減小接地網工頻接地電阻的幾種常用方法

周偉++裘曉煒

摘 要：變電站的設備耐壓水平卻直線下降，特別是在遭遇雷擊時，很容易造成設備損壞。對變電站的接地設備來說，工頻接地電阻的量值是衡量接地裝置的主要指標，它可能引起傷亡事故，造成巨大的損失，因而也是現場接地工程中重點管理的技術課題。很多地方泥土電阻率相當高，要使接地裝置工頻接地電阻降到（R≤2000/I）規定值難度極其大。以下為目前現階段減小變電站接地網工頻接地電阻的幾種處理措施，如采取井筒式接地極、采取擴網或水下地網、采取填充電阻率較低物質或減小阻值劑、外引接地極等。

關鍵詞：工頻 電阻率 接地

中圖分類號：T6；M82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0032-02

按照DL/T621—1997《交流電氣裝置的接地》規程的6.1.3條表述，在泥土電阻率較高的地域，可通過下列途徑減小接地電阻值：（1）當地面下方較深處泥土電阻率較低時，可以采取井筒式接地樁。（2）采用擴網及布設水底地網。（3）添加電阻率較低填充物或減小阻值劑。（4）當配電房和變電所2000m內有較低電阻率的泥土時，可布設外引接地極。

1 井筒式接地極

當地面下方遠處有泥土電阻率較低的地質構造時，可以采用井筒式或深鉆式接地極。和變電站原有地網構成復合式地網，采取地基層低電阻率的地基層來減小阻值。這是因為變電所接地網接地電流沿著縱向和橫向散開來，在勻稱電阻率的泥土中呈半圓形等電位面散播，在最大程度上把電流縱向的分量散播開區，將大部分電流引入大地網的深處，使地網更好的吸收雷擊或其他電流。

需要利用地層較低泥土電阻率的地層來減小阻值，應多布置一些縱向電極，并且接地極插入下層泥土的長度要盡可能大，井筒式接地極有互相屏蔽的現象存在，布設時要盡可能降低屏蔽效果，接地極大部分情況布設在地網周圍，接地極的間隔大小通常應為縱向極長度的2倍。

相當部分的沙質黏土地區，采取人工打軋井筒或機械式井筒的方法進行，井筒可一貫打到低電阻率的基層或地面水層以下25～60m。接地極可以采用扁鐵網，也可用鋼筋網，一節節的焊接起來插入地層下方井筒內，接著在多口井上方用平面接地體拼接起來組成一個全方位地網，能夠達到很好的減小阻值作用

2 擴大地網及設置水底地網

從公用公式R=0.5ρ/√A可得，接地電阻數量值，首先決定于接地網的范圍大小及單位體積泥土的電阻率。配電站周圍的地質情況擴大地網前一定要對其詳細勘探，查明是否有泥土電阻率較低的地方，擴大地網就利用該地方泥土進行。實際實施過程中，沒有可直接利用的地質用來擴大接地網是通常會遇到的問題，需要我們具體問題具體分析，結合擴大地網及水平延長的方法優點，來具體操作實行。金華地區某110kV變電站就是采用在站外道路下方預埋10根長300m的水平外延角鋼，將最初的1.1Ω降到了0.23Ω，大大改善了變電站的接地阻值。

一般山區的水力發電站所處位置偏僻，范圍小并且泥土電阻率大，擴大地網的方法較難實現，這就需要我們適當利用自然接地體如水電站基礎管道、主體結構等。水電站大壩或河流敷設水下地網，也不失為一種建立地網的輔助手段。

3 填充電阻率較底物質或減小阻值劑人工改善泥土電阻率

利用電阻率較小的泥土來代替電阻率較高的泥土，這個方法稱之為改變泥土電阻率，且相當有效果，缺點在于大型變電站來說由于其巨大的工程量很少采用，主要考慮其經濟成本影響。添加減小阻值劑，是目前階段使用較廣泛的方式。通過添加減小阻值劑，主要原理是增加接地體的等效截面積；擴大接觸面從而減少接地電阻；減小阻值劑的滲透作用，在于改變接地體周圍的泥土電阻率；減小阻值劑具有吸收水分和保持水分的效果，從而地體四周的泥土導電性能大幅改進。以上都是改變泥土電阻率行之有效的方法。

泥土電阻率較高的中小型接地網最適用減小阻值劑，如避雷針桿塔的接地、35kV配電站的接地、小型水力發電站的接地等。大型接地網，往往存在較大的屏蔽作用影響，因而減小阻值效果不好，在平均電壓和保持接地電阻的平穩性起到一定的效果。經過多次實踐證明外引接地極配合減小阻值劑適用是可以達到較好效果的，屏蔽會大大削弱，我們的減阻效果會更加顯著。

當然在使用減小阻值劑時，還有一個關鍵問題需要考慮，就是腐蝕對接地體的影響。現階段有些減阻值劑可以獲得非常好的減小阻值數值，但無機鹽的含量加大是不可避免的，因為無機鹽品種繁多對接地體的腐蝕作用也各不相同，這個因素會減少接地網的使用壽命，不久以后接觸電阻會迅速增大，加速地網接地效果的減弱，導致電阻快速變大。

4 外引接地極

對于一個工程來說，實施最容易、方便快捷的方式無異于采取外引接地法，也是優先使用的方法。換種角度來講等效成原有接地網面積的增大，對已經建成的接地網擴大，在泥土電阻率較低的位置，新建一個等面積或更大的外接接地網，最后接地網相互連接后，接地電阻的數值就會明顯降低。

4.1 外引接地電阻計算

下面是不同泥土電阻率的兩地網連接的接地電阻R的相關理論依據，按式（1）～（3）得結論。

（1）

（2）

（3）

式中，ρ1為舊地網的電阻率（Ω·m）；

ρ2為新地網的電阻率（Ω·m）；

A為地網面積之和（m2）；

A1為舊地網的面積（m2）；

A2為新地網的面積（m2）；

K為屏蔽系數；

R1為舊地網的接地電阻（Ω）。

R2為新地網的接地電阻（Ω）。

4.2 影響外引接地接地電阻大小的因數

4.2.1 外引接地的泥土電阻率

根據公式（1）（2）得，外引接地極的電阻數值和泥土電阻率為正比關系。

4.2.2 外引接地的面積

根據公式（1）（2）得，面積比值關系，減小接地電阻值起著決定性作用。因此，在舊地網外找到電阻率低的場地是關鍵，并且接地面積不能太小，不然減小電阻效果差。一旦外引地網的面積沒有達到預期的量，即使外引地網接地電阻值極小，那么在新舊地網互相連接后，總接地電阻并沒有多大的減小，影響使用效果浪費資源。

4.2.3 外引距離和屏蔽系數

假定一舊地網和外引地網相連，S為兩地網等效中心間距（m）；D1為舊地網等效直徑（m）；D2為外引地網等效直徑（m）。

公式（1）（2）換算出，當兩地網距離值恒定時，地網之間距離較近部分，屏蔽因素存在，就需要引入屏蔽系數這一概念。屏蔽系數K可以近似用表1計算。

從表1得出，兩地網距離越大，K就越小，減小阻值效率越好，當兩網中心距超過1.2倍舊地網距離，則效果非常理想。兩地網中心距不能過分遠，國家規程規定不大于 2000m，由于地球的本身電阻，2000m時便可有0.1Ω左右，當泄入大地短時電流達到40kA，此時電壓壓降便達到了4kV左右，存在地網電位極不平均的情況。在外引接地極長度大于某一長度時，外引接地極降低不了受雷電等沖擊電流引起的沖擊接地電阻數值。

5 結語

總而言之，實施工程時，需要運用科學的方法進行判斷，根據實際的土質、地形情況，綜合分析各種減小接地電阻的方法及評估采用后的效果、經濟成本大小及以后運行維護中會遇到的問題，最后決定使用哪種方法或幾種方法結合的方式來減小接地電阻。

參考文獻

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