220kV貢模變電站接地網降阻改造

摘要: 簡要介紹了目前工程常用的接地降阻措施，并結合工程實際，介紹了合山高土壤電阻率地區220 kV 貢模變電站的接地網改造概況。得出因地制宜是接地工程的重要觀點，只有從個案的地質、地形、工況和規模等方面綜合選擇合適的改造方案才能有效解決問題。實踐證明，貢模變電站接地網經技術改造后，接地電阻值大大減小，取得了預期的效果，可供類似工程借鑒。

關鍵詞: 變電站;接地;降阻;改造

220kV貢模變電站站址位于合山市河里鄉共莫村附近，紅水河的南岸，土層地質結構較為復雜，變電站面積21672m2。場地平均土壤電阻率5m層759Ω.m，10m層503Ω.m，20m層442Ω.m，30m層551Ω.m。接地網初步施工方案為:1、在站址范圍內按照10m間距均勻敷設地網，并灌注水平降阻劑。2、在地網邊緣均勻布置10口深度為25m的接地深井作為進一步降阻措施。施工完后經測試地網接地電阻值為在1.56至1.84之間，未達到0.92的設計要求值，因此需對接地網做進一步的降阻改造。

1 降低接地電阻的方法

我國的許多地區土壤電阻率很高，在廣西許多地區土壤電阻率可能達到1000Ωm甚至更高，一些沿海地區地址為花崗巖結構，土壤電阻率也達到300Ωm左右，在這些地區建設變電站必須要采取適當的措施降低接地網的接地電阻，才能達到電力系統規程要求的跨步電勢及接觸電勢標準，保證變電站內設備的安全運行及運行人員的人身安全。工程上一般常用的降低接地電阻的措施主要有以下七種:

1.1采取深井接地

有條件時可以采用深井接地，用鉆機鉆孔，把鋼管接地極打入井孔內，并向鋼管和井內灌注降阻劑。采用深井式接地極時要求對接地裝置及其四周測出垂直方向上的土壤電阻率分布。單個深井式接地極接地電阻可按下式計算

式中 ρ—平均視在土壤電阻率，Ω.m;

l—垂直接地極的長度，m;

a—垂直接地極的半徑，m;

R—接地電阻， Ω。

該方法優點:可減少占地，接地裝置的接地電阻受氣候影響較小;減少施工時與周圍農民發生關系，避免麻煩，因此在電力系統中廣泛使用。不足之處是由于深井式接地極之間有屏蔽現象，相互間的間距應達到接地極長度的2—3倍，才能取得較好的降阻效果。

1.2外延水平接地體

如果接地體附近有導電良好土壤、河流、湖泊等可采用此法。但在設計、施工時，必須考慮到連接地極干線的自身電阻所帶來的影響，因此外引長度不宜超過100m。

1.3使用降阻劑

一般在接地要求較高的地方進行接地設計時采用這種方法。在接地體周圍敷設降阻劑后，可增大接地體外形尺寸，降低接地體與周圍大地介質之間的接觸電阻，可在一定程度上降低接地體的接地電阻。降阻劑用于小面積的集中接地小型接地網時，降阻效果較為顯著。降阻劑是由幾種物質配制而成，具有導電性能良好的強電解質和水分。這些強電解質和水分被網狀膠體包圍，網狀膠體和空格又被水解和膠體填充，使它不至于隨地下水和雨水流失，因而能長期保持良好的導電作用。這是目前較為常用的一種方法。

1.4使用離子接地棒

通過打井將離子接地棒深埋圖中，通過離子接地棒的潮解作用， 將活性電解離子有效釋放到周圍的土壤中， 使接地極成為一個離子發生裝置， 從而改善周邊土質使之達到接地要求。同時緩釋在接地極與大地土壤之間， 形成了一個過渡帶， 增大了接地極的等效截面積和土壤的接觸面積，改善了土壤中的電場分布。

該方法施工簡單，效果較為明顯。但對地網有一定的腐蝕作用。因此跟銅導體地網配合施工效果較好。

1.5接地極地下深埋處理

接地極深埋可以降低接地電阻值，尤其是當地下深處的土壤電阻率較低或有水時。此方法適用砂壤土地址，可以不考慮土壤凍結和干枯所增加的電阻系數。缺點是施工困難，土方量大，造價高，在巖石地困難更大。

1.6更換土壤

這種方法是用電阻率較低的土壤替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內和接地體的1/3處。但這種置換方法對人力和工時耗費都很大。

1.7污水引入

為降低接地體周圍土壤的電阻率，在條件允許的情況下可將無腐蝕的污水引到埋設接地體處。接地體采用鋼管，在鋼管上每隔20cm鉆一個5mm的小孔，使水滲入士壤中增加接地體周圍含水量，以增強導電性及降低接地電阻。

2220kV貢模變電站接地網降阻改造方法

對220kV貢模變電站接地網進行分析，變電站接地網如圖1所示。

接地網的長度約為160m，寬度為130m，埋深0.8m，采用鋼結構的導體鋪設。在變電站地網邊緣均勻布置了10口25m接地深井。

結合原有接地網進行分析，在上面介紹的七種措施中，措施5、6由于原有地網已完工，且施工難度大，因此本工程不考慮采用;措施4、7由于會對接地網有一定的腐蝕作用，而本工程原有地網為鋼結構導體地網，因此不適宜使用。

最后考慮采用的措施為另外三種方案的綜合措施，下面具體進行分析。

2.1外引水平接地網

鋪設外引地網在變電站附近存在河流湖泊等電阻率低的區域常采用的方式，或者在空曠的郊外也可以采用這種方式。它的原理與增大變電站的接地網面積類似。

結合當地土壤電阻率及地形對圖1的接地網進行分析，在圍墻外約50m處有一低洼平地，土壤電阻率如下:

5m層10m層20m層30m層

300Ω.m220Ω.m180Ω.m313Ω.m

在此情況下，經估算，外引接地網面積必須達到4000m2，才能保證接地電阻符合要求。而根據本站的情況，該處可外引地網面積無法滿足要求，因此本站考慮在圍墻外50m處增加一40m×40m范圍大小的接地網，地網敷設降阻劑，同時需考慮進一步的降阻方案。

2.2增加深井接地極

本站原地網已在地網邊緣布置了10口接地深井，考慮到深井之間的屏蔽作用，再在原地網上增加深井效果已不明顯，本工程考慮采用進一步降阻措施在外引地網四角處布置深井。由土壤電阻率可見，隨著深度的增加，電阻率值逐漸下降，當達到下層基巖深度時，電阻率增大，因此深井深度取15m。最終方案如圖2、圖3所示。

最終方案完成后復測地網接地電阻值降到了0.912Ω，滿足設計要求的9.2Ω接地電阻值。

3 結束語

外引接地網并輔已接地深井的綜合措施在該變電站接地網改造的應用總體比較成功，取得了預期的效果。實踐證明，在高土壤電阻率地區，因地制宜，合理利用周圍有利條件，采用外引地網及接地深井極等措施可取得良好的降阻效果，尤其適合在對已建成接地網的降阻改造中應用，具有一定的實用性。

參考文獻:

[1]曾永林.接地技術[M].北京:水利電力出版社，1979

[2]魯志偉，常樹生，東方，等.外引接地對降低接地網接地阻抗的作用分析.高電壓技術，2006，32(6):119-121

[3]許非吾，徐國柱，沈京華，等.500kV蘭亭變電所接地網的技術改造[J].華東電力，2005，33(7):88-90

[4] L.Huang. Study of Unequally Spaced Grounding Grids. IEEE Transaction on PowerDelivery，1995，10(2):716-722