變電所接地裝置降阻問(wèn)題的工程實(shí)踐

段峰　鄒茜

摘 要：變電所接地網(wǎng)的接地電阻是一個(gè)十分重要的參數(shù)，而如果變電所接地網(wǎng)的接地電阻偏高將直接影響了設(shè)備和人身的安全。對(duì)66kV奧鎂變有三種降低接地電阻的措施可以采用，但這些措施在具體的工程實(shí)踐中如何運(yùn)用，如何用較少的投資達(dá)到較大的降阻效果，卻不是一件容易的事。

關(guān)鍵詞：變電站；接地電阻；降阻措施

在實(shí)際接地工程中發(fā)生過(guò)因采用的降阻措施與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符而造成投資大收益小的事情。還有一些在降阻措施使用不當(dāng)而造成高電位外引留下安全隱患的，因而有必要對(duì)每種降阻措施的作用、適用場(chǎng)所和應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析和研究。

1.外引接地網(wǎng)

在工程中首推的降阻措施為外引接地網(wǎng)。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)在變電所2000m以內(nèi)有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)引外引接地極。這就要求在確定降阻方案時(shí)要對(duì)變電所周圍進(jìn)行認(rèn)真的勘探、測(cè)量，測(cè)量出變電所四周土壤電阻率沿水平方向上的分布，找出土壤電阻率較低和適合做引外接地的地方。因?yàn)樵谏絽^(qū)、丘陵地區(qū)土壤電阻率在水平方向上大都呈不均勻分布，即總有一些地方的土壤電阻率相對(duì)較低，可以的引外接地網(wǎng)。

在降阻措施中外引接地網(wǎng)是最簡(jiǎn)單有效的，也是在接地工程中最常應(yīng)用的措施。在決定外引接地網(wǎng)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)可利用來(lái)做外引接地的地形、面積、土壤電阻率和接地裝置應(yīng)降低的電阻值來(lái)決定外引接地網(wǎng)的大小。外引接地部分的接地電阻可用面積公式R=0.5進(jìn)行計(jì)算，但要注意該公式是在地網(wǎng)的網(wǎng)格達(dá)到一定的密度時(shí)才可達(dá)到的值，一般情況是達(dá)不到該值的，只是如有可能可應(yīng)用該公式確定外引接地網(wǎng)的大致數(shù)值。

本工程外引接地以水平地網(wǎng)為主且邊緣閉合，可依下式：

B=11+4.6hs

式中：h—水平接地體埋深，m

s—地網(wǎng)面積，m2

對(duì)于外引接地網(wǎng)除要滿足降阻的需要外，更重的要滿足安全的要求，即要嚴(yán)格限制高電位外引，即對(duì)引外接地網(wǎng)要驗(yàn)算外引處的跨步電壓要絕對(duì)滿足。

uk=174+0.7ρss

式中：ρs—外延處的地表土壤電阻率，Ω·m

t—接地短路電流持續(xù)時(shí)間，s

uk—跨步電壓，v

在設(shè)計(jì)外引接地時(shí)，應(yīng)首先考慮降阻的需要決定外引地網(wǎng)的大??；再考慮安全的需要決定外引地網(wǎng)的網(wǎng)格布置、埋深和形狀；還要考慮外引地網(wǎng)不被破壞和妨礙以后的建設(shè)等綜合因素。同時(shí)在設(shè)計(jì)外引接地時(shí)還要盡量的考慮減少接地體之間的相互屏蔽，使之發(fā)揮最大的降阻效果，節(jié)約投資。

2.深井式接地極

當(dāng)?shù)叵律顚佑休^低土壤電阻率的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)可采用深井式接地極進(jìn)行降阻，或構(gòu)成立體地網(wǎng)。采用深井式接地極時(shí)要求對(duì)接地裝置及其四周測(cè)出垂直方向上的土壤電阻率分布?，F(xiàn)場(chǎng)可采周等距四極法測(cè)量土壤電阻率，用等距四極法測(cè)量土壤電阻率時(shí)，改變間距離a時(shí)，可測(cè)出不同深度的土壤電阻率。因?yàn)榈染嗨臉O法測(cè)土壤電阻率的極間距離與反應(yīng)的土壤電阻率有0.75a的關(guān)系，所以改變不同的極間距離可測(cè)出不同深度的土壤電阻率。單個(gè)深井式接地極接地電阻可按下式計(jì)算

R=ρ2R2ln2la

式中：ρ—平均視在土壤電阻率，Ω·m

l—垂直接地極的長(zhǎng)度，m

a—垂直接地極的半徑，m

R—接地電阻，Ω

采用深井式接地極可減少占地，接地裝置的接地電阻受氣候影響較小，因接地問(wèn)題在變電所內(nèi)解決，不與周圍群眾發(fā)生關(guān)系。

但采用深井式接地極同樣要考慮屏蔽問(wèn)題，深井式接地極一般應(yīng)設(shè)在水平地網(wǎng)的邊緣，深井式接地極之間的間距應(yīng)達(dá)到接地極長(zhǎng)度的2—3倍，才能取得較好的降阻效果?，F(xiàn)場(chǎng)適合于采用深井式接地極的場(chǎng)所較少，只有在地下有金屬礦，或北方地表土壤干燥，而地下水豐富的場(chǎng)所才適用。而一般的地區(qū)往往都是深層土壤的土壤電阻率高于表層的土壤電阻率，特別是深層為巖石的山區(qū)和丘陵地區(qū)，深層土壤電阻率往往運(yùn)高于上層土壤的電阻率，這時(shí)是不適合于采用深井式接地極的。再則，深井式接地極的施工費(fèi)用往往大于水平接地體施工費(fèi)用的若干倍，就是均勻土壤采用深井式接地極也是不經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于線路桿塔接地、避雷針接地等以防雷為主要目的的接地裝置就更不宜采用深井式接地極，而應(yīng)以有效降低沖擊接地電阻為主，因?yàn)槔纂娏魇歉哳l電流，有很強(qiáng)的趨膚性，一般沿地表散流，深層土壤散流作用很差，所以深井式接地極對(duì)以防雷為主的接地效果不大。

3.采用降阻劑降阻

降阻劑的降阻效果是不可置疑的，因?yàn)榻底鑴┮言趯?shí)際的接地工程中得到大量長(zhǎng)期的應(yīng)用，并被寫(xiě)進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推薦的降阻措施中有“填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑”，降阻劑的降阻機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①由于降阻劑的擴(kuò)散和滲透作用，降低接地體周圍的土壤電阻率，關(guān)于擴(kuò)散和滲透作用，一般化學(xué)降阻劑強(qiáng)于其他型式的降阻劑，膨潤(rùn)土類的降阻劑擴(kuò)散和滲透作用較差，但降阻劑的穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性與擴(kuò)散和滲透作用是矛盾的。擴(kuò)散和滲透好的降阻劑其穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性都比較差，因?yàn)閿U(kuò)散和滲透性強(qiáng)的降阻劑容易隨雨水的流失而流失。

②接地體同周圍施加降阻劑后，相當(dāng)于擴(kuò)大了接地體的有效截面，這機(jī)理對(duì)固體降阻劑和膨潤(rùn)土類降阻劑最為明顯，而化學(xué)降阻劑和樹(shù)脂狀的降阻劑隨著時(shí)間的流失有效截面的增大則不太明顯，會(huì)越來(lái)越小。

③消除接觸電阻。接地體的接地電阻可以分為兩部分，一是接地體與周圍的大地所呈現(xiàn)的電阻Rd；二是接地體與周圍土壤的接觸電阻Rj。Rj=Rd+Rj，Rj的大小與接地極周圍的土壤有關(guān)，一般土質(zhì)越密實(shí)，接觸電阻越小，土壤越松散，接觸電阻越大。接觸電阻還與電極表面狀況有關(guān)，接地極表面越光滑，接觸電阻越小，接地極表面越粗糙，接觸電阻越大。接地極生銹后，接觸電阻會(huì)逐漸增大。接地體施加降阻劑后，會(huì)減少或消除接觸電阻，但只有某些物理降阻劑和膨潤(rùn)土類降阻劑才具有這方面的功能，而化學(xué)降阻劑和流質(zhì)降阻劑則不具有這方面的功能，有些降阻劑由于腐蝕還會(huì)使接觸電阻變大。

④降阻劑的吸水性和保水性改善并保持土壤導(dǎo)電性能。土壤的導(dǎo)電性能除了與土壤所含金屬導(dǎo)電離子的濃度有關(guān)外，還與土壤的含水量有關(guān)。某些降阻劑具有較強(qiáng)的吸水性和保水性，如膨潤(rùn)土類降阻劑，具有較強(qiáng)的吸水性，吸水后體積膨脹并能長(zhǎng)期保持水分成為漿糊狀，使接地電阻一直保持穩(wěn)定不受氣候的影響。

但是降阻劑在實(shí)際的工程應(yīng)用中確實(shí)也存在有一系列的問(wèn)題，比如降阻劑的腐蝕性問(wèn)題，降阻效果問(wèn)題，降阻穩(wěn)定性問(wèn)題，以及對(duì)地下水資源的污染問(wèn)題。這主要是一些廠家片面追求短期的降阻效果而忽略了降阻穩(wěn)定性，長(zhǎng)效性和對(duì)鋼接地體的腐蝕，有的還對(duì)環(huán)境構(gòu)成了污染，降阻效果也隨著時(shí)間的推移迅速下降，接地電阻反彈，接地體受到嚴(yán)重的腐蝕。

在降阻劑的使用上要注意降阻劑用在小型接地裝置的降阻效果是非常有效的，如66kV及以下的變電所接地，送電線路桿塔接地，避雷針接地和微波信站的接地，使用降阻劑進(jìn)行降阻是非常有效的。選用合適的降阻劑后，應(yīng)嚴(yán)把施工工藝關(guān)，按要求施工。關(guān)于降阻劑的使用，一定要按廠家說(shuō)明書(shū)上的方法使用和施工。要注意降阻劑要均勻的施加在接地體的周圍，不能有脫節(jié)現(xiàn)象；對(duì)施加降阻劑和不施加降阻劑的地方要有過(guò)渡措施；降阻劑的埋深要足夠，回填土要合格。

結(jié)束語(yǔ)

在奧鎂變工程中采用一種降阻措施并不能把接地電阻降到合格范圍，需要利用多種降阻措施進(jìn)行降阻。我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，綜合采用了外引接地網(wǎng)和降阻劑的綜合降阻措施。成功地解決了該變電所降阻難題。（作者單位：營(yíng)口供電公司）