探讨110kV变电站接地电阻的改良

刘亚　沈庆

【摘 要】随着经济社会的迅速发展，能源需求量越来越大，电的应用已经遍布了人们日常生活，供电系统作为一个重要环节，其安全稳定运行与我们的生活存在很大联系。随着城市化进展的步伐加快，电力系统的容量也在迅速扩大，入地短路电流大幅度提高，为了能保持电力系统的安全稳定运行，必须降低接地电阻的阻值。本文就作者工作经验对 110kV变电站接地电阻高的原因进行详细的分析并给出了一些改良的方案。

【关键词】110kV变电站；接地电阻；降低；改良方案

1.接地电阻的重要意义

110kV变电站设计是城网建设中的关键环节，变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或其他大电流人地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给运行人员的安全带来威胁。还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备，会发生误动、拒动，从而造成事故。

2.接地电阻的结构

变电站接地装置的接地电阻由接地自身电阻、接触电阻和散流电阻三部分构成：接地自身电阻是指接地线与接地极的自身电阻，其阻值与接地体的材质和等价几何体尺寸有关，由于它们是金属导体，因此这部分电阻一般只占总接地电阻的 1%～2%。接地电阻是指接地体表面积与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触的紧密程度有关，其值可占总接地电阻的 20%～60%不等。散流电阻是指从接地体开始向远处（20m）扩散电流所经过的路径土壤电阻，它的大小与接地极的形状、几何尺寸及土壤的电阻率有关。其中接触电阻和散流电阻对接地电阻的大小起决定作用。接地电阻偏高的分析有多方面的原因，归纳起来有以下几个方面。

首先，客观条件方面。土壤电阻率偏高，特别是山区，由于土壤电阻率偏高，对系统接地电阻影响较大。土壤干燥，干旱地区、沙卵石土层等相当干燥，而大地导电基本是靠离子导电，干燥的土壤电阻率偏高。

其次，勘探设计方面。在地处山区复杂地形地段的变电站，由于土壤不均匀，土壤电阻率变化较大，这就需要对每处地网进行认真的勘探、测量。根据地形、地势和地质情况，设计出切合实际的接地装置。如果不根据每处地网的地形、地势情况合理设计接地装置并计算其接地电阻，而是套用一些现成的图样或典型设计，从设计上就留下了先天性不足，造成地网接地电阻偏高。

再次，施工方面。不同地区变电站的接地，严格施工比精心设计更重要。因为对于地形复杂，特别是位于山岩区的变电站，接地地网水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打入都十分困难，而接地工程又属于隐蔽工程，如施工过程中不能实行全过程的技术监督和必要的监理，就可能出现不按图施工、接地体埋深不够、回填土没有按照规定选择细土并分层夯实、采用木炭或食盐降阻等问题，从而缩短接地装置的使用寿命。

第四，运行方面。有些接地装置在建成初期是合格的，但经一定的运行周期后，接地电阻就会变大，除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外，以下一些问题也值得注意：由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在山区酸性土壤中，接地体的腐蚀速度相当快，会造成一部分接地体脱离接在接地引下线与接地装置的连接部分因地装置。锈蚀而使电阻变大或形成开路。接地引下线接地极受外力破坏时误损坏等。

3.接地电阻措施的改良

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，可以从物理和化学两个方面入手进行改良。物理降阻方法主要有：

第一，更换土壤。采用电阻率较低的土壤替换原有电阻率较高的土壤，该种方法经工程实践证明效果较好，但工程量较大，投资相对较高，一般在大中型地网中较少采用。当采用该方法时，应结合土建工程的“三通一平”进行施工，这样可以降低开挖、运输等方面的投资。

第二，深埋接地极。深井接地即用多根较长的垂直接地极敷设在地下，间距一般要求大于20m，并与接地网连接以达到降低接地网接地电阻的目的。当深处土壤在垂直地面的方向上下分层，且下层土壤的电阻率远低于上层土壤或有水时，可采取该方法来降低接地电阻，尤其是对含砂土壤，效果明显。深井接地方法有一定的局限性，如果变电站的上下层土壤电阻率变化不大，甚至下层的土壤电阻率高于上层时，该方法意义不大。而且，深井接地极的根数受变电站面积的影响，对于面积小、土壤电阻率太高的变电站单用该方法也是很难使接地电阻达到规程要求。

第三，伸长水平接地体，增大接地网面积。众所周知，接地电阻的大小与接地网面积成反比，接地网面积越大，接地电阻越小。因此，在原有接地网基础上增大接地网面积，可以降低接地网电阻，一般有增加斜接地极和外引接地网两种方法。如果附近有导电良好土壤、河流和湖泊等可采用该方法，但延伸达到一定长度后，即便再增加接地体长度，接地电阻也不再明显下降。

第四，采用深孔爆破接地技术。采用钻孔机在地中垂直钻一定直径、深度的孔，在钻孔中插入接地极，然后在孔的整个深度，隔一定的距离，换置定量的炸药，实施爆破，将岩石炸裂，爆松，然后将低电阻材料，用压力机压入深孔和爆破制裂产生的缝隙中，通过低电阻率材料将地下大范围土壤内部沟通和加强接地极与土壤或岩石的接触，从而达到大幅度降低接地电阻的目的。该种技术是近期的科研成果，降阻的效果也较好，但投资较大，应进行技术和经济比较、论证后才确定是否采用。除以上四种方法外，还可采用三维立体接地网、深孔压力灌注等方法来降低接地电阻。

4.结论

变电站接地网的合理设计，以降低接地电阻在目前仍是一个受到诸多因素影响的、非常复杂的问题，应充分考虑经济因素和工程因素。对于接地网方式的选择，必须结合各种实际情况进行综合对比分析。在土壤电阻率高、电阻分布不均匀、接地网水平扩张裕度有限的地区，将接地网向纵深方向发展是设计的必然思路。同时，增设垂直接地极对于降低地网接地电阻、接触电压和跨步电压也是一种行之有效的方法。 [科]

【参考文献】

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