導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

降低高土壤電阻率變電站接地電阻的研究

文檔作者：王金煒，余力行文檔來源：國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
下載地址：點擊這里	文件大?。?1.45 MB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?.45 MB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：高土壤電阻率地區(qū)輸電線路接地電阻研究

上一篇：基于電化學在接地網(wǎng)接地改造中應用

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

55
第20 卷(2018 年第2 期) 電力安全技術
王金煒，余力行
(國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000)
降低高土壤電阻率變電站接地電阻的研究
〔摘 要〕 通過對一個雙層高土壤電阻率變電站接地網(wǎng)的處理，介紹了降低雙層高土壤電阻率
變電站接地網(wǎng)接地電阻的有效措施，包括增加垂直接地極的數(shù)量和填充降阻劑。通過計算確定了需
要增加的垂直接地極的數(shù)量并計算了改造后接地網(wǎng)的接地電阻。接地電阻的計算結果與實際測量值
進行比較，證明了所采用方法的實用性。
〔關鍵詞〕 雙層高土壤電阻率；接地網(wǎng)；接地電阻
在高土壤電阻率地區(qū)，可采取的降低接地電阻
的措施有以下幾種：
(1) 若在變電所2 000 m 以內(nèi)有較低電阻率的
土壤時，可敷設外引接地極；
(2) 當?shù)叵螺^深處的土壤電阻率較低時，可采
用井式或深鉆式接地極；
(3) 填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑；
(4) 敷設水下接地網(wǎng)。
該變電站現(xiàn)有的接地網(wǎng)水平接地體采用70×
10 熱鍍鋅扁鋼，沿變電站圍墻敷設，埋深為0.8 m。
依據(jù)該變電站接地網(wǎng)布置圖紙，制定接地網(wǎng)改造方
案如下：
(1) 沿水平接地網(wǎng)外環(huán)周圍敷設Φ50 銅覆鋼
管深井接地極；
(2) 深井回填采用“深井壓力灌漿”工藝，每
口井回填煅燒石油焦炭450 kg，灌漿壓力保持在
4.5 MPa±0.5 MPa；
(3) 深井接地極連成的環(huán)網(wǎng)與原地網(wǎng)間需進行
可靠連接，連接點應不少于10 處；
(4) 水平接地體與深井接地極、水平接地體之
間均采用放熱焊接且保證焊接牢固，焊點及周圍被
氧化部位需涂刷瀝青漆進行防腐。
改造后的接地網(wǎng)結構如圖1 所示。
2 改造方案特點
(1) 全站接地采用銅覆鋼接地裝置，銅層厚度
不小于0.25 mm，具有導電性能優(yōu)、熱穩(wěn)定性能好、
0 引言
變電站良好的接地是維護電力系統(tǒng)安全可靠運
行、保護運行人員和電氣設備安全的重要措施。理
論分析和運行經(jīng)驗表明：在土壤電阻率低的地區(qū)，
地網(wǎng)接地電阻值容易滿足要求，但土壤腐蝕問題嚴
重；而在土壤電阻率高的地區(qū)，特別是在山區(qū)，表
面土層一般較薄，下層的土壤往往不止一層，地網(wǎng)
的接地電阻很難達到規(guī)定值。
在近期對某35 kV 變電站接地電阻例行試
驗后， 結果顯示其接地電阻達到7 Ω， 已大于
GB 50056—2011《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》
4.2.1 條“不接地系統(tǒng)接地電阻不大于4 Ω，高電
阻率地區(qū)接地電阻不大于10 Ω”的要求。經(jīng)過現(xiàn)
場勘查后發(fā)現(xiàn)，該變電站外區(qū)域表層為紅色粉質(zhì)粘
土，分布于全場區(qū)，結構疏松，土質(zhì)不均勻；中層
及其下層均為第3 紀重風化石灰?guī)r，分布于全場區(qū)，
層頂起伏較大，中等風化。該土壤結構屬于典型的
雙層土壤結構。根據(jù)巖土報告，土壤電阻率分布為
上層土壤(0—5 m)h 1=5 m，ρ1=300 Ω·m；下層
土壤( 5 m 以下)h 2=13 m，ρ2=1 000 Ω·m。
1 接地網(wǎng)改造方案
目前接地網(wǎng)原材料大多采用扁鋼、角鋼或鋼管，
鋼材在土壤中腐蝕后，進而腐蝕接地網(wǎng)。金屬在土
壤中的腐蝕有化學腐蝕、電化學腐蝕和微生物腐蝕，
其中電化學腐蝕對接地網(wǎng)的腐蝕最為嚴重。
電力安全技術 第20卷 (2018年第2期)
56
耐腐蝕能力強、施工方便、使用壽命長、投運后檢
驗維護工作量少、無污染等優(yōu)點。
(2) 全站降阻采用“深井壓力灌漿”工藝，以
低電阻率的接地工程用煅燒石油焦炭灌注深井，可
使低電阻材料填充地層裂隙，增大低電阻區(qū)域，有
效降低接地體局部接地電阻。
(3) 接地工程用煅燒石油焦炭的碳含量不小于
95 %，具有低電阻、低流失、無腐蝕性和無污染的
優(yōu)點。
(4) 全站接地體連接采用放熱焊接方式，施工
方便，焊接點的電氣性能、機械性能、耐腐蝕性均
優(yōu)于傳統(tǒng)焊接，有效保障了接地網(wǎng)的電氣安全。
圖1 等效的接地網(wǎng)結構
3 接地網(wǎng)參數(shù)計算
文獻1 給出以水平接地導體為主、邊緣閉合
的復合接地網(wǎng)的接地電阻計算公式，該公式考慮了
構成水平接地網(wǎng)的水平接地導體之間的電流屏蔽作
用，對于任意復雜的接地網(wǎng)都能得到比較準確的接
地電阻值。式(1)—(4) 為復合接地網(wǎng)接地電阻公式。
Rn=αR e (1)
式中:Rn——任意形狀邊緣接地閉合網(wǎng)的接地
電阻，Ω；Re——等值方形接地網(wǎng)接地電阻，Ω；
S ——接地網(wǎng)總面積，m2；d——水平接地極的直徑，
m;h ——水平接地極的埋沒深度，m;L 0——接地
網(wǎng)的外緣邊線總長度，m;L ——水平接地級的總
長度，m。
由資料得ρ1=300 Ω·m，S =1 060 m2，L 0=
134 m，B =0.9，α =0.98，h =0.8 m，則有Rn=
4.5 Ω。此電阻與實際測量所得接近。
改造后的接地網(wǎng)參數(shù)采用利用系數(shù)法計算，需
要的垂直接地極鋼管數(shù)量見式(5)。
假定需要的接地極鋼管數(shù)量n=50，式中η v
為水平接地體的利用系數(shù)，查文獻2 得η v=0.96；
Rne 為接地電阻要求值；Rv 為單根接地電阻體的散
流電阻Rv=k×ρv，k 為雙層土壤的反射系數(shù)，取
0.326, 求得Rv=97.8 Ω。按式(5) 求得接地極鋼
管數(shù)量n=23，取50 根接地極鋼管。
垂直接地極根數(shù)從10—70 根時，接地網(wǎng)的接
地電阻隨垂直接地極數(shù)量的變化曲線如圖1 所示。
由圖1 看出，在水平地網(wǎng)保持不變的情況下，接地
網(wǎng)的接地電阻R 隨垂直接地極根數(shù)n 的增大而降
低；當n 達到一定數(shù)值時，R 值趨于恒定。這是由
于垂直極間距減小后，相互間的屏蔽作用增強，垂
直接地極根數(shù)越多，屏蔽系數(shù)越大。當垂直接地極
根數(shù)增加到一定程度后，屏蔽作用已非常明顯，再
增加已無意義。
圖1 接地網(wǎng)電阻與垂直接地極根數(shù)的關系
驗算接地電阻見式(6）。
由于該變電所為雙層土壤，所以需要計算由于
雙層土壤影響而增加的電阻，見式(7)—(9)。
R′=F (R1+Rad) (7)
水平接地網(wǎng)
垂直接地極山體裂紋
α=(3l n -0.2) (3)
L 0
S
S
L 0
Re=0.213 (1+B )+ (l n -5B ) (2)
ρ1
S
ρ1 2πL
S
9hd
B = (4)
h
S
1+4.6
1
n ≥ （5）
0.9Rv
Rneη v
Rne= = =1.8 Ω (6)
0.9Rv
nη v
0.9×97.8
50×0.96
10
10 20 30 40 50 60 70 n，根
R，Ω
0
9
7
5
3
57
第20 卷(2018 年第2 期) 電力安全技術
式中，Rad 為垂直接地體由于雙層土壤影響
而增加的電阻，當土壤電阻率為100 Ω·m，埋
深3 m 時查表取Rad=1.98 Ω， 在經(jīng)過換算后取
Rad=0.2 Ω；F 為雙層土壤的影響系數(shù)，可以根據(jù)
土壤的反射系數(shù)和接地體底部的埋深計算而得，取
F =1.7；土壤的反射系數(shù)K 見式(8);R1 為垂直接
地體僅埋設在上層土壤中的接地電阻，見式(9)。
綜上，通過式(7) 可求得R′。
R′=F (R1+Rad)=1.7×(0.2+2)=3.74 Ω
改造后的總接地電阻見式(10)。
R=Rne+R′=3.74+1.8=5.54 Ω (10)
改造后的實際接地網(wǎng)接地電阻測量值為
1.86 Ω，滿足規(guī)范要求的不接地系統(tǒng)接地電阻不
大于4 Ω 的要求。
4 接觸電位差與跨步電位差
根據(jù)文獻1 要求，35 kV 不接地系統(tǒng)發(fā)生單相
接地故障后，當不迅速切除故障時，此時變電站接
地裝置的接觸電位差Ut 和跨步電位差Us 不應該超
過式(11) 和式(12)。
Ut=50 + 0.05ρf (11)
Us=50 + 0.2ρf (12)
其中ρf 為人腳站立處地表面的土壤電阻
率。取ρf=300 Ω·m， 計算得允許值Ut=65 V，
Us=56 V。
接地網(wǎng)最大接觸電位差和最大跨步電位差的公
式見式(13)，(14)。
UT=K TLK ThK TdK TsK TNK TmV (13)
US=K SLK ShK SdK SsK SNK SmV (14)
其中：K TL，K Th，K Td，K Ts，K TN 和K Tm 分別
為最大接觸電位差的形狀、埋深、直徑、地網(wǎng)面積、
接地導體根數(shù)和網(wǎng)孔數(shù)目影響系數(shù)；K SL，K Sh，
K Sd，K Ss，K SN 和K Sm 分別為最大跨步電位差的形
狀、埋深、直徑、地網(wǎng)面積、接地導體根數(shù)和網(wǎng)孔
數(shù)目影響系數(shù)；V 為接地網(wǎng)故障電流時的最大接地
位升高。當I =1 000 A( 根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)所得的計算
值)，地網(wǎng)接地電阻R=1.86 Ω 時，接觸電位差的
R1= = =2.0 Ω (9)
Rv
nη v
97.8
50×0.96
K = = =0.53 (8)
(ρ2-ρ1)
(ρ2+ρ1)
1 000-300
1 000+300
影響系數(shù)為0.018。驗算得：
UT=0.018×1 000×1.86=33.48 V<65 V。
即最大接觸電位差小于允許電壓。變電站內(nèi)跨
步電位差也不會威脅運行人員的巡視安全。
5 結束語
從安全經(jīng)濟方面考慮，新建深井接地極連成的
環(huán)網(wǎng)應根據(jù)不同部位的腐蝕特點采用必要的防腐措
施。新建環(huán)網(wǎng)要特別注意接地體的防腐能力，鋼材
本身要作防腐處理，如熱鍍鋅；焊接處應去掉焊渣
后，涂厚度約2 mm 的瀝青；電纜溝相對濕度較大，
構成電化學腐蝕條件，故電纜溝內(nèi)的扁鐵除采用鍍
鋅防腐外，還應從降低電纜溝濕度的角度減緩腐蝕。
防腐的另一項措施是水平接地體回填土要夯實。從
地網(wǎng)開挖發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重處大多是土壤與水平接地
體間有空洞或不緊密的地方，而土塊緊粘在扁鐵外
的腐蝕就比較少。
在實施接地網(wǎng)改造時，必須按圖紙施工，以保
證施工質(zhì)量和接地扁鐵之間的焊接質(zhì)量。首先要保
證搭接面積，嚴禁點焊，必要時可以在焊接處搭接
一根相當于扁鐵截面的圓鋼，圓鋼長度要大于其直
徑的12 倍；其次在折彎處禁止采用高溫加熱處理，
因為高溫加熱后，鋼鐵的有效截面會發(fā)生變化，不
能保證足夠的通流面積；另外，禁止設備接地引下
線串接，以防某處地線斷開時造成后面串接設備失
地。為避免遺留事故隱患，接地網(wǎng)回填土之前必須
經(jīng)專業(yè)人員驗收，驗收資料及改造圖紙存檔待查。
參考文獻:
1 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．GB/T 50065—2011
交流電氣裝置的接地設計規(guī)范[S]．北京：中國標準出版
社，2011．
2 鋼鐵企業(yè)電力設計手冊編委會．鋼鐵企業(yè)電力設計手冊
[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1996．
收稿日期：2017-11-10。
作者簡介：
王金煒(1985—)， 男， 工程師， 主要從事電氣試驗工作，
email：wangjinwei1985@126.com。
余力行(1982—)，男，工程師，主要從事電氣試驗工作。

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05