不同土壤條件下接地材料的接地電阻研究

王榮印，劉建勛

(山東理工大學，山東 淄博 255000)

不同土壤條件下接地材料的接地電阻研究

王榮印，劉建勛

(山東理工大學，山東 淄博 255000)

摘要：針對電力系統變電站接地網現行的銅、鋼以及銅包鋼等金屬接地材料接地特 性的不同，本文在不同的土壤電阻率下對比分析了三者的接地電阻，本文所做工作為變電站接地網的材料選擇及優化改造提供參考。

關鍵詞：變電站接地網；接地電阻；土壤電阻率

1引言

隨著我國電力系統穩定性逐步提高,人為因素導致系統線路故障逐步減少,電力系統運行經驗表明,大多數事故都是由雷擊輸電線路或桿塔引起跳閘所致[1],輸電桿塔的接地裝置是維護電力系統安全運行、保障設備與人員安全的重要措施和根本保證[2], 電網故障分類統計顯示, 在我國輸電線路跳閘率比較高的地區,高壓線路運行的總跳閘次數中,由雷擊引起的次數約占40-70%,特別是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區,雷擊輸電線路引起的事故概率更高。根據防雷效果以及實際施工投資及維護經驗，降低桿塔接地電阻是輸電線路最為經濟可靠的防雷措施。現行電力系統接地裝置主要采用銅、鋼、鍍鋅鋼以及銅包鋼等金屬接地材料[3]，輸電線路桿塔接地網在高頻雷電流或短路電流流經接地體時，接地體呈現出區別于工頻時的阻抗特性，接地阻抗(包括阻性成分與電抗部分)更接近接地體實際通流特征[4]。接地網的接地阻抗值受趨膚效應、電感效應、 電容效應以及大電流作用下的火花放電效應等多個復雜物理過程的影響[5]。所以研究高頻電流下的接地體的趨膚效應、電感效應具有實際的工程意義，其中接地材料的電導率、磁導率以及土壤電阻率往往是影響趨膚效應、電感效應的重要因素，對比分析不同接地材料在高頻電流作用下的趨膚效應和電感效應對接地阻抗的影響是研究接地阻抗的主要方法。

2土壤電阻率對幾種接地材料特性的影響

本節運用CDEGS接地計算軟件對不同土壤條件下銅、鋼接地網的接地特性進行對比分析。

計算選取的接地材料分別為黃銅、45號鋼和不同直徑的石墨復合接地材料,各接地材料的電磁參數及直徑尺如表1所示[6]。

表1　不同接地材料的參數

假設變電站采用面積為100m×100m，接地網網孔為10m×10m，地網埋深為0.8m。選取某一邊角點為注流點，入地電流取工頻10kA。變電站土壤電阻率分別取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m及1000Ω·m[6]。計算結果如表2所示。

表2

由表2可知，三種接地材料的接地電阻隨著土壤電阻率的增大而明顯增大，銅接地材料的接地電阻在相同的電阻率條件下小于鋼及銅包鋼材料，且三者的接地電阻隨著土壤電阻率的增大而減小，這種差異性主要來自接地材料自身電阻率的不同，隨著土壤電阻率的增大，其影響呈降低趨勢，這也說明在高土壤電阻率地區接地電阻主要受電阻率的影響，降低接地電阻僅更換接地材料是遠遠不夠的。

參考文獻：

[1]解廣潤.電力系統接地技術[M].北京:水利電力出版社,1991.

[2]何金良，曾嶸.電力系統接地技術[M].北京:科學出版社,2007.

[3]周佩鵬.新型接地體與新型接地材料工程應用研究[D].北京：清華大學，2012.

[4]Gorman J,Arey M,Koch G.Cost of Corrosion in the Electric Power Industry[R].Electric Power Research Institute,2001.

[5]李曉麗.變電站接地網沖擊特性研究[D].重慶:重慶大學碩士學位論文,2008.

[6]黃昌威.變電站接地網不同接地材料接地特性研究[J].陜西電力，2014,42(11)：9-12.

作者簡介：王榮印(1989.01-)，男，漢族，籍貫：山東省聊城市陽谷縣西湖鄉西干村，學歷：研究生(在讀二年級)，在讀學校：山東理工大學，研究方向：電力系統防雷與接地技術。

中圖分類號:TM934

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)12-0013-01

劉建勛,性別：男，籍貫：山東濟寧，學歷：在讀碩士，單位：山東理工大學，研究方向：電力系統繼電保護與安全自動控制。