丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站接地網(wǎng)設計

郭曉芳

摘 要：針對丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站的特點，提出采用外延法和電解離子接地極相結(jié)合的降阻方法。給出可利用的外延接地網(wǎng)區(qū)域和電解離子接地極的計算方法，為變電站的接地網(wǎng)設計提供參考。

關鍵詞：電解離子接地極；外延接地法；降阻

中圖分類號：TM83 文獻標識碼：B

1概述

接地網(wǎng)是保證變電站內(nèi)設備和人身安全的重要措施。電網(wǎng)容量持續(xù)增大導致入地短路電流大幅升高，而變電站占地面積卻越來越小，設計時很難將工頻接地電阻降低到規(guī)定范圍。特別是110kV高土壤電阻率變電站，一般占地面積僅為2500m2～3500m2左右，接地網(wǎng)的設計存在著許多困難。現(xiàn)已提出很多降阻方法，但在實際應用時，特別是在城市中心、丘陵、山區(qū)等土地資源緊缺匱乏的地方，這些方法均存在各自的局限性。本文主要結(jié)合一個110kV丘陵變電站接地網(wǎng)設計實例，給出一個簡單有效的降阻思路，以及利用外延接地網(wǎng)和電解離子接地極來降低接地電阻的計算方法，在丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站設計中具重要理論及實踐依據(jù)。

2 變電站接地網(wǎng)情況及存在問題簡介

2.1 變電站情況簡介

該變電站地處福州市晉安區(qū)某鎮(zhèn)，站址位于丘坡近坡腳處，為丘陵地貌。根據(jù)巖土勘察報告，地質(zhì)土壤主要為粉土、粘土和碎石。采用對稱四極電阻率測探方法，土壤電阻率鉆探的位置為圖1中測點1～6所示，實測的土壤電阻值見表1。

站址面積為2835 m2，變電站占地面積2223 m2。站區(qū)總長度為61.5m，寬度為46m，虛線部分為原設計接地網(wǎng)，長57m，寬37m，面積為2110m2。水平接地體采用60mm×6mm鍍鋅扁鋼，按5m×5m等間距鋪設，埋設深度為1.0m。

分析表中數(shù)據(jù)可知，該站的土壤大致可分為三層：當土壤深度小于1m時，土壤電阻率變化較大且不穩(wěn)定。當土壤深度在1m～10m時，電阻率在150Ω～250Ω，電阻率相對穩(wěn)定且阻值較低。當土壤深度大于20m時，平均電阻率大于500Ω。整個站區(qū)土壤電阻率呈現(xiàn)先降低后升高的規(guī)律，屬于典型的雙層高土壤電阻率變電站。

2.2 接地網(wǎng)存在的主要問題

本站最大入地故障電流，根據(jù)，工頻接地電阻才能符合要求。在地網(wǎng)施工結(jié)束后發(fā)現(xiàn)接地電阻實測值為5.7Ω，嚴重超過了目標值，不符合規(guī)范要求，因而必須進行降阻。

2.3 接地網(wǎng)電阻超標問題分析

經(jīng)過對施工現(xiàn)場勘察并結(jié)合實測數(shù)據(jù)分析，原接地網(wǎng)的設計及施工存在問題：

（1）由于站址地基一半回填，一半推山組成，原土與回填土難以親和，部分回填土含有較多碎石，且未夯實，造成接地網(wǎng)多處懸空，這是實測電阻率偏差的主要原因，也會降低接地網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（2）站區(qū)面積過于狹小，造成接地網(wǎng)的面積偏小，很難使接地電阻降到范圍之內(nèi)。

3 降阻方案設計與計算

3.1 降阻方案分析

常用的降阻措施主要有外延接地、深井接地、降阻劑、水下接地網(wǎng)、電解離子接地極等。

外延接地是通過擴大接地網(wǎng)的敷設面積，達到降阻的目的，這是規(guī)程推薦使用的最經(jīng)濟有效的方法，至今仍然是首選方式。它對站區(qū)周邊環(huán)境要求較高，考慮到本站地形為丘陵坡地，周邊是農(nóng)民的柑橘地，能夠敷設擴大接地網(wǎng)的面積有限，大面積的增加征地范圍顯然不可行。站區(qū)北面有一條小溪，底部大多為小鵝卵石和砂石，實測河邊的土壤電阻率反而較高，因此不考慮在水中敷設接地網(wǎng)。

深井接地適宜在深層土壤電阻率較低時采用，具備不需擴大征地范圍，可在原站內(nèi)施工完成，不與周邊居民發(fā)生糾紛的優(yōu)點。但在雙層高土壤電阻率的站區(qū)，這種方法是不經(jīng)濟的。

降阻劑是通過填充電阻率較低的材料達到降阻的目的，因其降阻效果會隨著土壤的干濕度變化而變化，對土壤產(chǎn)生腐蝕作用，污染環(huán)境，因此不優(yōu)先考慮。

電解離子接地極是利用電極內(nèi)部和外部填充材料的離子釋放效應，改造電極與周邊土壤的接觸環(huán)境，達到降阻的目的，具有施工簡單、工程量小、較經(jīng)濟等優(yōu)點。考慮本工程的實際施工進度，最終決定采用外延法和離子接地極的方法進行綜合降阻。

3.2 降阻方案確定及計算

3.2.1 外延接地區(qū)域的選擇

進站道路兩側(cè)、站區(qū)排水溝的兩側(cè)，以及站內(nèi)10kV電纜溝底部是可利用來進行外延接地網(wǎng)的敷設。選進站道路兩側(cè)做#1外延接地網(wǎng)，長為100m，寬為5m，面積為500m2，埋深為1.0m。選10kV出線方向電纜溝底部做#2外延接地網(wǎng)，長約89m，寬為10m，面積為890m2，埋深為2m。同時每隔一定距離打入垂直接地極以加強集中接地，外延接地網(wǎng)通過兩條水平接地體與原站內(nèi)接地網(wǎng)可靠連接。

3.2.2 長離子接地極降阻計算

4結(jié)論

通過本工程的接地網(wǎng)設計可以得出以下結(jié)論：

（1）當變電站地網(wǎng)面積有限時，可充分利用進站道路、電纜溝、排水溝底部等進行接地網(wǎng)的外延降阻設計，該方法適用于大部分變電站，且經(jīng)濟可行；（2）當常規(guī)的降阻措施不能滿足接地電阻要求時，采用埋設電解離子接地極的方法可以有效降低其接地阻抗，達到了預期止其缺點是需要長期的運行經(jīng)驗來檢驗其維護周期和使用壽命。

參考文獻

[1]DL/T621-1997，交流電氣裝置的接地[S].北京：中國電力出版社，1997.

[2]李景祿.特殊場所的接地設計和降阻措施[J].電力科學與技術學報，2007（03）：57-63.

[3]李景祿，鄭瑞臣.關于接地工程中若干問題的分析和討論[J].高電壓技術，2006（06）：122-124.

[4]王希，王妲.“IEA系統(tǒng)”在緬甸太平江一級水電站接地網(wǎng)改造中的應用[J].水利規(guī)劃與設計，2013（10）：46-49.

[5]陳智，黃薔.llOkV變電站接地改造分析與探討[J].變壓器，2013（05）：67-70.endprint

摘 要：針對丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站的特點，提出采用外延法和電解離子接地極相結(jié)合的降阻方法。給出可利用的外延接地網(wǎng)區(qū)域和電解離子接地極的計算方法，為變電站的接地網(wǎng)設計提供參考。

關鍵詞：電解離子接地極；外延接地法；降阻

中圖分類號：TM83 文獻標識碼：B

1概述

接地網(wǎng)是保證變電站內(nèi)設備和人身安全的重要措施。電網(wǎng)容量持續(xù)增大導致入地短路電流大幅升高，而變電站占地面積卻越來越小，設計時很難將工頻接地電阻降低到規(guī)定范圍。特別是110kV高土壤電阻率變電站，一般占地面積僅為2500m2～3500m2左右，接地網(wǎng)的設計存在著許多困難。現(xiàn)已提出很多降阻方法，但在實際應用時，特別是在城市中心、丘陵、山區(qū)等土地資源緊缺匱乏的地方，這些方法均存在各自的局限性。本文主要結(jié)合一個110kV丘陵變電站接地網(wǎng)設計實例，給出一個簡單有效的降阻思路，以及利用外延接地網(wǎng)和電解離子接地極來降低接地電阻的計算方法，在丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站設計中具重要理論及實踐依據(jù)。

2 變電站接地網(wǎng)情況及存在問題簡介

2.1 變電站情況簡介

該變電站地處福州市晉安區(qū)某鎮(zhèn)，站址位于丘坡近坡腳處，為丘陵地貌。根據(jù)巖土勘察報告，地質(zhì)土壤主要為粉土、粘土和碎石。采用對稱四極電阻率測探方法，土壤電阻率鉆探的位置為圖1中測點1～6所示，實測的土壤電阻值見表1。

站址面積為2835 m2，變電站占地面積2223 m2。站區(qū)總長度為61.5m，寬度為46m，虛線部分為原設計接地網(wǎng)，長57m，寬37m，面積為2110m2。水平接地體采用60mm×6mm鍍鋅扁鋼，按5m×5m等間距鋪設，埋設深度為1.0m。

分析表中數(shù)據(jù)可知，該站的土壤大致可分為三層：當土壤深度小于1m時，土壤電阻率變化較大且不穩(wěn)定。當土壤深度在1m～10m時，電阻率在150Ω～250Ω，電阻率相對穩(wěn)定且阻值較低。當土壤深度大于20m時，平均電阻率大于500Ω。整個站區(qū)土壤電阻率呈現(xiàn)先降低后升高的規(guī)律，屬于典型的雙層高土壤電阻率變電站。

2.2 接地網(wǎng)存在的主要問題

本站最大入地故障電流，根據(jù)，工頻接地電阻才能符合要求。在地網(wǎng)施工結(jié)束后發(fā)現(xiàn)接地電阻實測值為5.7Ω，嚴重超過了目標值，不符合規(guī)范要求，因而必須進行降阻。

2.3 接地網(wǎng)電阻超標問題分析

經(jīng)過對施工現(xiàn)場勘察并結(jié)合實測數(shù)據(jù)分析，原接地網(wǎng)的設計及施工存在問題：

（1）由于站址地基一半回填，一半推山組成，原土與回填土難以親和，部分回填土含有較多碎石，且未夯實，造成接地網(wǎng)多處懸空，這是實測電阻率偏差的主要原因，也會降低接地網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（2）站區(qū)面積過于狹小，造成接地網(wǎng)的面積偏小，很難使接地電阻降到范圍之內(nèi)。

3 降阻方案設計與計算

3.1 降阻方案分析

常用的降阻措施主要有外延接地、深井接地、降阻劑、水下接地網(wǎng)、電解離子接地極等。

外延接地是通過擴大接地網(wǎng)的敷設面積，達到降阻的目的，這是規(guī)程推薦使用的最經(jīng)濟有效的方法，至今仍然是首選方式。它對站區(qū)周邊環(huán)境要求較高，考慮到本站地形為丘陵坡地，周邊是農(nóng)民的柑橘地，能夠敷設擴大接地網(wǎng)的面積有限，大面積的增加征地范圍顯然不可行。站區(qū)北面有一條小溪，底部大多為小鵝卵石和砂石，實測河邊的土壤電阻率反而較高，因此不考慮在水中敷設接地網(wǎng)。

深井接地適宜在深層土壤電阻率較低時采用，具備不需擴大征地范圍，可在原站內(nèi)施工完成，不與周邊居民發(fā)生糾紛的優(yōu)點。但在雙層高土壤電阻率的站區(qū)，這種方法是不經(jīng)濟的。

降阻劑是通過填充電阻率較低的材料達到降阻的目的，因其降阻效果會隨著土壤的干濕度變化而變化，對土壤產(chǎn)生腐蝕作用，污染環(huán)境，因此不優(yōu)先考慮。

電解離子接地極是利用電極內(nèi)部和外部填充材料的離子釋放效應，改造電極與周邊土壤的接觸環(huán)境，達到降阻的目的，具有施工簡單、工程量小、較經(jīng)濟等優(yōu)點。考慮本工程的實際施工進度，最終決定采用外延法和離子接地極的方法進行綜合降阻。

3.2 降阻方案確定及計算

3.2.1 外延接地區(qū)域的選擇

進站道路兩側(cè)、站區(qū)排水溝的兩側(cè)，以及站內(nèi)10kV電纜溝底部是可利用來進行外延接地網(wǎng)的敷設。選進站道路兩側(cè)做#1外延接地網(wǎng)，長為100m，寬為5m，面積為500m2，埋深為1.0m。選10kV出線方向電纜溝底部做#2外延接地網(wǎng)，長約89m，寬為10m，面積為890m2，埋深為2m。同時每隔一定距離打入垂直接地極以加強集中接地，外延接地網(wǎng)通過兩條水平接地體與原站內(nèi)接地網(wǎng)可靠連接。

3.2.2 長離子接地極降阻計算

4結(jié)論

通過本工程的接地網(wǎng)設計可以得出以下結(jié)論：

（1）當變電站地網(wǎng)面積有限時，可充分利用進站道路、電纜溝、排水溝底部等進行接地網(wǎng)的外延降阻設計，該方法適用于大部分變電站，且經(jīng)濟可行；（2）當常規(guī)的降阻措施不能滿足接地電阻要求時，采用埋設電解離子接地極的方法可以有效降低其接地阻抗，達到了預期止其缺點是需要長期的運行經(jīng)驗來檢驗其維護周期和使用壽命。

參考文獻

[1]DL/T621-1997，交流電氣裝置的接地[S].北京：中國電力出版社，1997.

[2]李景祿.特殊場所的接地設計和降阻措施[J].電力科學與技術學報，2007（03）：57-63.

[3]李景祿，鄭瑞臣.關于接地工程中若干問題的分析和討論[J].高電壓技術，2006（06）：122-124.

[4]王希，王妲.“IEA系統(tǒng)”在緬甸太平江一級水電站接地網(wǎng)改造中的應用[J].水利規(guī)劃與設計，2013（10）：46-49.

[5]陳智，黃薔.llOkV變電站接地改造分析與探討[J].變壓器，2013（05）：67-70.endprint

摘 要：針對丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站的特點，提出采用外延法和電解離子接地極相結(jié)合的降阻方法。給出可利用的外延接地網(wǎng)區(qū)域和電解離子接地極的計算方法，為變電站的接地網(wǎng)設計提供參考。

關鍵詞：電解離子接地極；外延接地法；降阻

中圖分類號：TM83 文獻標識碼：B

1概述

接地網(wǎng)是保證變電站內(nèi)設備和人身安全的重要措施。電網(wǎng)容量持續(xù)增大導致入地短路電流大幅升高，而變電站占地面積卻越來越小，設計時很難將工頻接地電阻降低到規(guī)定范圍。特別是110kV高土壤電阻率變電站，一般占地面積僅為2500m2～3500m2左右，接地網(wǎng)的設計存在著許多困難。現(xiàn)已提出很多降阻方法，但在實際應用時，特別是在城市中心、丘陵、山區(qū)等土地資源緊缺匱乏的地方，這些方法均存在各自的局限性。本文主要結(jié)合一個110kV丘陵變電站接地網(wǎng)設計實例，給出一個簡單有效的降阻思路，以及利用外延接地網(wǎng)和電解離子接地極來降低接地電阻的計算方法，在丘陵地區(qū)高土壤電阻率變電站設計中具重要理論及實踐依據(jù)。

2 變電站接地網(wǎng)情況及存在問題簡介

2.1 變電站情況簡介

該變電站地處福州市晉安區(qū)某鎮(zhèn)，站址位于丘坡近坡腳處，為丘陵地貌。根據(jù)巖土勘察報告，地質(zhì)土壤主要為粉土、粘土和碎石。采用對稱四極電阻率測探方法，土壤電阻率鉆探的位置為圖1中測點1～6所示，實測的土壤電阻值見表1。

站址面積為2835 m2，變電站占地面積2223 m2。站區(qū)總長度為61.5m，寬度為46m，虛線部分為原設計接地網(wǎng)，長57m，寬37m，面積為2110m2。水平接地體采用60mm×6mm鍍鋅扁鋼，按5m×5m等間距鋪設，埋設深度為1.0m。

分析表中數(shù)據(jù)可知，該站的土壤大致可分為三層：當土壤深度小于1m時，土壤電阻率變化較大且不穩(wěn)定。當土壤深度在1m～10m時，電阻率在150Ω～250Ω，電阻率相對穩(wěn)定且阻值較低。當土壤深度大于20m時，平均電阻率大于500Ω。整個站區(qū)土壤電阻率呈現(xiàn)先降低后升高的規(guī)律，屬于典型的雙層高土壤電阻率變電站。

2.2 接地網(wǎng)存在的主要問題

本站最大入地故障電流，根據(jù)，工頻接地電阻才能符合要求。在地網(wǎng)施工結(jié)束后發(fā)現(xiàn)接地電阻實測值為5.7Ω，嚴重超過了目標值，不符合規(guī)范要求，因而必須進行降阻。

2.3 接地網(wǎng)電阻超標問題分析

經(jīng)過對施工現(xiàn)場勘察并結(jié)合實測數(shù)據(jù)分析，原接地網(wǎng)的設計及施工存在問題：

（1）由于站址地基一半回填，一半推山組成，原土與回填土難以親和，部分回填土含有較多碎石，且未夯實，造成接地網(wǎng)多處懸空，這是實測電阻率偏差的主要原因，也會降低接地網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（2）站區(qū)面積過于狹小，造成接地網(wǎng)的面積偏小，很難使接地電阻降到范圍之內(nèi)。

3 降阻方案設計與計算

3.1 降阻方案分析

常用的降阻措施主要有外延接地、深井接地、降阻劑、水下接地網(wǎng)、電解離子接地極等。

外延接地是通過擴大接地網(wǎng)的敷設面積，達到降阻的目的，這是規(guī)程推薦使用的最經(jīng)濟有效的方法，至今仍然是首選方式。它對站區(qū)周邊環(huán)境要求較高，考慮到本站地形為丘陵坡地，周邊是農(nóng)民的柑橘地，能夠敷設擴大接地網(wǎng)的面積有限，大面積的增加征地范圍顯然不可行。站區(qū)北面有一條小溪，底部大多為小鵝卵石和砂石，實測河邊的土壤電阻率反而較高，因此不考慮在水中敷設接地網(wǎng)。

深井接地適宜在深層土壤電阻率較低時采用，具備不需擴大征地范圍，可在原站內(nèi)施工完成，不與周邊居民發(fā)生糾紛的優(yōu)點。但在雙層高土壤電阻率的站區(qū)，這種方法是不經(jīng)濟的。

降阻劑是通過填充電阻率較低的材料達到降阻的目的，因其降阻效果會隨著土壤的干濕度變化而變化，對土壤產(chǎn)生腐蝕作用，污染環(huán)境，因此不優(yōu)先考慮。

電解離子接地極是利用電極內(nèi)部和外部填充材料的離子釋放效應，改造電極與周邊土壤的接觸環(huán)境，達到降阻的目的，具有施工簡單、工程量小、較經(jīng)濟等優(yōu)點。考慮本工程的實際施工進度，最終決定采用外延法和離子接地極的方法進行綜合降阻。

3.2 降阻方案確定及計算

3.2.1 外延接地區(qū)域的選擇

進站道路兩側(cè)、站區(qū)排水溝的兩側(cè)，以及站內(nèi)10kV電纜溝底部是可利用來進行外延接地網(wǎng)的敷設。選進站道路兩側(cè)做#1外延接地網(wǎng)，長為100m，寬為5m，面積為500m2，埋深為1.0m。選10kV出線方向電纜溝底部做#2外延接地網(wǎng)，長約89m，寬為10m，面積為890m2，埋深為2m。同時每隔一定距離打入垂直接地極以加強集中接地，外延接地網(wǎng)通過兩條水平接地體與原站內(nèi)接地網(wǎng)可靠連接。

3.2.2 長離子接地極降阻計算

4結(jié)論

通過本工程的接地網(wǎng)設計可以得出以下結(jié)論：

（1）當變電站地網(wǎng)面積有限時，可充分利用進站道路、電纜溝、排水溝底部等進行接地網(wǎng)的外延降阻設計，該方法適用于大部分變電站，且經(jīng)濟可行；（2）當常規(guī)的降阻措施不能滿足接地電阻要求時，采用埋設電解離子接地極的方法可以有效降低其接地阻抗，達到了預期止其缺點是需要長期的運行經(jīng)驗來檢驗其維護周期和使用壽命。

參考文獻

[1]DL/T621-1997，交流電氣裝置的接地[S].北京：中國電力出版社，1997.

[2]李景祿.特殊場所的接地設計和降阻措施[J].電力科學與技術學報，2007（03）：57-63.

[3]李景祿，鄭瑞臣.關于接地工程中若干問題的分析和討論[J].高電壓技術，2006（06）：122-124.

[4]王希，王妲.“IEA系統(tǒng)”在緬甸太平江一級水電站接地網(wǎng)改造中的應用[J].水利規(guī)劃與設計，2013（10）：46-49.

[5]陳智，黃薔.llOkV變電站接地改造分析與探討[J].變壓器，2013（05）：67-70.endprint