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引外接地对降低接地网接地阻抗的作用

文档作者：常树生石海霞张文波文档来源： 1．东北电力大学 2．佳木斯电业局 3．绥化电业局		点击数：	更新时间： 2021年07月18日
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2006年12月
第34卷 第6期(总第187期)
吉 林 电 力
Jilin Electric Power
Dec．2006
Vo1．34 No．6 (Ser．NO．187)
引外接地对降低接地网接地阻抗的作用
Grounding Impedance Analysis of Grounding Grids Connected W ith Buried Conductors
常树生 ，石海霞 ，张文波。
(1．东北电力大学，吉林 吉林 132012；2．佳木斯电业局，黑龙江 佳木斯 154002；
3．绥化电业局，黑龙江 绥化 152061)
摘要：采用接地网工频接地参数分析软件，计算了引外接地网对降低主接地网接地阻抗的作用。计算结果表明，
随着辅助接地网与主接地网之间的距离的增加，辅助接地网的作用逐渐减小；并且在土壤电阻率较高的地区，引外
接地具有较好的降低主接地网接地阻抗的作用。
关键词：引外接地；接地咧；变电所；接地阻抗
Abstract：The grounding impedance of grounding grids connected with buried conductors is calculated based on
numerical calculation of large substation grounding grids in power frequency．The results show that the function of
subsidiary grounding grids becomes smaller as the distance between two grounding grids becomes longer．The
grounding impedance can be effectively reduced by subsidiary grids in high resistivity regions．
Keywords：buried conductors；grounding grids；substation；grounding impedance
中图分类号：TM63；TM862 文献标识码：A 文章编号：1009—5306(2006)06—0004—03
为降低变电站接地系统的接地阻抗，经常采用
在距离变电站主接地网1～2 km 范围内敷设辅助
接地网的方法，并用扁钢与主接地网相连。国外文献
探讨了通过架空地线与变电站接地网相连的线路铁
塔接地或其他变电站接地网对降低该变电站接地网
接地阻抗的作用“。 。另有文献研究了均匀土壤中铜
制接地网引外接地的效果，并给出了确定引外接地
效果的简化计算方法∞ 。本文采用大型地网工频接
地参数计算软件“ ，分析钢材接地网的引外接地对
降低接地网接地阻抗的作用。
1 引外接地计算结果的验证
假设接地网1和接地网2均 为i00 m×i00 m，
网孔l0 m x l0 m．两接地网平行放置，中心相距
1 000 m，内边缘相距900 m，接地网1和接地网2
通过从下至上的第5根和第7根导体连接(见图
1)。现有频率50 Hz电流1 000 A 由地网1中心注
入。土壤电阻率为l 000 n·m，导体半径0．01 m，
电阻率1．7×10 n ·m，相对磁导率636，埋深
0．6 m。本文计算结果同CDEGS (Current
Distribution， Electromagnetic Fields Grounding
and Soil Structure Analysis)的计算结果见表1。
CDEGS是由国际著名学者F．Dawalibi领导的
SES(Safe Engineering Services＆ technologies)公
司开发的电力系统接地设计和干扰分析商业软
件 。该软件的性能居世界领先水平，并被世界各国
广泛使用。华北电力大学和清华大学于1997年引进
了该软件包。表1中己， 为地网1的中心点电位，
为地网2的中心点电位， 为地网1的漏电流， 为
地网2的漏电流。导体总长6 200 m。由表1可见，
本文的计算结果与CDEGS的计算结果基本吻合。
100 m
地刚1
收稿日期：2006—10—15
作者简介：常树生(1 953一)，男，高级工程师，现从事电力系统防雷接地技术研究。
· 4 ·
图1 引外接地示意图
100 m
地刚2
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2006年12月
第34卷 第6期(总第187期)
Dec．2006
Vo1．34 No．6 (Ser．N o．187)
表1 计算结果对照
2 引外接地的有效引外长度
本文所述引外接地的引外长度是指主接地网中
心和辅助接地网中心之间的距离，例如与CDEGS
比较中，引外接地的长度为1 000 m。表2给出了在
500 Q·m 的均匀土壤中，上述比较算例引外接地
长度L变化时， 。／【， 和 ／ 随L的变化以及主
接地网电流注入点接地阻抗随L的变化。
表2 引外接地长度与引外接地效果
L／m 110 200 400 600 800
c，2／Ul 0．980 0．935 0．816 0．687 0．564
2／Il 0．973 0．916 0．780 0．638 0．509
Z／n 1．542 1．364 1．186 1．1O1 1．062
L／m 1 000 1 200 1 400 1 700 2 000
c，2／Ul 0．455 0．365 0．292 0．209 0．1 50
2／Il 0．401 0．314 0．245 0．170 0．119
Z／n 】．046 1．O42 】．O43 ]．O48 ]．()52
a．随着引外接地长度的增加，辅助接地网与主
接地网之间的电位差别越来越大，辅助接地网的散
流作用也越来越小。 ／ 的数值略大于 ：／ 的数
值，所以可以仅从 ／ 的数值判断引外接地中辅
助接地网对降低主接地网接地阻抗的作用。本文定
义引外接地的有效长度为当引外的辅助接地网电位
降低到主接地网电位的1／e一0．368时引外接地的
长度。本算例中，当两个地网中心距离1 200 m 时，
即达到有效引外长度。引外长度超过有效引外长度
表3 不同尺寸接地网
时，由于辅助地网散流作用减小，辅助接地网对降低
主接地网的接地阻抗意义不大；
b．随着引外接地长度的增加，主接地网与辅助
接地网间的屏蔽作用减小，并且引外接地导体本身
也具有散流作用，使得主接地网的接地阻抗不断减
小。但当引外长度达到某一数值时，由于连接主地网
和辅助地网导体的电感作用，辅助接地网电位降低、
散流减小，引外长度再增加接地阻抗增加，所以引外
接地存在最佳长度。本算例中引外接地的最佳长度
和有效长度基本相同。
3 计算结果分析
3．1 接地网大小与引外接地有效长度的关系
设地网1为100 m×100 m，网孔10 m×10 m，
地网2为300 n1×300 m，网孔20 m×20 m，两接地
网平行布置。地网1的中心线即从下至上的第6根
导体和地网2的中心线即从下至上的第ll根导体
在同一直线上。将地网1和地网2用两根平行导体
连接，第1根导体连接地网1的第3根导体和地网
2的第9根导体，第2根导体连接地网1的第9根
导体和地网2的第13根导体。其地网埋深、导体半
径、导体电阻率和相对磁导率与图1情况相同，土壤
电阻率400 Q·m。表3给出了该接地系统在电流分
别由地网1中心和地网2中心入地时，两个地网中
心电压的比值及其电流注入点的接地阻抗。表3中
为主地网中心电位，【，：为辅助地网中心电位。
由表3可见，即使接地系统布置形式完全相同，
电流从不同地网入地时，引外接地的有效长度是不
同的。在主地网较小辅助地网较大时，引外接地的有
效长度约为800 m，而在主地网较大而辅助地网较
小时，引外接地的有效长度约为1 100 m。这是因为
U2／ 1
地网1中心
z f
U2／U1
地网2中心
zf
· 5·
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2006年12月
第34卷 第6期(总第187期)
Dec．2006
Vo1．34 NO．6(Ser．NO．187)
有效长度减小。另外，主地网较小辅助地网较大时，
接地阻抗随引外接地长度增加而增加，这是因为虽
然引外接地导体增加使接地阻抗减小，但辅助接地
网的降阻作用大为降低，使接地阻抗增加。当主地网
较大辅助地网较小时，接地阻抗随引外长度增加而
减小，在达到有效长度附近时，引外接地长度再增
加，接地阻抗加大。
3．2 有效引外长度与土壤电阻率的关系
设有两个接地系统，接地系统布置如图1所示，
其中引外长度变化。接地系统 1 的2个地网均为
100 FI1×100 m，网孔10 m×10 nl，平行放置。接地系
统2的两个地网均为200 m×200 m，网孔20 nl×
2O m．平行放置。2个接地系统均通过其从下至上的
第5根和第7根导体连接。地网埋深、导体半径、导
体电阻率和相对磁导率与图1情况相同。图2给出
了引外接地有效长度随土壤电阻率的变化。由图2
可见，引外接地的有效长度随土壤电阻率的增加而
增加。这是因为土壤电阻率增加，接地阻抗中的感性
分量相对减小，接地系统内部的电位差减小，辅助接
地网的电位较高，散流作用较强，对降低主地网的接
地阻抗作用较大。所以，在高土壤电阻率地区采用引
外接地技术，可有效地降低接地系统的接地阻抗。
图2 有效引外长度与土壤电阻率关系
4 结论
引外接地作为一种降低接地阻抗的有效措施，
在实际工程中已被广泛应用。本文以辅助地网中心
电位与主地网中心电位之比为判据，提出了有效引
外长度的概念。有效引外长度随地网尺寸的减小和
土壤电阻率的增加而增加。
参考文献
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overhead and buried short conductors，Part l and
Part 2[J]． IEEE Transaction on Power De livery，
1 986，】(4)：105一l】9．
(编辑 刘文千)
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