变电站接地降阻设计中存在的问题与对策分析姜侨娜

变电站接地降阻设计中存在的问题与对策分析姜侨娜

姜侨娜

（国网山东省电力公司烟台供电公司山东烟台264000）

摘要：近几年来，由于电压等级的提高，接地故障电流和发变电站接地网的面积的增大，生产部门不断地要求在技术层面上降低接地电阻，保障系统安全，维护电力系统的运行的可靠性。同时，由于GIS技术的运用，一方面虽然缩小了变电站的占地面积，但是其接地电阻就无法满足系统的要求。目前在工程上，主要采用的降阻措施有引外接地，增设垂直接地极等。但是由于这些技术的运用需要巨大的工程量以及资金，所以很难在实际工程中得到采用。为了综合地解决变电站电阻电压问题，本文就如何降低电阻和安全接地技术进行了探讨。

关键词：变电站；接地降阻设计；新材料；应用分析

1常用的接地降阻措施分析

扩大地网面积。要想扩大地网面积，需要向外引出接地体，外引接地体是降低接地电阻常用的办法，但此办法是需要征地开挖、敷设，这样一来或牵涉到青苗补偿等问题，以及接地体在今后的时间会遭受到农民耕地及生产破坏等。对外延接地网要经严格的跨步电压计算，防止外延处跨步电压伤人。对于变电站来说不是最理想方案。

改善土壤电阻率。改善土壤电阻率最好的办法是换土和在原来的土壤中添加降阻剂，将变电站原来土壤换掉，比如是稀土、粘土等，此办法在工程中很少使用。

采用接地模块及铜包钢接地极来降阻。接地模块是采用导电碳粉和石墨压制成方块状和梅花状等多种样式，埋在土壤中相当于扩大了接地体与土壤的接触面积，但施工时需要大面积开挖，模块中间的扁钢同样存在的腐蚀的问题，降阻效果相对于传统的扁钢接地要好，由于工程开挖量比较大，在变电站带电生产过程中容易引发事故，在变电站不为适用。

采用深井接地降阻法。采用土壤电阻率测试仪测得变电站东北角围墙外深层的土壤电阻率较低，选在土壤电阻率低的地方采用钻孔机钻深孔至土壤电阻率低处，将长度为6m，直径50mm，壁厚2mm，铜层厚度0.3mm镀铜钢管放至于深孔中，采用粘土回填夯实有很好的降阻效果。

2变电站安全接地设计

伴随着电力系统的飞快发展，接地短路电流越来越大，接地网的问题也越来越突出。目前发电厂和变电所接地网存在的问题有以下几种：接地网的均压不符合要求；设备的接地与地网之间的连通不良；接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定要求；接地装置存在不同程度的腐蚀；水平接地体的埋深不符合要求；工频接地电阻超标；接地网的运行维护不重视等。针对这些存在的问题，技术部门要对接地网进行全面的安全设计。主要的安全接地设计方式有如下三种。

2.1扩建安全设计

要有长远的眼光，根据现在的发电厂、变电所的规模，考虑到未来10年间的发展情况，来确定最大运行方式下的最大接地短路电流。并根据这个结果来确定接地装置应达到的技术指标。根据短路电流的热稳定来选用接地体和接地线的截面，同时要考虑到运行过程中存在的腐蚀情况。综合考虑各种因素，对原地网应开挖检查，同时对新增部分也不能掉以轻心，要测量经腐蚀以后的实际截面是否满足要求。如果出现不符合的情况，要及时进行扩建，改造，以免留下后患，影响以后地运行。

2.2降阻安全设计

首先，要清楚原接地装置接地电阻偏高是由什么因素造成的。其次要通过实地的考察了解周边土壤电阻率的情况以及附近是否有可利用的自然接地体，以及地下土壤的分层情况等。然后综合考虑技术层次以及经济方面的因素来决定采取何种措施来复合降阻。一般降阻的方式可以考虑上文所提及的扩网、深埋接地体等方法，再比较投资，难易程度以及所达到的效果、后期的维护成本来决定哪个方案更适合。一般情况下，扩网是首要考虑的方法。主要原因是深井接地极及立体地网投资较大，如果外延降阻存在可能性，或者地下有可以利用的低电阻率的地层的情况下，就不会考虑深井接地极及立体地网。这样既可以达到降阻的效果，又可以减少投资。

2.3更新安全设计

有些地网的接地电阻和电位分布等主要指标是符合要求的，但是由于长期的腐蚀以及系统的快速发展，其接地引下线或水平接地体已经不能满足当前接地短路电流热稳定的要求，同时，接地网也存在局部缺陷需处理。在这种情况下，就只需要重新敷设接地体和接地引下线，并在改造时采取必要的防腐措施即可，而不需要更大的物力人力的投资来建设新网。

3变电站降阻方案中降阻新材料的应用

按照《交流电气装置的接地设计规范》（GB＼T50065-2011）和《电力工程电气设计手册》等相关规范及条文的规定，高土壤电阻率区域中的变电站降低接地电阻的手段主要包括四类，即敷设引外接地体、井式或深钻式接地极、填充电阻率较小的调料或降阻剂、敷设水下接地装置。其中，填充电阻率较小的调料或降阻剂一般指的是站址区域内换填料土和水平接地体四周敷设长效降阻剂，换填料土需根据现场情况而定，主要采用临近废渣或弃土，废渣和弃土要控制低电阻率且性能稳定、不易流失。广东汕头市华润海丰电厂变电站采取的降阻措施便是填充电阻率较小的降阻剂。具体施工的流程如下：

①降阻剂，水=1：0.8-1调匀搅拌成浆；②将已挖好的接地孔、沟用水浇湿；③用调好的降阻剂将地网各接地体严密包裹，降阻剂的包裹厚度最薄处不得小于7cm～10cm，特别注意将焊接点包裹严实。待完全凝固后，回填土层层夯实即成，施工中接地体周围应用细土回填，严禁砖头石块等建筑垃圾作为回填土。如现场条件较差，可只在接地体周围回填细土夯实，上层回填细土不作严格要求。④水平接地可用支承物支起约5cm～10cm（距沟底）的高度，然后用降阻剂包裹，表面完全凝固后，回填土夯实。

确定降阻剂的用量：首先根据要求接地电阻值RC和已知的原土壤电阻率ρ，计算出垂直接地体的个数或水平接地体的长度，然后计算出降阻剂填充部分的体积乘以1.3t/m，即得到所需降阻剂浆料的重量，最后乘以60%，即是降阻剂的用量。填加降阻剂后接地电阻的计算：在有降阻剂情况下，计算半球形接地体、单根水平接地体和垂直接地体接地电阻的计算公式。在接地体较短时，应考虑到端部效应的影响，并提出了修正计算公式，与根据经验公式计算的数据仅相差5.8%，在本工程可达到预期降低接地电阻的目的。

4结语

精心的施工是达到良好的设计实施效果的基础,乍看并不重要的实施细节常常导致严重的后果。一个接地工程决定采用哪种降阻措施,应先根据接地短路电流值和电网的要求计算出接地电阻,再对现场的地形、地势,土壤电阻率在水平和垂直两个方向上的分布进行勘探测量,查找可以利用的接地体及有利于降阻的最佳条件,经过对多种降阻方案的设计分析、比较计算,从经济性、安全性和可靠性的原则筛选出最佳的降阻方案,以达到最佳的降阻效果。

参考文献：

[1]李亚东.电网分层分区供电方案及评价指标算法的研究[D].华北电力大学(北京),2007.

[2]邹亮.经济型故障限流器与系统的交互影响研究[D].山东大学,2007.

[3]徐亮.经济型故障限流器研究[D].山东大学,2007.

[4]曾永林.接地技术[M].北京：水利电力出版社，2004.