接地網(wǎng)降阻技術(shù)研究

曾昌健 李麗 羅思媛

接地網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)出現(xiàn)高于地電位的電荷泄放到地面的一種手段，地電位是地球處于零電壓此時(shí)設(shè)定的電位。出現(xiàn)對(duì)人的傷害和物體的損害時(shí)，主要是由于在人或物體中通過(guò)了高于地電位的電壓而產(chǎn)生的。當(dāng)人員靠近或者處于附近時(shí)產(chǎn)生損害，因此有必要采取相應(yīng)的措施降低故障電流出現(xiàn)的情況，來(lái)提高裝置工作效率。

一、降阻新技術(shù)和新措施目前現(xiàn)狀：

1.改變接地網(wǎng)總體的敷設(shè)面

在接地阻值公式R=0.5ρ/中，當(dāng)S值增大后，R的數(shù)值相應(yīng)下降。因此在征地用地上擴(kuò)大線路設(shè)備的用地面積，可以更直接的達(dá)到技術(shù)方面的要求。但是如果一味的增大用地面積，在綜合應(yīng)用方面也不盡合理。而且對(duì)于各個(gè)地區(qū)受到用地面積限制，諸如在用變電站等廠區(qū)也會(huì)受原有用地范圍的限制

2.加深接地網(wǎng)的埋設(shè)

由于受到天氣和地質(zhì)環(huán)境的影響，因此在深度的埋設(shè)上對(duì)于電阻值降低程度也較為有限。在電阻值較低的區(qū)域，也可以適時(shí)在深度上加大埋設(shè)數(shù)量和埋設(shè)的長(zhǎng)度，但是實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)下降并不明顯。

3.地下低阻區(qū)域埋設(shè)

在地下埋設(shè)方面，如遇地下含水層方面可能使阻值大為降低，此時(shí)可以深入地下透水區(qū)域，也可以克服由于用地方面的限制，而無(wú)法滿足相應(yīng)用地面積的要求。

檢驗(yàn)接地電阻并非只有接地網(wǎng)此項(xiàng)唯一標(biāo)準(zhǔn)，作為衡量接地體是否滿足要求的重要參數(shù)，其與地表導(dǎo)電率，接地體的形狀、大小等等都有十分密切的聯(lián)系。在接地形式的選擇上使用安全性好、可靠性高的方案顯得尤為重要。準(zhǔn)確測(cè)量出接地裝置的具體數(shù)據(jù)，可以為判定這一部分設(shè)備是否符合運(yùn)行要求，是否需要進(jìn)行優(yōu)化改造提供依據(jù)

二、常用的測(cè)量手段

Zc-8作為常用的接地電阻測(cè)量?jī)x器，該儀表配備整流器，由手搖發(fā)電機(jī)通入電流后轉(zhuǎn)化為儀表所需的直流電，發(fā)電頻率在105～150HZ左右，在出線端設(shè)置電容器阻隔直流。由于手搖發(fā)電機(jī)為手動(dòng)裝置，發(fā)電電源容量有限，因此隨著環(huán)境和設(shè)備等不同程度的影響后，其抗干擾能力也逐步下降

測(cè)試原理是在被測(cè)點(diǎn)之間加入電壓產(chǎn)生通流的回路，通過(guò)輔助電極與測(cè)試儀器連接比對(duì)計(jì)算實(shí)際被測(cè)點(diǎn)分量。就土壤與接觸電阻來(lái)說(shuō)，其分布面積與接觸方式的改變也極大的影響各分量數(shù)據(jù)的變化。

鉗形測(cè)試儀表類似于鉗形電流表計(jì)，分別有雙鉗口和單鉗口等兩種形式。其單鉗口形式其實(shí)與雙鉗口類似，其測(cè)量線圈整合于單個(gè)鉗口。內(nèi)部分布兩個(gè)線圈，一個(gè)為電源線圈，另一個(gè)為測(cè)量線圈，由電源線圈發(fā)出能量，測(cè)量線圈由電磁感應(yīng)出相應(yīng)數(shù)值。

因此在綜合運(yùn)用各種環(huán)境下，應(yīng)選取不同的測(cè)試手段進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)提取，以保證參數(shù)的可靠性。

三、接地電阻優(yōu)化措施研究

根據(jù)現(xiàn)階段所處的環(huán)境，多采用接地網(wǎng)敷設(shè)，或者降阻劑等手段降低電阻值。對(duì)于裝置的熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)，不同材料的接地裝置其所適宜的環(huán)境溫度并不一致。

熱穩(wěn)定性計(jì)算與諸多因素相關(guān)，對(duì)于埋設(shè)的接地網(wǎng)最小工作截面Sg需滿足使用具備熱穩(wěn)定系數(shù)C的接地線材料在短路等效時(shí)間te穩(wěn)定流過(guò)接地網(wǎng)中的短路電流值lg，則需滿足如下計(jì)算方式要求：。

為滿足此要求需對(duì)各類材質(zhì)地線進(jìn)行耐受溫度實(shí)測(cè)。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行接地裝置的綜合選擇安裝對(duì)于降低地下接地網(wǎng)阻值具有重要意義。早期接地裝置利用木炭和食鹽來(lái)降低阻值。隨著時(shí)間的發(fā)展，后來(lái)采用了化學(xué)或物理降阻劑來(lái)降低電阻值，經(jīng)過(guò)多年的使用及效果驗(yàn)證對(duì)電阻值的降低取得較為理想的效果，但由于其成分伴隨著腐蝕、老化、失效等問(wèn)題。如何更加有效的保持降阻技術(shù)的穩(wěn)定性，保持該設(shè)備裝置運(yùn)行的可持續(xù)性，成為了此部分內(nèi)容的發(fā)展重點(diǎn)。

為了歸類線路桿塔接地網(wǎng)各部流過(guò)的電流值，對(duì)于地網(wǎng)的接地效率，可分為三線接于一點(diǎn)和四線及以上接于一點(diǎn)。三線接于一點(diǎn)，其形狀系數(shù)B=0，隨著數(shù)值的增加其接地電阻RP相應(yīng)增加，因此可以看出形狀系數(shù)增加，相應(yīng)的接地網(wǎng)材料的利用率也相對(duì)減少，可作為衡量接地網(wǎng)效率一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

降阻劑影響原因分析：設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行形成電流通路，與土壤中的介質(zhì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，降低接地網(wǎng)截面，再由于熱穩(wěn)定性不足，當(dāng)大電流經(jīng)過(guò)時(shí)造成接地網(wǎng)燒斷的情況。

綜上，本文為了分析不同土壤環(huán)境的降阻效果，擬試驗(yàn)在放射狀接地網(wǎng)尾部采用與物理降阻劑進(jìn)行等比例調(diào)配，測(cè)試其所表現(xiàn)的沖擊特性。下文簡(jiǎn)稱放射降阻狀。

實(shí)測(cè)樹網(wǎng)狀與放射降阻狀，土壤電阻率ρ1=98Ω·m，ρ2=969Ω·m，接地裝置埋深均為h=0.85米，接地網(wǎng)水平放射極分布長(zhǎng)度均設(shè)置為60米，同時(shí)在各接地網(wǎng)狀中心點(diǎn)施加相同的沖擊電流，實(shí)測(cè)施加波形為8/20μs的電流，幅值分別為，5kA、10kA、15kA、20kA、25kA、30kA等。

在施加電流值后，得到不同土壤電阻率出現(xiàn)大電流時(shí)的接地電阻值，根據(jù)不同電流幅值對(duì)比其阻值進(jìn)行分析

根據(jù)電阻率ρ1=98Ω·m的土壤所測(cè)數(shù)據(jù)可知，沖擊電流處于較低水平時(shí)，放射降阻狀相比于一般網(wǎng)狀接地其電阻降幅更為顯著。相差大約為15%。

這說(shuō)明放射狀接地網(wǎng)尾部采用與物理降阻劑進(jìn)行等比例調(diào)配發(fā)生了明顯的結(jié)合效應(yīng)，在尾部周圍電場(chǎng)出現(xiàn)強(qiáng)烈的畸變，通過(guò)降阻劑在接地網(wǎng)尾部土壤發(fā)生擊穿，增強(qiáng)土壤的散流性，相當(dāng)于進(jìn)一步的提高了接地網(wǎng)的有效接地長(zhǎng)度，接地電阻顯著減小。

沖擊電流處于較高水平時(shí)，接地體周圍的土壤相繼擊穿，當(dāng)電流逐步提高到一定值，由于擊穿所產(chǎn)生的有效散流區(qū)域達(dá)到臨界值，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)接地體的有效接地長(zhǎng)度，接地網(wǎng)尾部與物理降阻劑結(jié)合散流區(qū)域達(dá)到飽和狀態(tài)，尾端結(jié)合補(bǔ)充降阻劑就無(wú)法進(jìn)一步加強(qiáng)接地狀態(tài)的散流效果。因而，此時(shí)無(wú)論是放射降阻狀還是一般網(wǎng)狀基本達(dá)到平衡，無(wú)明顯變化趨勢(shì)。

根據(jù)電阻率ρ2=969Ω·m的土壤所測(cè)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)出現(xiàn)高阻值的土壤環(huán)境，在雷電流的沖擊情況下相應(yīng)的接地電阻值也有所增加。隨著雷沖擊電流的提高，出現(xiàn)了與低阻值土壤環(huán)境一樣的接地阻值下降的情況。

由上述結(jié)果得出，“放射降阻狀”相對(duì)于常規(guī)的“一般網(wǎng)狀”的沖擊接地電阻明顯較小，采用“放射降阻狀”接地裝置對(duì)于降低接地電阻有著更有效的作用。在接地布設(shè)的環(huán)境中，具有固定的接地電阻的土壤環(huán)境較為少見，所以在山區(qū)土壤電阻率較高的位置，可參考采用“放射降阻狀”接地分布埋設(shè)方式減少由于出現(xiàn)“反擊”而引起線路跳閘的情況，提高接地網(wǎng)的可靠性。

文章首先介紹了目前一些接地的降阻措施，分析各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，結(jié)合目前現(xiàn)場(chǎng)所出現(xiàn)的情況，從各種現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的影響因素出發(fā)提出了一種改進(jìn)的降低接地電阻的方式，結(jié)合常見的問(wèn)題分析數(shù)據(jù)的具體意義，并通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)對(duì)比分析了新型接地裝置的改進(jìn)效果。

作者簡(jiǎn)介：曾昌健（1987—），男，漢，福建，碩士，講師，電氣工程及其輸配電技術(shù)，單位：福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院；

李麗（1985—），女，漢，江蘇，碩士，講師，電氣工程及其輸配電技術(shù)，單位：福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院；

羅思媛（1989—），女，漢，福建，本科，法官助理法律，單位：泉州市鯉城區(qū)人民法院。