中一般不具備這種條件。所以設(shè)置水下地網(wǎng)法也不適用于城市小型化變電站。

3.降阻新方法探討

由于城市小型化變電站占地面積較小，所以運(yùn)用的降阻措施必須符合其這一特點(diǎn)，且盡量不影響周邊環(huán)境，深孔爆破制裂-壓力灌降阻劑法是比較符合城市小型化變電站降阻要求的方法。壓力灌降阻劑法是指采用鉆孔機(jī)在地中垂直鉆一定直徑，深度一般為10～80m的孔，在孔中插入電極，然后沿孔的整個(gè)深度隔一定距離安放一定的炸藥進(jìn)行爆破，將巖石爆裂、爆松，接著用壓力機(jī)將調(diào)成漿狀的降阻劑壓入深孔中及爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中，以達(dá)到通過(guò)降阻劑將地下巨大范圍的土壤內(nèi)部溝通及加強(qiáng)接地電極與土壤（巖石）的接觸，從而較大幅度降低接地電阻的目的。

3.1壓力灌降阻劑法對(duì)降低接觸電阻的作用

城市小型化變電站接地裝置的接地電阻實(shí)際上由引線(xiàn)電阻（包括引線(xiàn)與接地裝置的連接電阻）Rl，組成接地裝置本身的導(dǎo)體電阻Rs、接地裝置與土壤的接觸電阻Rc及土壤的散流電阻Rd組成。一般來(lái)說(shuō)， Rl及Rs極小，可忽略。因此一個(gè)接地裝置的接地電阻實(shí)際上主要由接地裝置與土壤的接觸電阻Rc及土壤的散流電阻Rd組成，即。R=Rc+Rd

由于降阻劑為顆粒極細(xì)的粉狀結(jié)構(gòu)，它與接地體及土壤的接觸可以看成是面接觸，這樣就盡可能地降低接地裝置與土壤的接觸電阻Rc。而采用一般的方法埋接地體時(shí)回填土很難與接地體形成較好的接觸，接觸電阻也大，散流也困難。

3.2 壓力灌降阻劑法對(duì)降低散流電阻的作用

計(jì)算接地電阻的公式都是基于接地體與土壤具有很好的接觸，即接地電阻的計(jì)算結(jié)果R 為接地體周?chē)寥赖纳⒘麟娮鑂d，即R=Rd。計(jì)算表明半徑為r 的半球接地體的接地電阻R 主要集中在半徑r和2r半球之間的土壤中。因此降低接地體附近土壤的電阻率十分有效。

采用深孔爆破制裂-壓力灌降阻劑法后實(shí)現(xiàn)了在圍繞接地體的較大范圍的土壤中填充降阻劑，降低了土壤電阻率和散流電阻Rd的目的。

4.總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)有關(guān)城市小型化變電站接地降阻措施的分析，初步找出了適合城市小型化變電站的接地降阻措施。通過(guò)分析，本文認(rèn)為深井式接地極法和降阻劑法是比較適合于城市小型化變電站的接地降阻措施；深井式接地極法雖然適合的地區(qū)較少，但一旦條件符合要求，它還是最理想的降阻措施。降阻劑法是目前普遍采用的方法，其效果已經(jīng)得到了肯定，只要在選擇降阻劑時(shí)符合相應(yīng)指標(biāo)，使用時(shí)多加注意，施工時(shí)嚴(yán)格把關(guān)，將能起到很好的效果。

【參考文獻(xiàn)】

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