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變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施

文檔作者：周勇文檔來源：眉山多能電力設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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上海電器技術(shù)(2009№．3) 變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施·技了Ic專題
變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因
及降低接地電阻的措施
周 勇 眉山多能電力設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司
摘要： 接地網(wǎng)是維護變電站安全、可靠運行的根本保證和重要措施。文章闡述了變電站土壤電阻率偏高、無具
體勘探測量、測量值不可信、訊息工期不細致等接地網(wǎng)電阻偏高的原因，提出了引外接地、深井接地、放置電角電
極、換地等降低接地電阻的主要措施。
關(guān)鍵詞： 變電站接地網(wǎng)接地電阻措施
Causes for High Resistance of Substation G rounding G rids
and Measures to Reduce Grounding Resistance
Zhou Yong
Meishan Multi—potent Power Design and Consultation Corporation Ltd．
Abstract：The grounding d is the basic guarantee and an important measure to maintain safe and reliable operation of
substations．This thesis expounded the causes for the high resistance of substation grounding ds and presented the main
measures to reduce grounding resistance．
Keywords：substation grounding grid grounding resistance measure
0 前言
變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高、低壓電氣
設(shè)備的接地線，低壓用電系統(tǒng)接地，電纜屏蔽接地，
通信、計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地，以及變電站維護檢
修時的一些臨時接地。如果接地電阻較大，在發(fā)生
系統(tǒng)接地故障或其他大電流入地時，可能會使地電
位異常升高，造成接地系統(tǒng)電位分布不均，局部電位
超過規(guī)定的安全值，輕則導(dǎo)致監(jiān)測或控制設(shè)備發(fā)生
誤動作或拒動，重則破壞監(jiān)測設(shè)備而擴大事故，帶來
經(jīng)濟損失和社會影響。
一28一
由于接地電阻對接地網(wǎng)的安全起著非常重要的
作用，故接地電阻的大小是安全接地的重要技術(shù)指
標(biāo)。最近幾年建設(shè)的變電站工程中，多次出現(xiàn)了接
地電阻不能滿足設(shè)計要求的問題，造成接地網(wǎng)需要
重復(fù)返工，影響了變電站正常的施工進度。采取各
種輔助降阻措施，降低接地電阻，使接地網(wǎng)達到安全
運行的要求，是變電站接地問題中一個重要的環(huán)節(jié)。
1 變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因
1．1 土壤電阻率偏高
由于干旱地區(qū)、沙石土層等相當(dāng)干燥，而大地導(dǎo)
技了lc毫題·變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施 上海電器技術(shù)(2009№．3)
電基本是靠離子導(dǎo)電，故干燥的土壤電阻率偏高，特
別是山區(qū)，土壤電阻率偏高，對系統(tǒng)接地電阻影響
較大。
1．2 沒有具體勘探測量
有的變電站在設(shè)計接地時，是根據(jù)地質(zhì)資料來
查找設(shè)計手冊所對應(yīng)的土壤電阻率。但是，場地不
同點的土壤電阻率會有偏差；同種土壤的電阻率也
會存在一定的差異，特別是南北方同種土壤之間差
別很大，會造成很大的誤差，也不應(yīng)再使用。
1．3 測量值不可信
設(shè)計人員一般會在現(xiàn)場采用四極法測量原土層
的土壤電阻率。此法雖然符合設(shè)計規(guī)范要求，也比
較科學(xué)、準(zhǔn)確，但是四極法是屬于在場地中抽樣測
量，而在接地網(wǎng)埋設(shè)處地質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)斷層，地電阻率
是不均勻的，山坡地形還需要在不同的方位、不同的
方向進行測量，找出沿橫向、縱向和不同深層的土壤
電阻率。最好的提高土壤電阻率測量精度的處理方
案是：在今后的變電站初步設(shè)計階段的地質(zhì)勘察中，
增加土壤電阻率測量的內(nèi)容。由于地質(zhì)勘察要求的
站址勘探孔通常有幾十個，勘測的巖芯有幾十米深，
根據(jù)多根巖芯的土壤進行的測量值是十分精確和可
信的。
1．4 施工不細致
對于不同地區(qū)變電站的接地來說，不僅精心設(shè)
計重要，嚴(yán)格施工更重要。因為對于地形復(fù)雜，特別
是位于巖石區(qū)的變電站，接地網(wǎng)水平接地溝槽的開
挖和垂直接地極的打人都十分困難。而接地工程又
屬于隱蔽工程，如施工過程中不能實行全過程的技
術(shù)監(jiān)督和必要的監(jiān)理，就可能出現(xiàn)問題，如：
1)沒有在原土層上施工，而是回填了一部分回
填土后再施工。
2)下層地網(wǎng)引出至上層地網(wǎng)的連接點沒有全
部引出，或者是引出后沒有作好標(biāo)記，導(dǎo)致下層地網(wǎng)
沒有與上層地網(wǎng)有效連接，失去下層地網(wǎng)應(yīng)有的作
用
3)回填使用了部分建筑垃圾、大塊的沙石等材料，
而沒有用細土回填，分層進行夯實。
4)接地網(wǎng)在土建施工過程中遭遇比較嚴(yán)重的
破壞，導(dǎo)致全站接地網(wǎng)各處的接地電阻測量值有巨
大的差異。
1．5 運行過程中產(chǎn)生變化
有些接地裝置在建成初期是合格的，但經(jīng)一定
的運行周期后，接地電阻就會變大。除了上述介紹
的由于施工時留下的隱患外，還有一些問題也應(yīng)值
得注意：
1)由于接地體的腐蝕，使接地體與周圍土壤
的接觸電阻變大，特別是在山區(qū)酸性土壤中，接地體
的腐蝕速度相當(dāng)快，造成一部分接地體脫離接地
裝置；
2)在接地引下線與接地裝置的連接部分，因銹
蝕而使電阻變大或形成開路；
3)接地引下線、接地極受外力破壞而損壞等。
2 降低接地電阻的方法
當(dāng)主接地網(wǎng)的接地電阻不能滿足要求時，通常
需要采取降阻措施。目前，常用的降阻措施有引外
接地、人工降阻、深井接地、電解接地、爆破接地等，
各種降阻措施分析比較如下。
2．1 引外接地
在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)變電站主接地網(wǎng)的接
地電阻難以滿足要求，且附近有可設(shè)置人工接地裝
置的低土壤電阻率地區(qū)或水源時，可以采取引外接
地的措施 以降低接地電阻，但應(yīng)考慮占地面積和農(nóng)
田恢復(fù)的難度。
在選擇埋設(shè)地點時，應(yīng)考慮：選擇地下水較豐富
及地下水位較高的地方；接地網(wǎng)附近如有金屬礦體
的，則可將接地體插入礦體，利用礦體來延長或擴大
人工接地體的幾何尺寸。
2．2 深井接地
由變電站外延接地線((40×4)Inm的鍍鋅扁
一29—
上海電器技術(shù)(2009№ ．3) 變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施·技市毫題
鋼)，在進線塔下端打有一口約200 m超深接地井，
用鉆機鉆孔，把直徑100 mm的鍍鋅鋼管接地極打
人井孔內(nèi)，并向鋼管內(nèi)和井內(nèi)灌注泥漿。此法經(jīng)過
工程實際測量，系統(tǒng)接地電阻為0．442 Q，符合設(shè)計
要求，且效果很好。
與其他輔助降阻措施相比，深井接地法的優(yōu)點
有：大大降低了接地電阻；減少變電站占用地表面
積，是改造優(yōu)化的最好方法；設(shè)計壽命可以非常長，
設(shè)計裕度非常大；深層的土壤電阻率不受氣候、季節(jié)
影響，數(shù)值穩(wěn)定。所以，接地電阻值也不會隨氣候、
季節(jié)變化，這是深井接地最大的優(yōu)點。
2．3 放置電解地極(與電解接地可能相同)
對于高土壤電阻率地區(qū)，要降低變電站地網(wǎng)的
接地電阻是比較困難的，故在設(shè)計或改造地網(wǎng)時以
降低其接地電阻時常常會遇到的問題。在眉山某變
電站的地網(wǎng)設(shè)計及工程施工中也遇到了此問題。此
時，通過采用鉆8口共1 800 m的斜井，在其中放置
DK—AG電解地極80套，即使得接地電阻值降低了
80．8％ ，滿足了設(shè)計要求。因此，當(dāng)變電站的土壤電
阻率較高，用于接地網(wǎng)的面積不能將接地電阻降低
到設(shè)計的要求值時，可采用DK—AG電解地極來實
現(xiàn)降阻。
2。4 換土
在土壤電阻率高的地區(qū)進行換土，是普遍采用
的有效辦法，且施工簡單。例如某變電站位于山區(qū)，
地質(zhì)報告顯示站區(qū)耕植土厚度為0．2～0．6 m，部分
地方有基巖露出，土層以下為砂巖和灰?guī)r。對此，接
地沒計采用換土，在土層厚度不能滿足要求的地方，
沿水平接地體挖接深度為1 m的地槽，垂直接地極
坑深度3 m，底部直徑1 m。施工時，在接地槽和接
地坑內(nèi)先鋪設(shè)0．2 In厚的黏土并夯實，再放接地體，
回填土層后夯實。施工完成后，實測接地電阻，完全
滿足設(shè)計要求。
2．5 使用降阻劑
目前，降阻劑主要有兩種類型：化學(xué)和物理降阻
一30 一
劑。化學(xué)降阻劑由高分子材料、電解質(zhì)和水組成。
其注入土壤后，可迅速在土壤中凝成電阻率低的根
須狀連續(xù)膠體，從而增大接地體的有效接地面積，提
高接地體散流效果。由于化學(xué)降阻劑存在一定的環(huán)
境污染問題，對于如青藏高原脆弱的生態(tài)環(huán)境易造
成影響，且隨時間推移，降阻效果也會降低，故推薦
采用物理降阻劑。物理降阻劑由導(dǎo)電的非電解質(zhì)固
體粉末及起固化作用的水泥組成。它的低電阻率主
要是靠導(dǎo)電粉末起的降阻作用，且降阻性能不受環(huán)
境pH值、溫度及濕度的影響。
在接地極周圍敷設(shè)降阻劑，可以增大接地極的
外形尺寸。降阻劑的主要作用是降低與接地網(wǎng)
接觸的局部土壤電阻率。換句話說，是降低接地網(wǎng)
與土壤的接觸電阻，而不是降低接地網(wǎng)本身的接地
電阻。
降阻劑已有超過2O年的工程運用歷史，經(jīng)過不
斷的實踐和改進，無論是性能還是施工工藝，都已經(jīng)
相當(dāng)成熟。目前，多個使用降阻劑的工程接地完工
后，測量其接地電阻，情況都不錯。但由于缺乏長期
的跟蹤監(jiān)測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材
料的腐蝕性的信息返回很少；而且還有質(zhì)量差的降
阻劑，降阻效果不能持久，對接地網(wǎng)也造成腐蝕，引
起各種對降阻劑使用意見的分岐。
2．6 電解接地
電解接地系統(tǒng)是我國近年出現(xiàn)的接地降阻方
式，國內(nèi)外均有應(yīng)用經(jīng)驗。電解接地的原理是：在地
中水平敷設(shè)或垂直敷設(shè)金屬管道，在管道中加入電
解化學(xué)物質(zhì)，利用空氣或土壤的潮氣與管道中的化
學(xué)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生電解溶液，電解溶液通過管道過濾
孔向周圍土壤滲透，提高土壤的導(dǎo)電率，降低電極與
土壤的接觸電阻。在金屬管道外部采用降阻材料回
填，增大電解地極，具有良好的膨脹性、吸水性、滲透
性和防腐性，可以深入巖土形成樹根網(wǎng)狀，增大泄流
面積，降低散流電阻，同時保護電解地極免遭腐蝕，
從而降低變電站的接地電阻。
技了lc毫題·變電站接地網(wǎng)電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施 上海電器技術(shù)(2009№．3)
2．7 斜井降阻
通過非開挖技術(shù)(類似敷設(shè)電纜的外頂管技
術(shù))，將接地極從站內(nèi)的主接地網(wǎng)邊緣沿著變電
站的進站道路和線路的終端塔(建筑的保護距離區(qū)
間內(nèi))外引至站外電阻率較低的地區(qū)，達到理想的
擴網(wǎng)效果。由于斜井里的接地極是埋設(shè)在道路或架
空線行(屬于永久性設(shè)施)地下幾米深的土壤中，
不會遭遇外部破壞和產(chǎn)生危險的跨步電壓。斜井的
具，本實施過程中，要根據(jù)周圍的地質(zhì)情況，確定斜井
的數(shù)量和延伸的方向、敷設(shè)的長度、鉆頭入土的角
度、埋設(shè)深度，使其可以避開地下管網(wǎng)，到達預(yù)定
地點。
2．8 爆破接地
爆破接地技術(shù)是近年來提出的降低高土壤電阻
率地區(qū)接地系統(tǒng)接地電阻十分有效的方法。其基本
原理是：采用鉆孑L機在地中垂直鉆直徑為100 mm、
深度為幾十米(在發(fā)變電站接地工程中垂直接地極
深度可能達100 m以上)孔，孔中布置接地電極；然
后沿孔整個深度、間隔一定距離，安放一定量的炸藥
進行爆破，將巖石爆裂、爆松；隨后用壓力機將調(diào)成
漿狀的降阻劑壓入深孔及爆破致裂產(chǎn)生的縫隙中，
通過降阻劑將地下大范圍的土壤內(nèi)部溝通，加強接
地電極與土壤、巖石的接觸，從而達到較大幅度降低
接地電阻的目的。已有的試驗和模擬計算表明，一
般爆破致裂產(chǎn)生的裂紋可達幾米至幾十米遠。目
前，爆破接地技術(shù)已經(jīng)在我國多項發(fā)、變電站和輸電
線路接地等工程實踐中采用，并取得了十分滿意的
效果。
除了上述方法外，增加接地網(wǎng)的埋設(shè)深度，利用
爆破接地技術(shù)、自然接地體、擴大接地面積和采用兩
層水平接地網(wǎng)等，也都有一定的可行性。根據(jù)工程
的不同情況，可以選擇適合的降阻措施，且各種方法
也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的實際
效果。
3 結(jié)語
變電站接地網(wǎng)是維護變電站安全、可靠運行，保
障運行人員和電氣設(shè)備安全運行的根本保證和重要
設(shè)施。隨著電力建設(shè)的快速發(fā)展，一方面因短路電
流日益增大而要求接地電阻越來越??；另一方面是
站區(qū)面積的不斷減少，特別是城市規(guī)劃區(qū)和高電阻
率地區(qū)，使得變電站接地電阻難以降低。解決問題
的關(guān)鍵是，怎樣合理地采用降阻措施，以達到既滿足
接地電阻的要求，又經(jīng)濟、合理，便于施工。
對接地網(wǎng)的設(shè)計與施工必須予以高度重視。高
土壤電阻率地區(qū)的變電站應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)地質(zhì)和環(huán)
境條件，采用效果好，經(jīng)濟、合理、安全、可靠的輔助
措施，因地制宜，綜合治理來降低接地電阻。
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