劉亞　沈慶

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，能源需求量越來越大，電的應(yīng)用已經(jīng)遍布了人們?nèi)粘Ｉ睿╇娤到y(tǒng)作為一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行與我們的生活存在很大聯(lián)系。隨著城市化進(jìn)展的步伐加快，電力系統(tǒng)的容量也在迅速擴(kuò)大，入地短路電流大幅度提高，為了能保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須降低接地電阻的阻值。本文就作者工作經(jīng)驗(yàn)對(duì) 110kV變電站接地電阻高的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析并給出了一些改良的方案。

【關(guān)鍵詞】110kV變電站；接地電阻；降低；改良方案

1.接地電阻的重要意義

110kV變電站設(shè)計(jì)是城網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地，以及變電站維護(hù)檢修時(shí)的一些臨時(shí)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人地時(shí)，可能造成地電位異常升高，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，這會(huì)給運(yùn)行人員的安全帶來威脅。還可能因反擊對(duì)低壓或二次設(shè)備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護(hù)系統(tǒng)、變電站監(jiān)控和保護(hù)設(shè)備，會(huì)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)，從而造成事故。

2.接地電阻的結(jié)構(gòu)

變電站接地裝置的接地電阻由接地自身電阻、接觸電阻和散流電阻三部分構(gòu)成：接地自身電阻是指接地線與接地極的自身電阻，其阻值與接地體的材質(zhì)和等價(jià)幾何體尺寸有關(guān)，由于它們是金屬導(dǎo)體，因此這部分電阻一般只占總接地電阻的 1%～2%。接地電阻是指接地體表面積與土壤的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸的緊密程度有關(guān)，其值可占總接地電阻的 20%～60%不等。散流電阻是指從接地體開始向遠(yuǎn)處（20m）擴(kuò)散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，它的大小與接地極的形狀、幾何尺寸及土壤的電阻率有關(guān)。其中接觸電阻和散流電阻對(duì)接地電阻的大小起決定作用。接地電阻偏高的分析有多方面的原因，歸納起來有以下幾個(gè)方面。

首先，客觀條件方面。土壤電阻率偏高，特別是山區(qū)，由于土壤電阻率偏高，對(duì)系統(tǒng)接地電阻影響較大。土壤干燥，干旱地區(qū)、沙卵石土層等相當(dāng)干燥，而大地導(dǎo)電基本是靠離子導(dǎo)電，干燥的土壤電阻率偏高。

其次，勘探設(shè)計(jì)方面。在地處山區(qū)復(fù)雜地形地段的變電站，由于土壤不均勻，土壤電阻率變化較大，這就需要對(duì)每處地網(wǎng)進(jìn)行認(rèn)真的勘探、測(cè)量。根據(jù)地形、地勢(shì)和地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)出切合實(shí)際的接地裝置。如果不根據(jù)每處地網(wǎng)的地形、地勢(shì)情況合理設(shè)計(jì)接地裝置并計(jì)算其接地電阻，而是套用一些現(xiàn)成的圖樣或典型設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)上就留下了先天性不足，造成地網(wǎng)接地電阻偏高。

再次，施工方面。不同地區(qū)變電站的接地，嚴(yán)格施工比精心設(shè)計(jì)更重要。因?yàn)閷?duì)于地形復(fù)雜，特別是位于山巖區(qū)的變電站，接地地網(wǎng)水平接地溝槽的開挖和垂直接地極的打入都十分困難，而接地工程又屬于隱蔽工程，如施工過程中不能實(shí)行全過程的技術(shù)監(jiān)督和必要的監(jiān)理，就可能出現(xiàn)不按圖施工、接地體埋深不夠、回填土沒有按照規(guī)定選擇細(xì)土并分層夯實(shí)、采用木炭或食鹽降阻等問題，從而縮短接地裝置的使用壽命。

第四，運(yùn)行方面。有些接地裝置在建成初期是合格的，但經(jīng)一定的運(yùn)行周期后，接地電阻就會(huì)變大，除了前面介紹的由于施工時(shí)留下的隱患外，以下一些問題也值得注意：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，會(huì)造成一部分接地體脫離接在接地引下線與接地裝置的連接部分因地裝置。銹蝕而使電阻變大或形成開路。接地引下線接地極受外力破壞時(shí)誤損壞等。

3.接地電阻措施的改良

為了降低接地裝置的接地電阻，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，可以從物理和化學(xué)兩個(gè)方面入手進(jìn)行改良。物理降阻方法主要有：

第一，更換土壤。采用電阻率較低的土壤替換原有電阻率較高的土壤，該種方法經(jīng)工程實(shí)踐證明效果較好，但工程量較大，投資相對(duì)較高，一般在大中型地網(wǎng)中較少采用。當(dāng)采用該方法時(shí)，應(yīng)結(jié)合土建工程的“三通一平”進(jìn)行施工，這樣可以降低開挖、運(yùn)輸?shù)确矫娴耐顿Y。

第二，深埋接地極。深井接地即用多根較長(zhǎng)的垂直接地極敷設(shè)在地下，間距一般要求大于20m，并與接地網(wǎng)連接以達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻的目的。當(dāng)深處土壤在垂直地面的方向上下分層，且下層土壤的電阻率遠(yuǎn)低于上層土壤或有水時(shí)，可采取該方法來降低接地電阻，尤其是對(duì)含砂土壤，效果明顯。深井接地方法有一定的局限性，如果變電站的上下層土壤電阻率變化不大，甚至下層的土壤電阻率高于上層時(shí)，該方法意義不大。而且，深井接地極的根數(shù)受變電站面積的影響，對(duì)于面積小、土壤電阻率太高的變電站單用該方法也是很難使接地電阻達(dá)到規(guī)程要求。

第三，伸長(zhǎng)水平接地體，增大接地網(wǎng)面積。眾所周知，接地電阻的大小與接地網(wǎng)面積成反比，接地網(wǎng)面積越大，接地電阻越小。因此，在原有接地網(wǎng)基礎(chǔ)上增大接地網(wǎng)面積，可以降低接地網(wǎng)電阻，一般有增加斜接地極和外引接地網(wǎng)兩種方法。如果附近有導(dǎo)電良好土壤、河流和湖泊等可采用該方法，但延伸達(dá)到一定長(zhǎng)度后，即便再增加接地體長(zhǎng)度，接地電阻也不再明顯下降。

第四，采用深孔爆破接地技術(shù)。采用鉆孔機(jī)在地中垂直鉆一定直徑、深度的孔，在鉆孔中插入接地極，然后在孔的整個(gè)深度，隔一定的距離，換置定量的炸藥，實(shí)施爆破，將巖石炸裂，爆松，然后將低電阻材料，用壓力機(jī)壓入深孔和爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中，通過低電阻率材料將地下大范圍土壤內(nèi)部溝通和加強(qiáng)接地極與土壤或巖石的接觸，從而達(dá)到大幅度降低接地電阻的目的。該種技術(shù)是近期的科研成果，降阻的效果也較好，但投資較大，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較、論證后才確定是否采用。除以上四種方法外，還可采用三維立體接地網(wǎng)、深孔壓力灌注等方法來降低接地電阻。

4.結(jié)論

變電站接地網(wǎng)的合理設(shè)計(jì)，以降低接地電阻在目前仍是一個(gè)受到諸多因素影響的、非常復(fù)雜的問題，應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)因素和工程因素。對(duì)于接地網(wǎng)方式的選擇，必須結(jié)合各種實(shí)際情況進(jìn)行綜合對(duì)比分析。在土壤電阻率高、電阻分布不均勻、接地網(wǎng)水平擴(kuò)張?jiān)６扔邢薜牡貐^(qū)，將接地網(wǎng)向縱深方向發(fā)展是設(shè)計(jì)的必然思路。同時(shí)，增設(shè)垂直接地極對(duì)于降低地網(wǎng)接地電阻、接觸電壓和跨步電壓也是一種行之有效的方法。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾令琴.供配電技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2008，10.

[2]李彬，鄭連清.110kV變電站接地電阻的降低與核算[J].四川電力技術(shù)，2010（02）.

[3]莫樹昆.降低變電站接地電阻的方法研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008（24）.