第３０卷第５期　２０１　１年１０月　

红水河　

ＨｏｎｇＳｈｕｉ　Ｒｉｖｅｒ　Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．５　

Ｏｃｔ．２０１　１　

影响变电站接地电阻的因素和接地降阻的措施　黎丽　（广西泰能工程咨询有限公司，广西南宁５３００２２）　摘要：变电站接地电阻是否达标直接影响到工程项目的投运，文章通过分析影响变电站接地电阻的因素，总结常　用的变电站接地降阻措施，并通过实际案例进行了分析，对类似工程如何合理选择降阻措施提供了参考。　关键字：接地电阻；变电站；土壤电阻率；降阻措施　中图分类号：ＴＭ７２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０１Ｉ）０５—０１１９—０４　

１前言　接地极或自然接地体的对地电阻和接地线电阻　的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数　值等于接地装置对地电压与通过接地极流人地中电　流的比值。按通过接地极流人地中工频交流电流求　得的电阻，称为工频接地电阻；按通过接地极流人地　中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻。　本文主要论述的是变电站的工频接地电阻。　随着城镇的发展建设，土地资源越来越紧张，而　地质条件较好的土地越来越少，变电站选址征地尤　为困难。变电站主接地网的接地电阻的大小，受到　地质结构、施工方法、设计方案等条件的影响，由于　它的大小关系到设备和人身的安全，故变电站投入　运行的条件之一，便是接地电阻值达到相关规程规　范要求。接地电阻值越大，当系统发生接地时，施加　在设备上的电压会越高，容易引起设备绝缘破坏、保　护误动及运行巡视人员的人身安全事故。　２影响变电站接地电阻的因素及接地　电阻计算　变电站接地网接地电阻受土质、天气条件、地网　接地体长度、接地极数量、深度、材质、接地体形状、　地网结构等多个因素影响。　根据地质报告中土壤电阻率测量成果，对变电　站多点的土壤电阻率进行加权平均，并考虑季节系　数（一般取１．３～１．５），得出变电站的综合平均土壤电　

阻率，考虑各种因素和系数的影响，计算理论接地电　阻值，具体计算如下：　１　１＋４．６—　—　

Ｒ￣－０－２１３　（１档）＋　（ｎ　铷）（２）Ｓ　“　、　

。　＝（３ｌｎ　。。　）　（３）　Ｒｗ＝ａ１ｘＲ。　（４）　式中　Ｗ＿—　意形状＿边纺闭合按弛网的接地电阻，Ｑ；　ｈ——水平接地极的埋深，ｍ；　ｓ——变电站接地网总面积，ｍ　；　Ｐ——变电站的综合平均土壤电阻率，Ｑ・ｍ；　ｚ——水平接地极总长度，ｍ；　ｄ——水平接地极的直径或等效直径，ｍ　

—接地网的外缘边线总长度，ｍ；　Ｒ　—等值（即等面积、等水平接地极总长度）　方形接地网的接地电阻，ｎ。　根据《交流电气装置的接地》有效接地系统和低　电阻接地系统中发电厂、变电站保护接地电阻宜符　合下式要求：　Ｒ≥＿２０００　（５）　

式中Ｒ——考虑季节变化的最大接地电阻，Ｑ；　卜—一流经接地装置的入地短路电流。　式（５）中计算用流经接地装置的入地短路电流，　

收稿日期：２０１１－－０８—１５；修回日期：２０１１－０８—１７　作者简介：黎丽（１９８５一），女，广西容县人，助理工程师，工学学士，主要从事输变电工程接入系统及变电一次部分设计，Ｅ－ｍａｉｌ：　

ｍ￣．

１ｉｌｙ０３０３＠１６３．ｃｏｒｎ。　

１１９　红水河２０１　１年第５期　采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流入地中　的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按５～１Ｏ　年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统　中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中　分走的接地短路电流。此外还需进行接触和跨步电　势的校验，提高接触电势和跨步电势允许值最有效　的办法就是增大地表的土壤电阻率，如在采用碎石、　沥青、混凝土地面等，这与接地电阻的要求较小的土　壤电阻率是背离的，故进行变电站接地降阻时，需进　行权衡和经济比较。接触电势和跨步电势所要求的　接地电阻计算参见《交流电气装置的接地》，本文不　展开讨论。　３变电站接地电阻的降阻措施　由于降低接地电阻的费用较高，统一要求所有　变电站接地电阻都降到Ｏ．５　Ｑ显然不科学，目前各　地区有不同要求，如云南电网公司要求变电站接地　电阻小于０．５　１２，广西电网公司的有关文件要求变　电站接地电阻在满足接触和跨步电势的前提下不宜　大于１．０　Ｑ。以下列举了几种工程上用到的降阻措　施。　（１）更换土壤。采用电阻率较低的土壤（如：粘　土、黑土及砂质粘土等）替换原有电阻率较高的土　壤，置换范围在接地体周围０．５　ｍ以内和接地体的　１／３处。这种取土置换方法对人力和工时耗费都较　大，但效果较为明显，且对变电站场地无污染，具体　案例可见云南安宁１　１０　ｋＶ武家庄变电站。　（２）利用物理型降阻剂。在接地极周围敷设了　降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与其　周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一　定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面　积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显　著。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方　法。不同土壤电阻率降阻率．，７参考取值范围详见表　１。具体案例可见广西玉林２２０　ｋＶ力园变电站。　表１降阻率　参考取值范围（降阻剂厂家提供的参数）表　土壤电阻率　ｐ￣５００　５ＯＯ　≤１０００　１０００￣３０００　ｐ＞３０００　Ｑ・ｍ　降阻率叼，　３　４Ｏ　４０—５Ｏ　５　刁Ｏ　７０—９０　％　（３）当地下较深处的土壤电阻率较低时可以采用　深井接地。用钻机钻孔（也可利用勘探钻孔），把钢管　１２０　接地极打人井孔内，井深由计算确定，并向钢管内和　井内灌注降阻剂，具体案例可见云南安宁ｌｌ０　ｋｖ武　家庄变电站。　（４）在变电站站外征地困难时，可考虑采用斜　井。采用导航钻首先由站内向下一定角度斜钻，避开　挡墙基础，至站外后改为水平圆弧方向沿土壤基层　分界层钻进约一定距离后（一般为斜井的长度）露出　地面。在出口处采用热镀锌扁钢与钻头连接后再从　地中引回站内，回拉过程灌注降阻剂；灌注满后由端　头采用钢管往斜井内继续加压灌浆。具体案例可见　广西柳城２２０　ｋＶ里明变电站。　（５）当在发电厂、变电所２　０００　ｍ以内有较低　电阻率的土壤时可考虑采用扩大地网或外引接地　极。如接地装置附近有导电良好及不结冰的河流湖　泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接　接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接　地极长度不宜超过１００　ｍ，而且断面必须足够大。具　体案例可见广西来宾市２２０　ｋＶ贡模变电站　（６）其他措施：如电解地极、接地模块、深埋接　地极、利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介　质、采取伸长水平接地体、采取污水引入、双层接地　网和水下地网等等。　

４具体案例分析’　结合４个工佶勘Ｉ，分另　Ｊ介绍了所采用的降阻飚沲。　４．１广西来宾市２２ＯｋＶ贡模变电站　２２０　ｋＶ贡模变电站于２００９年４月份投运，在　施工过程中，施工单位按设计图纸方案，全站主接地　网敷设７０ｔ物理型降阻剂后，在站内敷设１Ｏ口接　地深井进行接地电阻的处理，经过测试，变电站接地　电阻为１．５６　Ｑ，不满足计算要求达到的０．９２　Ｑ，变　电站内已无场地满足实施相关降阻措施的要求，只　能考虑在站址周边进行处理。站址位于红水河边，以　石头为主，土壤电阻率不高却是因为水分含量较多，　经现场实地勘察２２０　ｋＶ配电装置出线侧站外距围　墙约５０　ｍ处有一块低洼平地，目前没有使用，不同　深度土壤的电阻率值（Ｑ・ｍ）约为：５　ｍ层为６７，１０　ｍ　层为１３８，２０　ｍ层为２８０，３０　ｍ层为４３３，可在该处　做一个约４０　ｍｘ４０　ｍ范围大小的接地网，再从变电　站２２０　ｋＶ配电装置出线侧围墙内，分别引接４根热　镀锌接地扁钢至该地网，新建接地网及外引的扁钢　均包裹降阻剂。敷设完水平地网后，进行接地电阻测　黎丽：影响变电站接地电阻的因素和接地降阻的措施　量，做法参见图１。　

图１　２２０ｋＶ贡模变电站接地网改造示意图　经以上降阻措施后，２２０　ｋＶ贡模变电站工频接　地电阻为０．９１４　Ｑ，满足小于０．９２　Ｑ、相关规程规范　及广西电网公司反事故措施的要求。　４．２广西柳城２２０ｋＶ里明变电站　２２０　ｋＶ里明变电站于２０１０年１０月份投运，经　测试，变电站土壤电阻率范围值为１５５—８７２　Ｑ・ｍ，　经计算水平接地网的工频接地电阻值需小于０．８９　Ｑ，　实测值为１．１３９　Ｑ，不满足要求，故需进行降阻，由于　此时变电站水平接地网已包裹共４５　ｔ降阻剂和敷设　８　Ｅｌ深井接地极，站内已无空间能继续完成降阻措　施，只能考虑在站外，进站道路较短，且站区周围已　被各回路出线塔包围，故考虑采用斜井方案，既可避　免产生土地征用或青苗赔偿等费用及纠纷，也不会　破坏线路出线塔的基础及接地网。　按照规程中水平接地极公式进行计算，如下所　示：　

肛　（ｈ寺　）　其中：Ａ＝Ｏ．６；／＝２００　ｍ（斜井长度）；＾＝５　ｍ（地极埋　深）；ｄ－Ｏ．１　ｍ２（地极所占面积）。　计算可得斜井的电阻为　斜＝Ｏ．００８５　Ｐ，根据土　壤电阻率勘察数据，考虑季节系数ｌＩ３，土壤电阻率　取３９０　Ｑ・ｍ，则单个２００　ｍ的斜井电阻值：　Ｒ斜＝Ｏ．００８５　ｐ＝０．００８５ｘ３９０＝３．３　１５　Ｑ　两个斜井并联电阻值为：　Ｒ并＝争＝３．３１５／２＝１．６５７５　ｌ＇ｌ　

两个斜井与主地网并联电阻值为：　Ⅱ１　×　１　

Ｒ并。Ｒ原　＝—＿－　—＿　一×　＝ｏ．８４４　Ｑ　上　．　１　Ｕ．石　１．６５７５。１．１３９　

即通过钻两口２００　ｍ的斜井与主地网并联后理　论计算值为０．８４４　Ｑ，可满足小于０．８９　Ｑ的设计要　求。经以上降阻措施后，２２０　ｋＶ里明变电站实测接　地电阻值为０．８５　Ｑ，满足相关规程规范及广西电网　公司反事故措施的要求。　４．３广西玉林２２０　ｋＶ力园变电站　２２０　ｋＶ力园变电站于２０１０年６月份投运，经　计算，该变电站接地装置接地电阻计算要求小于　１．Ｏ，计算工频接地电阻为２．３４，故需要采取降阻措　施，由于该站地质条件较好，直接采用物理型降阻剂　进行降阻，最外围的水平接地体需降阻剂３０　ｋｇ／ｍ，　站区内接地网网格中每隔两根水平接地极敷降阻　剂，用量为１２　ｋｇ／ｍ，最终测试，变电站工频接地电阻　为０．５１６４　１＂１，满足相关规程规范及广西电网公司反　事故措施的要求。　４．４云南安宁１１０　ｋＶ武家庄变电站　１１０　ｋＶ武家庄变电站于２０１１年５月投运，由　于武家庄变电站站址以中风化岩石为主，大部分强　风化基岩裸露，站区土壤电阻率不均匀，分布在　１８７～７３５　Ｑ・ｍ，在换掉水平接地体包裹的土壤为电　阻率小于１００　Ｑ・ｍ的红粘土后，经测试，站内接地　电阻为０．７７　Ｑ，远小于未换土前的模拟计算值２．４　Ｑ，由于仍未达到小于Ｏ．５　Ｑ的要求，需继续进行降　阻，该变电站面积较小，现场无多余的场地扩大地网　面积，考虑浅层土壤电阻率较低，最经济实用的是在　变电站围墙范围内打６　Ｉｎ深的深井，使深井接地体　保持在土壤电阻率较低的这一层里，再采用电阻率　较低的材料物理高效降阻剂压力灌注到接地深井　内。　具体实施方案为：在变电站内四周围墙，距围墙　不小于１　ｍ的地方，依据现场钻机安装难易程度设　置１８口ｑ￣１５０ｍｍ×６ｍ深井接地体，每口深井接地　体之间相距在不小于１５　ｍ。深井内垂直安装　４巧０　ｍｍ×５　ｍｍ×６ｍ热镀锌钢管做地极接地体，　深井内采用压力灌浆工艺灌注ｌ　ｔ长效环保物理防　腐高效降阻剂，深井接地体间距的布置合理，垂直接　地体间的屏蔽作用较小，可最大限度地利用现有地