鍍銅鋼系列
合金接地極
鍍錫銅系列
鋅包鋼系列
放熱焊接系列
石墨烯系列
接地五金件變電站接地網(wǎng)，工程科技
當(dāng)前位置 - 產(chǎn)品知識 >
變電站接地系統(tǒng)設(shè)計研究
鍍銅接地棒？銅包鋼絞線？鍍銅鋼絞線，劉杰，13867875273 Http://www.c9357.cn
1 前言
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)檢修時的一些臨時接地。接地網(wǎng)有工作（系統(tǒng)）接地、保護(hù)接地、防雷電和防靜電接地等多項用途，它是維護(hù)變電站安全可靠運行，保障運行人員和電氣設(shè)備安全運行的根本保證和重要措施。如果接地電阻較大，在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障或其他大電流入地時，可能造成地電位異常升高；如果接地網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)計不合理，則可能造成接地系統(tǒng)電位分布不均，局部電位超過規(guī)定的安全值，這會給出運行人員的安全帶來威脅，還可能因反擊對低壓或二次設(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)備會發(fā)生誤動、拒動，釀成事故，甚至是擴(kuò)大事故，由此帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。如此重要的接地網(wǎng)在變電站建設(shè)的總投資中所占的比例，往往不到1%，可以說是微不足道，但絕不可以漠視它，而是要對它給予高度重視。
新建工程要少占或不占良田好土是我國現(xiàn)階段基本建設(shè)的一項原則，因此，建在高土壤電阻率地區(qū)的變電站相當(dāng)多。隨著設(shè)備的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，變電站總平面布置上，充分利用場地，采用緊湊布置，使站區(qū)占地又比以前減少了許多；而電力系統(tǒng)的發(fā)展擴(kuò)大，使接地短路電流越來越大，這些因素給變電站接地設(shè)計和施工造成了很多困難。針對這些情況，如何做好變電站接地設(shè)計，使其達(dá)到安全運行的要求，是變電站設(shè)計所關(guān)心和要研究問題之一。
2 接地設(shè)計
2.1 設(shè)計原則
由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地設(shè)計中要滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》中第5.1.1條要求R≤2000/I是非常困難的。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與原接地規(guī)程有一個很明顯的區(qū)別是對接地電阻值不再規(guī)定要達(dá)到0.5Ω，而是允許放寬到5Ω，但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，接地電阻放寬是有附加條件的，這就是需要滿足接地標(biāo)準(zhǔn)第6.2.2條的規(guī)定，即：防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應(yīng)采取各種隔離措施; 考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時，3~10kV避雷器不應(yīng)動作或動作后不應(yīng)損壞; 應(yīng)采取均壓措施，并驗算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求, 施工后還應(yīng)進(jìn)行測量和繪制電位分布曲線。
在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點要求，還是得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而應(yīng)根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過5Ω都是合格的。這就為我們接地設(shè)計和施工增加了靈活性，不必為滿足0.5Ω的接地電阻值，在工程中花費巨額投資，或者說，接地網(wǎng)合格的判據(jù)不只是看接地電阻值，在接地電阻不滿足R≤2000/I時，還應(yīng)按附加條件校驗。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)雖然放寬了對接地電阻值的規(guī)定，但并沒有降低對接地網(wǎng)整體性的嚴(yán)格要求，而是對接地網(wǎng)的安全性要求更高更全面了，這就是接地設(shè)計必須遵循的原則和對接地網(wǎng)的考核要求。
2.2 接地網(wǎng)型式
2.2.1 220kV及以下變電站地網(wǎng)
接地網(wǎng)的網(wǎng)格布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗設(shè)計，水平接地帶間距通常為5m~8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設(shè)垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點設(shè)置2.5m~3m的垂直接地極，進(jìn)所大門口設(shè)帽檐式均壓帶，接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復(fù)合式地網(wǎng)。
2.2.2 500kV變電站地網(wǎng)
1) 部分工程仍按220kV變電站同樣模式設(shè)計地網(wǎng)，因為500kV變電站占地面積大，把水平接地帶間距加大到10 m以上，采用等間距的網(wǎng)格布置。并設(shè)置有大量的2.5m~3m的垂直接地極，這也是復(fù)合式接地網(wǎng)。
2) 另有一些工程采用不等間距網(wǎng)格布置，2.5m垂直接地極僅僅在避雷針（線）和避雷器引下線接地處設(shè)置，大門口設(shè)帽檐均壓帶……，是以水平接地帶為主的地網(wǎng)。不等間距的網(wǎng)格布置尺寸的確定有兩種方式：第一種是由計算機(jī)計算，輸入土壤電阻率和入地故障電流等相關(guān)數(shù)據(jù)計算，計算機(jī)可輸出地網(wǎng)布置圖和電位分布曲線等相關(guān)結(jié)果；第二種是根據(jù)接地標(biāo)準(zhǔn)附錄提供的比例關(guān)系，參照以往工程經(jīng)驗，盡量將水平接地帶靠近設(shè)備，以便縮短設(shè)備引下線長度。
2.3 接地網(wǎng)形式優(yōu)劣分析
2.3.1 長孔與方孔地網(wǎng)
網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗確定，沒有輔助的計算程序和對計算結(jié)果進(jìn)行分析，設(shè)計簡單而粗略。因為接地網(wǎng)邊緣部分的導(dǎo)體散流大約是中心部分的3~4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻。接地鋼材用量多，經(jīng)濟(jì)性差。在220kV及以下的變電工程中采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因為入地故障電流相對較小，地網(wǎng)面積不大，缺點不太突出。而在500kV變電站采用，上述缺點的表現(xiàn)會十分明顯，建議500kV變電站不采用長孔或方孔地網(wǎng)。
2.3.2 不等間距地網(wǎng)
水平接地體采用不等間距布置，即地網(wǎng)中部間距大，地網(wǎng)邊緣間距小。根據(jù)地網(wǎng)散流的特點，不等間距的網(wǎng)格布置，正好彌補了長孔或方孔地網(wǎng)的缺點，其優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾點：各網(wǎng)孔電勢大致相等，各網(wǎng)孔電勢與平均值相差不超過5%，最大網(wǎng)孔接觸電勢比長孔或方孔網(wǎng)低40%以上；與長孔或方孔地網(wǎng)比較，大大減少了電位梯度分布不均勻的危險，提高了地網(wǎng)對人身和設(shè)備的安全水平；接地導(dǎo)體散流能力的利用較為充分，節(jié)約鋼材和相應(yīng)的施工費可達(dá)30%~40%；
入地故障電流密度頒布比較均勻，有利于降低接地電阻；地表面電位頒布均勻，能有效降低接觸電勢與跨步電勢。
3 降低接地網(wǎng)電阻的措施
在工程中采用過的降阻的措施很多，如：利用地質(zhì)鉆孔埋設(shè)長接地級、局部換土、使用降阻劑、利用地下水的降阻作用、深井或超深井接地、引外接地、擴(kuò)大接地網(wǎng)面積、使用低電阻模塊以及深孔爆破接地技術(shù)和電解離子接地系統(tǒng)等，這些降阻措施的使用條件、降阻效果以及存在的問題，下面將分別作一些簡介：
3.1 利用地質(zhì)鉆孔埋設(shè)長接地極
根據(jù)接地理論分析，接地網(wǎng)邊緣設(shè)置長接地極能加強邊緣接地體的散流效果，可以起到降低接地電阻和穩(wěn)定地網(wǎng)電位的作用。如果用打深井來裝設(shè)長接地極，則施工費很高，如利用地質(zhì)勘察鉆孔埋設(shè)長接地極，施工費將大大節(jié)省。但需注意：利用地網(wǎng)邊緣的地質(zhì)鉆孔，間距不小于接地極長的兩倍；鉆孔要伸入地下含水層方可利用，工程中我們曾經(jīng)進(jìn)行過實測，未插入到含水層的長接地極降阻效果差。
3.2 局部換土
用換土的方法來降低高土壤電阻率區(qū)接地網(wǎng)接地電阻，這是大家公認(rèn)的有效措施之一。據(jù)了解，貴州鋁廠220kV變電站，整個所區(qū)換土2m深，另外打有一口200m深的超深接地井，鋼管直徑100mm，地網(wǎng)實測電阻達(dá)到0.2Ω，效果非常好。這兩項措施的施工費相當(dāng)高，其他工程很少采用。
500kV變電站占地面積大，要對整個所區(qū)實施換土，是不可能的。通常采用局部換土，只對水平接地帶和垂直接地極的全部或部分實施換土，我們已在多個工程中應(yīng)用。
(1)局部水平接地帶換土
貴陽變是高土壤電阻率，如對水平接地帶實施全部換土，需要低電阻率的田園土1萬多方，買土量大，當(dāng)?shù)靥厥獾沫h(huán)境條件：石頭多，土質(zhì)少，找不到合適的取土點，故采用部分接地帶換土的方式。220kV配電裝置場地是巖石區(qū)，35kV配電裝置場地大部分位于填方區(qū)，填入了大量的石塊和碎石，僅對這兩個區(qū)域?qū)嵤Q土。平整場地時，施工單位將地表土也收集起來利用，最后買土不到3000m3，減少了買土和運土費用。
(2)全部水平接地帶換土
貴州安順變土壤電阻率高達(dá)2500Ω.m，經(jīng)計算，在采取電位隔離措施，驗算接觸電位差和跨步電位差，接地電阻的目標(biāo)值為1.1Ω。本所的地質(zhì)和環(huán)境中沒有可以綜合利用的條件，要達(dá)到接地電阻的目標(biāo)值困難很大，采用的降阻措施是對全部水平接地帶換土。換土量約1萬多方田園土，取土點的土壤電阻率為50Ω.m，在全所接地尚未完工時測過一次接地電阻，約為1Ω，已達(dá)到了目標(biāo)值，接地施工完成后，進(jìn)行了最后測量，測量值小于0.8Ω.m，這是水平接地帶換土成功應(yīng)用的范例。
3.3 使用降阻劑
在高土壤電阻率區(qū)的接地網(wǎng)施工中使用降阻劑，無論是變電還是發(fā)電工程例子都很多。20世紀(jì)的70年代到80年代，使用較多的是膨潤土降阻劑和碳基類降阻劑。據(jù)了解，多個使用降阻劑的工程，接地完工后測量接地電阻情況都不錯，但由于缺乏長期的跟蹤監(jiān)測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材料的腐蝕性的信息返回少。確實也有質(zhì)量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對接地網(wǎng)造成腐蝕，引起各地對降阻劑使用意見分岐。
3.4 利用地下水的降阻作用
利用站區(qū)地下水和地下含水層來降低接地電阻是非常經(jīng)濟(jì)有效的措施。下面是貴陽變工程的兩個實例：
實例一：在站區(qū)西側(cè)35kV配電裝置場地邊，有一個泉水坑，為了充分利用地下水的降阻作用，回填土前，在坑底作了一個大約20m2的小地網(wǎng)，距平場后的地面約3m，由于回填土不夠密實，第一次測小地網(wǎng)的接地電阻約3Ω，但第4次測量時，已有40多天沒有下雨了，測得的接地電阻值降到1.4Ω，效果很好。
實例二：500kV并聯(lián)電抗器基礎(chǔ)施工時，基礎(chǔ)開挖形成一個稀泥塘，深度2m多，在下方也作了一個小地網(wǎng)，面積約20m2，第一次測量為2.4Ω，第三次測量時降到了1.4Ω，效果也很好。
220kV配電裝置場地接地網(wǎng)施工，在鋪設(shè)了三分之二還未與其他部分的地網(wǎng)連接時，測量接地電阻，阻值約為3.3Ω。也就是說，1000m2的地網(wǎng)電阻比20m2的小地網(wǎng)電阻還大。由此可見，兩個小地網(wǎng)利用了地下水的降阻作用，收到了良好的效果。
3.5 深井接地
采用深井或超深井（井深超過100m）接地來降低接地電阻，在西南地區(qū)雖然有多個工程，但每口井的施工費超過5萬元，而且，效果的可預(yù)見性差，應(yīng)用并不普遍。有一個變電工程一期完工時接地電阻測量值為0.58Ω，接觸電位差和跨步電位差計算結(jié)果均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，同時也作好了電位的安全隔離措施。工程投運后，建設(shè)單位為了進(jìn)一步提高接地網(wǎng)的安全性，在所區(qū)西側(cè)的圍墻附近打了兩口超深井，由于沒有打到含水層，也就未達(dá)到預(yù)想的效果。云南寶峰變，土壤電阻率高達(dá)1600Ω.m，站區(qū)地質(zhì)和環(huán)境，沒有降阻的自然條件可利用。采用的降阻措施是在站區(qū)四角打超深井，深井超過100m，地下有含水層，降阻效果相當(dāng)不錯，聯(lián)網(wǎng)后的接地電阻小于0.5Ω。據(jù)調(diào)查，貴州地區(qū)的水電站工程中采用深井接地有4個工程，井深40m~70m，完工后實測接地電阻都不超過0.5Ω，最小的為0.125Ω；川西地區(qū)有多個110kV變電站，接地電阻不滿足要求，采用60m~135m深井或超深井接地，國為地下有含水層，接地電阻降到了0.5Ω以下，由此可見，在地下有含水層時，深井或超深井接地，是十分有效的降阻措施。在實施之前，應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察，同時，要與其他措施作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，特別要避免打井無效造成的浪費。
3.6 引外接地
當(dāng)變電站附近有低土壤電阻率區(qū)（水塘、水田、水洼地……），可以敷設(shè)輔助接地網(wǎng)與所內(nèi)主接地網(wǎng)連接，這種方式叫引外接地。這也是降低接地電阻的有效措施。福建紅山220kV變電站，站址位于花崗巖石的山坡上，220kV設(shè)備為GIS，站區(qū)占地面積小，接地十分困難，好在站區(qū)山下有水田，鋪設(shè)了輔助接地網(wǎng)與所內(nèi)主網(wǎng)相連，施工完成后測量接地電阻未超過0.5Ω，這是采用引外接地的一個成功范例。據(jù)了解，引外接地在國內(nèi)應(yīng)用比較多，有的變電站占地面積小，即使站區(qū)土壤電阻率不高，接地電阻也難以滿足要求，于是就將接地網(wǎng)延伸到站區(qū)附近的水塘邊、小河邊、綠化帶、水田邊……引外接地需注意：距離不能太遠(yuǎn)，接地體要深埋，要作好安全保護(hù)措施，防止因跨步電位差引起人員和牲畜的觸電事故發(fā)生，必須保證引外接地的安全性。
3.7 擴(kuò)大接地網(wǎng)面積
我們知道，在均勻分布的土壤電阻率條件下，接地電阻與接地網(wǎng)面積的平方成反比，接地網(wǎng)面積增大，則接地電阻減小，因此，利用擴(kuò)大接地網(wǎng)面積來降低接地電阻是可能預(yù)見的有效降阻措施。中南地區(qū)鳳凰山變是利用這種措施的一個范例，但是具有這種條件的工程是不多的。
4 相關(guān)問題的討論
4.1 接地網(wǎng)材料和壽命
接地網(wǎng)壽命與接地網(wǎng)材料和土壤的腐蝕性有關(guān)，下面將分別予以討論：
(1)接地網(wǎng)材質(zhì)
長期以來，我國接地網(wǎng)材料主要是用鋼材，因為我國的銅產(chǎn)量少。在選擇接地導(dǎo)體時，一要考慮材質(zhì)，用鋼材或是用銅材；二是計算導(dǎo)體的截面尺寸。歐美和日本都是用銅材，為了提高地網(wǎng)的安全可靠性，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的上海，在2002年就開始推薦地網(wǎng)采用銅材。銅材的性能比鋼材好：導(dǎo)電率高、熱容量大、耐腐蝕性強，銅是無磁性材料，電感小。從耐受短路電流能力比較用材量，鋼材為銅材的3倍；從接地阻抗比較用材量，則鋼材為銅材的8倍，銅地網(wǎng)的接地電阻和地電位差比鋼地網(wǎng)小。銅材的性能雖然好，但其價格卻較昂貴，差不多是鋼材的7~8倍，接地網(wǎng)綜合造價約相差2~3倍。因此土質(zhì)腐蝕性強的地方可考慮采用銅地網(wǎng)，建議研制比銅材便宜的銅包鋼材料供工程中選用。但是，在酸性土壤地區(qū)，建議不使用銅材，可考慮采取其他防腐措施。
(2)土壤腐蝕性
埋在地中的鋼材，常因土壤的腐蝕作用而使截面變小，接觸電阻增大，電氣性能變壞，接地電阻增高，安全可靠性降低。因地網(wǎng)腐蝕或發(fā)生斷裂而引起的事故時有發(fā)生，每次事故造成的經(jīng)濟(jì)損失都在幾百萬元甚至是數(shù)千萬元。為了安全運行，每年都有變電站的接地網(wǎng)進(jìn)行改造，由于要保證變電設(shè)備的正常運行，地網(wǎng)改造，不但施工困難很多，投資也很大。所以，新建工程我們對地網(wǎng)設(shè)計，必須足夠重視。按動熱穩(wěn)定要求計算接地導(dǎo)體截面尺寸時，應(yīng)考慮材料腐蝕，對腐蝕強的土壤要特別注意。腐蝕與接地體的埋設(shè)深度有關(guān)，增加地網(wǎng)的埋設(shè)深度腐蝕性將減弱，但施工費用又會相應(yīng)增加。特別說明，銅接地網(wǎng)與變電站混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋、 地下的鋼管和鋼構(gòu)件會產(chǎn)生電腐蝕，需要采用比較昂貴的陰極保護(hù)措施，否則會產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)的事故。
要考慮金屬腐蝕，就需要知道金屬的年腐蝕率，由于各地土壤情況差別較大，年腐蝕率是一個無法準(zhǔn)確給出出定值的參數(shù)，各工程應(yīng)按勘測情況確定。一般來說，土壤電阻率越低，年腐蝕率越大，高土壤電阻率的土壤對金屬的腐蝕相對較慢。
(3)接地網(wǎng)壽命
變電站的電氣設(shè)備壽命一般按30年要求，考慮到接地網(wǎng)埋入地中更換相當(dāng)困難。接地網(wǎng)的使用年限不能低于電氣設(shè)備的壽命，建議按40~50年考慮。也就是說，地面上的設(shè)備即便是更換了，地網(wǎng)仍是安全可靠的，可以繼續(xù)運行。因此，在選擇接地網(wǎng)導(dǎo)體截面時，應(yīng)按熱穩(wěn)定需要的最小截面再加上30年以上的腐蝕截面。
4.2 入地故障電流
電網(wǎng)中發(fā)生接地短路故障時的短路電流可以分成兩部分：一部分是經(jīng)架空線路的避雷線（地線）回流至電源；另一部分是經(jīng)變電站接地網(wǎng)和大地回流到電源。前者為架空地線的分流電流，后者即是入地故障電流，它是計算地電位、接觸電位差、跨步電位差，以及計算接地網(wǎng)導(dǎo)體截面尺寸的重要參數(shù)。我們希望架空地線分流越多越好，這樣入地故障電流就小了。入地故障電流減小，則地電位就會降低，接觸電位差和跨步電位差也相應(yīng)降低。 由此可見，避雷線的分流 系數(shù)越大越好。影響分流系數(shù)的因素有以下幾個：
1) 出線回路數(shù)。出線回路多，分流系數(shù)成比例地增加；
2) 出線桿塔的接地電阻。隨著桿塔接地電阻增加，分流系數(shù)逐漸減小，對于高土壤電阻率地區(qū)，桿塔接地電阻達(dá)到20Ω時，分流系數(shù)趨于穩(wěn)定：
3) 變電站接地網(wǎng)電阻。隨著地網(wǎng)接地電阻的增加，分流系數(shù)隨之增大，即經(jīng)接地網(wǎng)和大地流回電源的電流隨之減少；
4) 避雷線參數(shù)。避雷線的導(dǎo)電性對分流系數(shù)的影響很大，導(dǎo)電性能越好（加大截面，采用良導(dǎo)體地線），分流系數(shù)越大，反之，分流系數(shù)越小。當(dāng)避雷線對地絕緣時（采用絕緣地線），無分流能力，分流系數(shù)為零。因此，當(dāng)變電站地網(wǎng)接地電阻偏大時，各級電壓架空出線的避雷線不應(yīng)采用絕緣方式，同時建議接地電阻偏大的變電站，其架空出線的避雷線在距變電站2~3km范圍內(nèi)各基桿塔均應(yīng)接地，距離電站最近的幾基桿塔，應(yīng)采取措施將桿塔的接地電阻盡量降低，以便增加分流電流，這一點值得注意，變電設(shè)計與線路設(shè)計時應(yīng)相互配合協(xié)調(diào)解決。
4.3 接觸電位差和跨步電位差允許值
接觸電位差和跨步電位差的允許值可以按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的公式計算，決定計算值大小的是下面兩個參數(shù)取值。
1) 站立處的地表面土壤電阻率。為提高接觸電位差的允許值，有時需要在設(shè)備和構(gòu)（支）架周圍鋪設(shè)礫石或碎石，以提高人腳站立處地表面的ρ值，取值以不超過2500Ω.m為宜。以此為條件計算的接觸電位差允許值應(yīng)作為限制值，地網(wǎng)的實際接觸電位差不應(yīng)超過限值，否則，將影響人身安全。
工程投運后出現(xiàn)的兩種情況值得重視：基一是碎石小道缺少維護(hù)，混入了泥土，長出了雜草，沒有進(jìn)行清理；其二是碎石小道被拆除，取而代之的是草坪。這必將導(dǎo)致接觸電位差和跨步電位差允許值的降低，尤其是雨季和潮濕季節(jié)，從保證運行人員安全考慮，這種現(xiàn)象很值得商榷，環(huán)境美化必須在保障安全的條件下實施，這一點應(yīng)充分認(rèn)識。
2) 接地（故障）電流持續(xù)時間。它是計算接觸電位差和跨步電位差的參數(shù)，它有別于接地裝置的熱穩(wěn)定校驗計算用短路等效持續(xù)時間，而標(biāo)準(zhǔn)中又沒有給出定量規(guī)定。時間取值短，容易滿足要求，時間取值長，則偏于保守，有時會增加接地網(wǎng)的處理措施費。鑒于長期以來，我們尚未見到大接地短路電流系統(tǒng)中，有關(guān)接觸電位差和跨步電位差使人產(chǎn)生觸電傷亡的報道，事實上各種最不利情況同時出現(xiàn)的幾率本來就很小，我們沒有必要過于保守，那樣反而給接地設(shè)計和施工帶來困難。建議接地電流持續(xù)時間取繼電保護(hù)主保護(hù)動作時間為計算條件。
4.4 垂直接地極與深井接地
由垂直接地體降阻作用的理論分析可知，即使在接地網(wǎng)下密密麻麻的設(shè)置很多垂直接地體，形成一塊以垂直接地體為厚度的一塊大鐵板，由于鐵板厚度與其等效半徑相比小得多，其降阻作用很小。如：在100×100（m2）和200×200(m2)地網(wǎng)中密集打入3m長的垂直接地極，前者降阻率不超過4%，后者不超過2%，如果采用深井接地，垂直接地極長度取50m，則降阻率可以達(dá)到22%。因此，變電站的接地裝置，應(yīng)以水平地網(wǎng)為主，若想以增加短垂直接地極來降低接地電阻，從性能價格比來看，很不劃算，既浪費鋼材又增加施工費，這種方式不可取。要想用垂直接地極降阻，就應(yīng)采用深井接地極，實施要點和優(yōu)點如下：
（1）一般來說，采用深井接地，井深要達(dá)到或超過接地網(wǎng)面積的等效半徑。為了避免相互之間的屏蔽作用，接地井的間距不應(yīng)小于井深的兩倍，否則，降阻效果將受到影響；
（2）用深井和超深井接地時，要事前調(diào)查站區(qū)和附近的土壤地質(zhì)情況，了解地下深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，特別是要查明地中土壤電阻率變化情況。如地下有低土壤電阻率巖土層或含水層，則具備深井接地的條件；若地下土壤電阻率比地表高，就不應(yīng)采用深井接地；
（3）深層的土壤電阻率不受氣候、季節(jié)影響，數(shù)值穩(wěn)定。因此，接地電阻值也不會隨氣候、季節(jié)變化，這是深井接地最大的優(yōu)點。
4.5 降阻劑的使用
早在20世紀(jì)的60年代，已經(jīng)開始使用降阻劑，到20世紀(jì)80年代，各地出現(xiàn)了很多降阻劑生產(chǎn)廠。起初只是在一些小面積地網(wǎng)中（線路桿塔接地、微波站接地、建筑物接地……）使用較多，后來一些變電站接地網(wǎng)也開始使用了。由于降阻劑的質(zhì)量問題：降阻效果不能長久，對接地鋼材有腐蝕性，促使20世紀(jì)70年代中期以后，生產(chǎn)廠家開始了提高和改進(jìn)性能的研究，然而，生產(chǎn)的降阻劑產(chǎn)品并沒有達(dá)到較為理想的性能，工程中使用以后，仍然暴露出一些問題，使降阻劑應(yīng)用受阻，變電工程中使用降阻劑的已經(jīng)很少。
理想化的降阻劑應(yīng)具備的性能是：降阻效果好，對接地體無腐蝕或腐蝕性小，有效使用年限長（長效性），無毒不污染環(huán)境（不影響地下水源），施工操作簡便。目前對降阻劑應(yīng)用研究的意見不完全一致，有肯定的，也有否定的，鑒于其安全性和長效性難于保證，對大中型地網(wǎng)的降阻效果小。因此，建議變電站不要使用降阻劑作為主要的降阻措施。
4.6 深孔爆破接地技術(shù)
爆破接地技術(shù)是近期科研成果，它值得在具備條件的地區(qū)應(yīng)用和推廣。具體施工方法是：采用鉆孔機(jī)在地中垂直鉆一定直徑、一定深度的孔，孔深一般在30m~120m。在鉆孔中插入接地電極，然后沿孔的整個深度，隔一定的距離，放置定量的炸藥，實施爆破，將巖石爆裂，爆松，然后將調(diào)成漿糊狀的低電阻材料，用壓力機(jī)壓入深孔中和爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中，從而達(dá)到通過低電阻率材料將地下大范圍的巖石內(nèi)部構(gòu)通，加強接地極與巖土的接觸，達(dá)到較大輻度降低接地電阻的目的。為了驗證爆破技術(shù)的效果，通過試驗現(xiàn)場開挖，發(fā)現(xiàn)填充的低電阻材料呈樹狀分布在爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中，延伸很遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)的達(dá)40m，這就達(dá)到了利用地下電阻率較低的巖土層或含水層，貫通巖石中的固有裂縫，改善土壤的散流能力，相當(dāng)于在大范圍內(nèi)將高電阻率的巖土，置換為廣泛分布低電阻率材料通道的巖土，從而使接地電阻降低。
爆破接地技術(shù)技術(shù)已經(jīng)在我國北方的發(fā)變電工程中應(yīng)用，需注意的是，由于不同地質(zhì)條件下爆破裂縫的等效計算半徑不一樣，不同地區(qū)應(yīng)用此項技術(shù)時，需進(jìn)行一些試驗，了解本地區(qū)的地質(zhì)特點以及用藥量，摸清爆破制裂的規(guī)律，使此項技術(shù)充分發(fā)揮作用。
4.7 電位隔離措施
根據(jù)現(xiàn)行接地標(biāo)準(zhǔn)，放寬對接地電阻值要求的附加條件之一是采取電位隔離措施，防止電位轉(zhuǎn)移，即防止變電站內(nèi)在接地短路時的高地電位通過各種途徑傳到所外，或者說，將所外的低電位引入所內(nèi)。變電站內(nèi)一般沒有鐵路進(jìn)入，但供水管路、低壓線路、通信線路進(jìn)入變電站是比較常見的。供水管道進(jìn)入變電站的方式有架空、貼著地面鋪設(shè)、地下埋設(shè)三種方式。架空敷設(shè)的水管道很少見，通常為后兩種敷設(shè)方式。地下埋設(shè)的水管電位轉(zhuǎn)移小，無需采用電位隔離措施。貼著地面鋪設(shè)的水管，應(yīng)有隔離措施，即：在變電站圍墻處應(yīng)設(shè)法蘭連接，對接處裝橡皮墊，連接螺栓穿在絕緣套內(nèi)并加裝絕緣墊圈。由變電站對所外深井泵房供電時，電源中性點不在所內(nèi)接地，要改在泵房處接地，供電線路最好使用加強絕緣的架空線路。當(dāng)采用電纜線路時，最好使用全塑電纜，如采用鎧裝電纜。電纜在進(jìn)入泵房處，應(yīng)將鋼鎧或鉛（鋁）外皮剝掉0.5~1m。對于通信線路，如果采用的是光纖電纜，因為沒有電路的直接聯(lián)系，不會產(chǎn)生電位轉(zhuǎn)移，否則，應(yīng)設(shè)置隔離變壓器，隔斷電路的直接聯(lián)系，切斷電位轉(zhuǎn)移通路。總之，在接地電阻較大的變電站防止電位轉(zhuǎn)移關(guān)系到人身和設(shè)備安全，設(shè)計時必須考慮采取適當(dāng)?shù)拇胧?
4.8 敷設(shè)雙層地網(wǎng)
據(jù)某供電局介紹，為了降低占地面積較小的變電站的接地電阻值，有一個110kV變電站，想擴(kuò)大接地網(wǎng)面積，把地網(wǎng)作成雙層，兩層地網(wǎng)之間相距僅2m多一點，可能是雙層地網(wǎng)產(chǎn)生的屏蔽作用，降阻效果并不理想。在其他工程中也采用過雙層地網(wǎng)，降阻效果仍然很小。因此，在沒有得到確切的理論根據(jù)和試驗驗證之前，建議不采取這種方式，以免造成鋼材和資金浪費。
5 結(jié)論
1) 變電站接地網(wǎng)是維護(hù)變電站安全可靠運行，保障運行人員和電氣設(shè)備安全運行的根本保證和重要設(shè)施。接地網(wǎng)設(shè)計與施工必須予以高度重視；
2) 高土壤電阻率區(qū)的變電站，應(yīng)根據(jù)所區(qū)地質(zhì)和環(huán)境條件，采用效果好、經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的輔助措施，因地制宜，綜合治理來降低接地電阻。同時，應(yīng)當(dāng)把降低地面電位梯度與降低接地電阻視為同等重要，不應(yīng)片面追求小接地電阻值而投入巨額資金；
3) 接地網(wǎng)設(shè)計要推廣采用不等間距的網(wǎng)格布置；大中型變電站的接地網(wǎng)應(yīng)以水平接地網(wǎng)為主；為降低接地電阻為目的而增加短垂直接地是不可取的；雙層地網(wǎng)降阻效果小；實施深井接地的條件應(yīng)是地下具有含水層或低電阻率的巖土層；
4) 由于已經(jīng)使用過的各種降阻劑，在降阻效果和多項性能，以及經(jīng)濟(jì)性等方面不能完全令人滿意，因此，大中型地網(wǎng)不宜使用。建議開展對接地工程的實驗研究工作，研制新材料（降阻效果好、腐蝕性小、無污染、性能穩(wěn)定、價格便宜），探索經(jīng)濟(jì)合理的新方法，并做好科研成果的應(yīng)用與推廣工作.
[上一頁]： 鍍銅鋼絞線的特性決定其重要性
[下一條]： 鋼芯鍍銅接地棒及相關(guān)放熱熔接器具
