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高土壤电阻率地区110kV变电站降低接地电阻措施

文档作者：应剑烈茹惠东文档来源：绍兴电力局		点击数：	更新时间： 2022年02月10日
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浙江电力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER 2008年第2期
高土壤电阻率地区110 kV变电站降低接地电阻措施
M easures for Decreasing Earthing Resistance of 1 10 kV
Substation in High Soil Resistivity Area
应剑烈，茹惠东
(绍兴电力局，浙江绍兴312000)
摘要：为了降低变电站接地电阻，减小接触电压和跨步电压，提出了三维立体接地网处理措施，通
过增加垂直接地深孔将接地系统向纵深方向发展，有效地解决了变电站接地系统的安全性问题。
关键词：变电站； 土壤； 电阻率；三维；接地网；深孔
中图分类号：TM862 文献标识码： B 文章编号：1007—1881(2008)02—0076—03
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十分关注的
问题。由于国家土地政策及设备水平提高等
原因，位于高土壤电阻率地区的变电站逐步
增多且变电所土地面积逐步减小，经常出现
变电站接地网接地电阻、接触电压和跨步电
压不满足规程规范及运行要求的局面。为了
降低变电站接地电阻、减小接触电压和跨步
电压，减小季节因素对地网安全性的影响，
必须采取有效的措施，在有限的地网面积范
围内降低接地电阻。
1 影响接地网接地电阻的主要因素
接地装置的接地电阻通常由3部分组
成： 电流经接地电极流人土壤后散流时的电
阻， 由土壤电阻率决定；接地电极与土壤接
触部分的电阻，与电极本身的形状和周围土
壤的结构有关；接地体本身的电阻。其中前
两部分的影响占90％左右，而对接地电阻影
响最大的是接地体周围土壤的导电性能、地
质结构等因素。因此，详细了解变电站所处
位置的地质结构和土壤性能十分重要。
影响土壤电阻率的主要因素有以下几点：
(1)土壤的基本成分。大多数地区土壤有
两层以上，也经常会遇到有含盐沉积物等特
殊地质构造，它们的电阻率各不相同且影响
总的土壤电阻率。通过测量，可以找出电阻
率沿土壤深度变化的趋势。
(2)土壤湿度的影响。水分低的土壤具有
较高的电阻率。含水量只有百分之几的变
化，都会使接地体的效果有明显的不同。当
含水量达到15％ 以上时土壤电阻率将产生明
显的变化。含水量达到35％时，土壤电阻率
将不再变化。
(3)离子生成物的含量。只有水分而不含
有可溶解的电解质，也不能提高土壤的电导
率。在降雨量大而土质疏松的地区，离子生
成物质有可能从土壤中流失，该部分的土壤
就具有很高的电阻率。
(4)土壤温度的影响。温度越低，土壤电
阻率就越高，当温度低于0℃时，将产生负温
度系数。因此，接地体必须深人冻土层以下，
否则在全年中接地电阻将发生很大变化。
2 降低接地电阻的方法
位于高土壤电阻率地区的变电站，若按
常规接地方法设计，接地电阻将很难满足规
范及安全运行要求，必须进行降阻改造。
2．1 物理降阻方法
(1)扩大水平接地网的面积，敷设引外接
地体。该方法综合造价高，处理难度大，不
易操作。
(2)深埋式接地。深层土壤的电阻系数是
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随着深度的增加而减少。但这一方法只适宜
于土层厚、含沙量高的地方， 而且施工困
难，土方量大，造价更高。
2．2 化学降阻方法
(1)采用化学降阻剂对接地体进行包裹，
降低接地体周围土壤的电阻率，增加接地体
的截面，但该方法的降阻效果不是很理想。
(2)使用高导活性离子接地单元，将电解
液倒人土壤，在土壤中形成导电良好的电解
离子土壤，增强接地体的集中散流能力。该
降阻方法虽然降阻效果明显，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。
2．3 采用三维立体接地网技术
由R=0．5p／ 可知，接地电阻的大小
与土壤电阻率成正比，与水平接地网边缘闭
合面积的大小成反比。也就是说当土壤电阻
率为一定值时， 降低接地电阻值需将接地网
的面积做得很大。但无论在城区还是在山
区，都不可能把接地网做得很大。因此，将
变电站的接地系统向纵深方向发展是解决高
土壤电阻率地区地网安全性的有效措施。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。90％ 的接地电阻一般都在
接地体周围半径6～10 m范围内。
单个深孔接地电阻的计算公式为：
R=(p／2~L)×In[2L×(1+2k)／r] (1)
式中：尺一接地电阻，Q；
fD一平均土壤电阻率，Q m；
一接地体长度，m；
r一接地体半径，m；
一系数(1 1．4之间)
根据式(1)可以得到：
(1)接地体的直径对深孑L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，既消除了深孔接地极的接触电阻，
又能改善深孑L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 工程实例
20O2— 2006年，1 10 kV诸暨应店、店
口、草塔、璜山等新建变电站采用三维立体
接地网技术对接地电阻进行了降阻施工，均
获得了成功。
这些变电站的共同特点是：面积小，一
般都在2 500～4 500 m2左右；土壤电阻率较
高，在250～500 Q ·m之间； 以水平接地网
为主，辅以2．5 m垂直接地极；降阻施工前，
各变电站的接地电阻均在1．0～1．2 Q之间，
与规程规范的要求(≤0．5 Q)差距较大。为确
保变电站的安全运行，必须对变电站的接地
系统进行降阻施工。
首先，对变电站所在的位置进行实地察
看，详细了解变电站所在位置的地质结构情
况，有无含水构造带存在，并对所在位置的
土壤电阻率进行多方向、多层次的测量，确
保测量的相对深度达到80m以上，对测得的
土壤电阻率进行分析、对比，并进行分层处
理，计算出等值电阻率。然后再进行接地电
阻计算，确定降阻施工方案。
对于上述几个变电站，采用在原有水平
接地网的外缘布置5—8个、深度为60～80 m
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78 应剑烈，等：高土壤电阻率地区110 kV变电站降低接地电阻措施 2008年第2期
的深孔接地井，并且在施工过程中不断进行
跟踪测量，将测量结果与计算值进行比较，
随时修正施工方案， 以获得最佳的降阻效
果。l1O kV应店变电站的接地电阻从改造前
的1．2 Q降至改造后的0．45 Q；110 kV草塔
变电站的接地电阻从改造前的1．0 Q 降至改
造后的0．48 Q；110 kV店口变电站的接地电
阻从改造前的0．85 Q降至改造后的0．37 Q；
l1O kV璜山变电站的接地电阻从改造前的1．2
Q降至改造后的0．49 Q，均满足了规程规范
及运行要求；施工一年后对上述变电站地网
接地电阻进行了复测，数据保持稳定。
实施降阻改造还有2个好处：一是降低
了地电位升(GPR)，从而降低了接触电压和跨
步电压；二是大部分故障电流通过垂直接地
深井流人大地，相应减少了水平导体的散流
量，因此地表面的水平方向电流密度也大大减
少，使水平方向的电场强度也大大降低。从而
有效改善了变电站接地系统的安全性能。
4 结论
(1)接地系统向纵深方向发展是提高高土
壤电阻率地区及城区变电站接地网安全性的
有效措施。
(2)增加垂直深孑L接地电极能有效降低变
电站接地系统的接地电阻， 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，深孑L接地电极的数量须经过认真
计算，严格控制。
(3)垂直深孔接地电极对降低接触电阻与
跨步电压具有显著的作用。
(4)垂直深孔接地电极能有效减小季节因
素对接地网安全性能的影响，确保变电站接
地网的稳定、可靠。
收稿日期：2007—10—15
作者简介：应剑烈(1972一)， 男， 浙江诸暨人， 工程师，
从事输变电工程项目建设与管理工作。
(本文编辑：陆 莹)
(上接第53页)
4 结语
供电企业优质服务绩效评价研究是改进
服务质量、制定服务策略的前提。本文所提
出的供电服务指标评价模型，突破了以往定
性评价为主的方式。模型不仅可用于评价供
电企业的总体服务质量状况，而且可用于评
价各项指标的水平。
构建评价体系时以下两个方面十分重要。
(1)保证评价的科学性和权威性。体系中
有些指标来自定量的数据统计，有些指标来
自专家定性评价。定量的数据必须保证准确
性和可靠性，定性的数据必须保证权威性，
尤其是评价专家的专业性和权威性。
(2)评价体系的持续改进。要进一步证明
研究结果的有效性，需要进行大量、反复的实
际样本的采集，应用该系统进行评价，在分析
评价结果的有效性、客观性和可靠性的基础
上，不断对系统不合理的地方予以改进、完
善，还需对作为参评对象的企业进行较长时期
的跟踪和反复评价。因此，该过程将是多次循
环、不断学习、逐步改善提高的过程。
参考文献：
【1] 许树柏．层次分析法原理【M】．天津： 天津大学出版
社， 1988．
[2】郭亚军．综合评价理论与方法【M】．北京：科学出版
社，2002．
收稿日期：2007—11—16
作者简介：章心涛(1973一)， 男，浙江诸暨人，大学本
科，高级政工师，从事电力营销管理工作的研究。
(本文编辑： 陆 莹)

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