变电所各种降阻措施及接地电阻计算方法
Rs=α1Re -cρ1ln(1-K)/2π(H+H0)
。 式中α1、Re 意义及计算公式同式（1）～（4） 表示上层土壤的电阻率； 其中土壤电阻率采用 ρ1，
ρ2 则表示下层土壤的电阻率。
其余参数照式（8）计算： K＝(ρ1－ρ2)/( ρ1+ρ2)
c＝ 1
|K|≤0.6 或 H/ S ＞0.5 |K|＞0.6 且 H/ S ≤0.6（9）
Rz Rp R= n Rz + Rp n
1
η
（28）
Rnc = Rn −
l ρ (ln ) πL hd
n为垂直接地极数量； η 为利用系数(η＜1)， （25） 与垂直接地极长度与间距有关，通常可取0.65～ 0.9。
式中各参数物理意义同前文。
5
采用离子接地体
离子接地单元由铜合金接地极、 内离子填充剂
ln( (
1 ) 1− K
（14）
n − 1) 2 q 2 + 1 F0
q =
L1 + L2 + h H
H＞L1+L2+h H≤L1+L2+h
（15） （16）
1
Rb =
ρ2 g 0 F0 2πnL2
4( L1 + L2 ) 0.31( L1 + L2 ) + 2.27h − d0 L1 + L2 + 2.27h
γ ＝ [1.39ln(L0/
（10）
H0 = β
S
)-1.78]
S
/L0
方法就是用电阻率低的土壤置换变电所场坪一定 范围内的土壤，如用陶土、黏土、黑土、田园土、 泥浆等等，这些土壤的电阻率多在 200Ω·m 以下， 可以有效改善整个接地网周围的土壤环境。 换填土是一种比较方便、便宜且有效的方法， 条件是变电所附近有这些电阻率较低的土壤， 如果 运土的代价太大，则有必要进行技术经济比较。有 时，也将降阻剂、土壤、水以一定比例混和后作为 换填土。 换填土有 2 种方式， 一是全所范围内一定深度 的土壤全部换填，二是在接地体的周围局部换填， 视变电所场坪大小而定。2 种情况的接地电阻计算 方法不一样。 方法一：全部换填，变电所场坪范围一定深度 的土壤（如 2m）全部换填后，接地网周围的土壤 实际上就变成了一个双层土壤环境。 双层土壤的接 地电阻计算方法在不少文献中都介绍过。 这里推荐 另一种计算公式：
经验公式的计算一般误差比较大， 如需较为精 确的计算值，可采用如下方法： 敷设降阻剂后，相当于增大了接地体的半径， 因此引入等效半径 re。 对于水平接地体，
3
敷设降阻剂
通过向土壤中加降阻剂可以降低接地体附近
土壤的电阻率。 在接地极附近敷设了降阻剂后, 可 以起到降低与其周围大地介质之间的接触电阻的 作用, 因而能在很大程度上降低接地极的接地电 阻。 通常, 土壤的电阻率在一百到几千欧姆米的范 围内, 而降阻剂由于采用了导电性能良好的配料, 其电阻率常常几欧姆米。 将降阻剂埋设在接地体周 围, 由于降阻剂的电阻率很小, 相当于增大了接 地体自身的直径或截面,有利于减小接地体的散流 电阻, 从而有利于整个接地电阻的减小。 过去经常使用的化学性降阻剂， 由于其对接地 体有较大的腐蚀性以及对周围土壤、水源有污染， 目前已经很少采用了。取而代之的是物理降阻剂， 又叫长效型降阻剂。 降阻剂的敷设方法一般采用湿 敷法，就是将降阻剂加水搅拌和匀后（比例通常为 1：1） ，包裹在接地体周围，敷设 16-24h 后封土夯 实填。关于采用降阻剂后接地电阻的计算，工程中
式中：Rn—任意形状边缘闭合接地网的接地电阻， Ω；
Re—等值(即等面积、等水平接地极总长度)
方形接地网的接地电阻，Ω；
S—接地网的总面积，m2； d—水平接地极的直径或等效直径，m； h—水平接地极的埋设深度，m； L0—接地网的外缘边线总长度，m； L—水平接地极的总长度，m；
ρ —土壤电阻率，Ω·m，
g 0 = ln
（6）
（17）
1 1 3 1 ( ) + ( )3 Rs Rt
式中：Rs—水平接地网的接地电阻，Ω
F0 = 1 + (n −
1 ) n
1.2[
L1 + L2 ]0.6 S (1 − 0.9 K ) g0
（18）
Rt—垂直接地棒组的接地电阻，Ω
其中，水平接地网的接地电阻计算：
式中：n—垂直接地棒根数； d0—垂直接地棒导体直径，m。 （7） 至此，即可采用式(6)～(18)来计算双层土壤 复合接地网的接地电阻。 将其用在变电所一定深度 土壤全部换填的情况下计算接地电阻是合适的。 方法二：局部换填，如图 1，将水平接地体与 垂直接地极周围的土壤置换， 置换土壤的宽度可根 （8） 据情况灵活处理，宽度越宽，降阻效果越好。
回填土
网的屏弊系数,对大型地网 kp 一般为 1.2—1.3。
kf 的值与断面尺寸关系
降阻剂施加 截面尺寸 m
2
垂直接地极
表1 0.3×0.2 0.4 30 0.15×0.15 0.68 11
0.4×0.3 0.25 60 0.2×0.2 0.5 20
0.3×0.3 0.35 45 0.2×0.15 0.6 15
R =
3
A [( K − 1) / 2 K ] ln(1 − K ) 2π
（11）
β = [6.27 ln( L0 / S − 5.09] S / L0 （12）
垂直接地棒组接地电阻计算：
Rt = 0.84(1 + K )0.1
1 1 1 + Ra Rb
（13）
式中：
ρ1 ρ Ra= g 0 F0 + 1 2πnL1 2πH
Rn=α1Re
L0 ⎛ ⎞ S a1 = ⎜ − 0 .2 ⎟ ⎜ 3 ln ⎟ L S ⎝ ⎠ 0
（1）
（2）
地网的形状。 根据复合人工接地网的工频接地电阻 简易计算式：
Re = 0.213
ρ
S
(1 + B) +
S ρ ⎛ ⎞ − 5 B⎟ ⎜ ln ⎝ ⎠ （3） 2πL 9hd
R ≈ 0.5
ρ
ρ1 —降阻剂的电阻率，Ω·m； ρ 2 —周围土壤的电阻率，Ω·m；
l—垂直接地棒长度，m。
电气化铁路牵引变电所新技术年会论文集
2007
如此即可将等效半径 re 代入各自的接地电阻 计算公式进行计算。 如要进行任意形状的水平接地 体加相当数量的垂直接地极组成的复合接地网的 接地电阻计算，以下公式可作参考：
本文中所指的土壤电阻率均是指考虑季节影 响系数的值。 上述公式的适用范围是土壤电阻率比较恒定， 以水平接地体为主、 外加少量垂直接地体且边缘闭 合的接地网的接地电阻计算。 我们知道，接地电阻的大小跟很多因素有关， 土壤电阻率、 接地网形状、 埋设深度、 接地体材质、 尺寸、长度等等，影响最大的就是土壤电阻率和接
电阻率地区。 对于采用接地模块的接地电阻计算， 可以参照 通常的计算公式或本文介绍的一些计算方法， 只将 等效半径代入就行了。不过有的计算过程比较复 杂，公式简单的误差又较大。对于接地网的接地电
Rw =
Rn ⋅ Rc − Rnc Rn + Rc − 2 Rnc
（22）
阻计算还有如下方法： 单根垂直接地体的接地电阻计算公式：
4
采用低电阻接地模块
低电阻接地模块是一种以导电非金属材料为
及外离子填充剂组成。 其中的外离子填充剂能有效 地降低接地极周围的土壤电阻率，并隔绝金1属接 地极与周围土壤、空气的接触，避免了金属接地极 在恶劣环境中的腐蚀， 同时它还能吸收并保存土壤 中的水分，使自身的有效成分持续向周围土壤渗 透。 产品中的铜合金接地极是由铜及其他稀有金属 材料用特殊工艺制成并做抗氧化钝化处理， 自身导 电性能优异，在空气中的腐蚀氧化速度极慢，内部 离子填充与外层填充剂有效成分相同的高浓度填 充物， 在吸收水分潮解后通过底部的小孔向外缓慢 渗透， 不断补充外层填充剂随土壤中水分流失的有
S
= 0.28
ρ
r
（5）
作者简介：吴
波.铁道第一勘察设计院电气化处，助理
减小土壤电阻率以及增大接地网面积， 可以有
工程师,陕西 西安 710043 ，电话： （029）82365764
效降低接地电阻。
32
电气化铁路牵引变电所新技术年会论文集
2007
2
换填土
换填土是常用的一种减小土壤电阻率的措施。
的深度。
33
(1 − K )γ
式（ 9）中 H 为上层土壤的厚度，即为换填土
变电所各种降阻措施及接地电阻计算方法
地面
吴
波
常用的经验公式是：
回填土 水平接地体
Rj＝kf·kp·R R 表示 式中 Rj 表示采用降阻剂后的接地电阻，
采用降阻剂之间的接地电阻，kf 为降阻系数值（见
kp 为大型地 表 1） ， 与施加降阻剂的截面尺寸有关，
34
r 1− rep = r0 ( 1 ) ρ 2 r0
对于垂直接地棒，
ρ1
（20）
rez =
r1l
r (r + l ) ρ2 (r1 + 1)[ 1 0 ] − r1 r0 (r1 + l )
ρ1
（21）
式中：r0—接地体的导体半径；
r1—降阻剂的包裹半径；如降阻剂敷设截
面为矩形，则 r1 = bd / π ，b、d 降阻剂区域截面 的高和宽；
图 1 换填土示意图
降阻系数 kf 每米用量(kg) 降阻剂施加 截面尺寸 m
2
采用换土措施后，根据《钢铁企业电力设计参 考资料》 ，接地电阻的计算式为：
ρ ln(2 L / b) + ρ 2 ln( L / b1 ) R= 1 2πL
变电站接地阻抗降阻措施评估方法
变电站接地阻抗降阻措施评估方法摘要：电力系统运行过程中，接地系统是维护变电站安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施．调查表明，我国曾发生多起由于接地系统接地阻抗未达到要求所导致的事故或事故的扩大。
同时根据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率比较高的地区，由雷击引起的次数约占４０％～７０％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的事故率更高。
特别是电力系统操作以及雷电等通过各种途径在发变电站产生的暂态干扰会通过各种耦合方式在二次系统内产生相应的干扰电压，如不采取过电压防护措施，在暂态干扰下会影响二次设备的稳定与安全，进而影响电力系统的安全可靠运行。
关键词：变电站；接地阻；抗降阻措施；引言随着社会的发展，电力系统的紧张程度和能力都在增加，变电站越来越小，特别是在城市化程度较高的地区。
法规规范计算公式表明，接地网强度随接地网面积的增大而增大，接地网强度随接地网面积的增大而减小。
因此可以看出，在接地网某些表面下土壤电阻率较高的地区，相应接地网的电阻率一般较高。
为了确保这些地区的土地使用网络符合最适当的标准、方法或减轻负荷措施。
1现有接地网降阻措施及降阻效果在施工过程中采取了许多减少阻力的措施，例如局部改变土地、使用阻滞剂、利用地下水减少阻力、外部接地、扩大接地网的面积、安装双层网络、离子接地本项目分析比较了这些减轻负担措施的使用条件、影响和遇到的问题。
本文件将介绍适用于内蒙古中部和西部地区的减轻负担措施。
(1)土地局部变化。
对于低强度地区的接地装置，如果减少电阻的其他方法很困难，低强度土壤或低强度材料可由接地装置周围的高强度土壤取代，以便还可以在土壤周围使用抑制剂和膨润土，以提高土壤高强度地区的颗粒土壤和土壤的导电性，并降低接触强度。
(2)在外面接地。
变电站附近土壤电阻率低时，可将辅助接地网连接到内部主接地网。
必须注意室外接地:距离不要太远，接收体要埋得很深，要采取安全措施，避免因人畜步进电位器不同而引起的电气事故，要确保接地安全(3)拓宽接地网面。
最新接地电阻的影响因素及降阻措施教程文件
接地电阻的影响因素及降阻措施一、影响电阻（率）的因素接地的介质主要有土壤、混凝土和水三种，最常用的接地是将作为接地极的导体置于土壤中，与土壤紧密接触，所以土壤电阻率对于作为接地的主要指标之一，对接地电阻影响很大。
有的接地系统利用基础内的钢筋或在基础内设置接地极，此时混凝上的电阻率主要影响接地电阻值。
个别接地系统因为土壤电阻率很高，必须利用水源，将接地极置于水中。
（一）土壤电阻率及其确定方法决定接地电阻的主要因素是土壤电阻。
土壤电阻的大小一般以土壤电阻率来表示。
土壤电阻率是以边长为10mm的正立方体的土壤电阻来表示。
土壤电阻率根据土壤性质、含水量、温度、化学成分、物理性质等情况而有所变化。
因此在设计时要根据地质情况，并考虑到季节影响，选取其中最大值作为设计依据。
影响土壤电阻率的主要因素有下列几个：1．土壤性质土壤性质对土壤电阻率影响最大。
不同性质的土壤，其电阻率甚至相差几千到几万倍。
如沙土、黄土、红土等。
2．含水量含水量对电阻率也有很大影响。
绝对干燥的土壤电阻率可以认为接近无穷大。
含水量增加到15％左右时，土壤电阻率显着降低；如继续增加水分直到75％左右时，电阻率改变很小；当含水量超过75％时，土壤电阻率反而增加。
含水量对土壤电阻率的影响，不仅随土壤种类不同而有所不同，而且与所含的水质也有关系。
例如在电阻率较低的土壤中，加上比较纯洁的水，反而增加电阻率．因此在采用加水改良土壤时，也要注意这一点．3．温度当土壤温度在0℃及以下时，由于其中水分结冰，土壤冻结，电阻率突然增加，因此一般都将接地极放在冻土层以下，以避免产生很高的流散电阻。
温度自0℃继续上升时，由于其中溶解盐的作用，电阻率逐渐减小，温度到达100℃时，由于土壤中水分蒸发，电阻率又增高。
4．化学成分当土壤中含有盐、酸、碱成分时，电阻率会显着下降。
一般即利用这种特性来进行改善土壤的。
5．物理性质土壤中的物理因素可使电流密度分布的情况改变，尤以含有金属成分时影响最大。
降低接地电阻的几种措施
直方向上的土 壤电阻 率分布 现 场可 采用等距四 极法测睛
土壤电阻率， 用等距四极法测量土壤电阻率时． 改变间距
时可测出不葡深度 的土壤电阻率。
在高土壤电 阻率的 地区， 当发电厂、 变电所２０ｍ ００
内有较低电阻率的土壤 时， 可敷设 外引接地体 在确定要
采用的降低接地电阻的措施时， 先对发电厂、 首 变电所餍 围的地质进行认真的勘探、 取样、 测量． 发电厂、 测出 变电 所四周土壤电 阻率的分布。 土壤电阻事较低、 找出 适台做
对于外引接地体除要满足接地电阻的阻值 外， 还要满
为了消除接地短路电流对电 力设备和人身 安全的威
胁， 必须对 电力设 施加装合适的接地装 置 ， 短路 电流能 使
够可靠 地泄 八地下。 对此， 所的 变电 接地电阻一般要求为 Ｒ 加０仃（为计算用的流经接 ≤ ０ Ｉ 地装置的 入地短路电流） ． 高压 输电 线路的 工频接地电阻 需按表 １ 要隶取值。 但在丘
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降低接地电
河 南省 南 阳 市
随着我国国民经济的快速发展． 对电力的需求也日 增大， 为满足国民 经济及人民群众生活水 平的提高． 电 事业也在跨越式的 发展， 整个电力网 络越来越大． 电力系 统的 接地短路电流也 越来越大， 电力设备的接地装置对电
造成污染。 ，
通过降阻剂的扩散和渗透作用降低接地体周围的土
壤电阻率。在扩散和渗透作用方面， 一般化学降阻剂强于 其他型式的降阻剂。 膨润土类的降阻剂扩散和渗透作用较 差。 但降阻剂的稳定性和长效性与扩散和渗透作用是矛盾 的，扩散和渗透好的降阻剂其稳定性和长效性比较差， 主 要是扩散和渗透性强的降阻剂容易随雨水的流动而流失。 在接地体周围施加降阻剂后 ， 相当于扩大了接地体的
接地电阻降阻方法(一)
接地电阻降阻方法(一)随着科技的不断进步，电气设备被广泛应用，而电气设备的使用过程中必须要注意一些安全问题，其中一个重要的问题就是接地电阻。
由于电气设备中可能会出现线缆的短路，漏电，接地故障等问题，所以我们必须要防止电气设备发生危险。
本文将介绍接地电阻降阻方法。
一、什么是接地电阻接地电阻是指电气设备连接地电网的电动力的阻抗，通俗的说，就是接地电线之间的电阻。
一般情况下，接地电阻需要小于4欧姆才是安全的，如果接地电阻过高就会导致漏电的情况的发生，从而引发人身或财产的安全事故。
二、接地电阻降阻方法1. 提高接地线材料的电导率提高接地线材料的电导率是接地电阻降阻的主要方法。
我们可以采用导电性能更好的铜材料，或者采用电阻更小的铜管代替一般情况下使用的接地钉或接地网。
2. 使用充电设备对接地电线进行处理这种方法是通过在电气设备的接地线上加上一个充电设备，对接地线进行处理。
通过这种方法，可以加强某些金属材料的导电能力，降低接地电阻的值。
3. 将电气设备接地线之间的距离缩短短接设备之间的接地线距离可以有效地降低接地电阻。
如果接地线越长，接触面积也就越大，从而导致接触电阻的变大。
4. 接地线材料的铺设方式铺设接地线的方式也会对接地电阻的值产生影响。
在接通线与地之间，我们可以选择把接地线直接埋入地下，或者直接放在地面的表面，这种铺设接地的方式可以有效地减少接地电阻的值。
三、结论以上是接地电阻降阻的几种方法。
在实际生产和使用过程中，我们应该充分考虑使用哪种方法，以便避免电气设备的故障导致的人身伤害和财产损失。
在使用过程中，我们应该严格遵守一定规则和标准，从而更有效地保护我们的生命和财产安全。
浅谈变电站接地网的降阻措施
干 燥 。 旱地 区 、 卵石土 层 等相 当干 燥 ， 大地 干 沙 而
导 电基 本 是靠 离子 导 电 ， 干燥 的土壤 电阻率偏 高 。 ２ ．勘 探 设计 方面
在地 处 山区 复杂 地形 地 段 的变 电站 ， 由于士
而， 有些 变 电站 由于 受地 理条 件 的限 制 ， 不得 不 建
地 网进 行认 真 的勘 探 、测 量 。根据 地形 、地势 、地
质 情况 ， 计 出切 合 实 际的接 地 装置 。 果不 根据 设 如 每 处地 网 的地形 、地 势情 况 合理 设 计接 地 装 置并 计 算 其接 地 电阻 ，而 是套 用 一 些现 成 的 图纸 或典
型设 计 ， 么就 从设 计 上就 留下 了先天 性 不足 ， 那 造
对于 不 同地 区变 电站 的接 地来 说 ，精 心设 计 重 要 ， 严格 施 工更 重要 。 为对于 地形 复 杂 ， 但 因 特
２ 町 ０ ６ 耵
作者简介 ：贺体龙 （ ９ 一） １ ８ ，男 ，工程 师。 ７
关 键词 ： 接 地 电阻 ； 变电站接 地 网；降阻措施
输电线路接地电阻问题和降阻措施浅析
输电线路接地电阻问题和降阻措施浅析架空输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平，减少线路雷击跳闸率的主要措施。
由于杆塔接地电阻高而产生的雷击闪络事故相当多。
由于在大部分位于高原山区，工程地质条件复杂，多数杆塔的接地电阻过高，且锈蚀严重，造成线路耐雷水平低，经常发生雷电绕击、反击，使线路跳闸，进而影响电网的安全稳定运行。
本文结合某高原山区220kV输电线路工程杆塔接地施工为例，论述了工程施工过程中接地电阻偏高的影响因素，经采用多种降阻方法，使之达到合格范围，对防止雷击跳闸、保证电网安全意义重大，以期为类似工程提供参考。
标签：电力系统;输电线路;接地电阻;影响因素;降阻方法1前言随着我国超高压、特高压电网的快速发展，输电线路防雷接地的重要性日益突出，但是高土壤电阻率地区的接地问题多年来一直没有彻底解决。
一方面，随着电力系统的发展，由雷击输电线路引起的事故时有发生，尤其在雷电活动频繁、土壤电阻率高和地形复杂的高原山区，雷击输电线路而引起的事故率更高。
另一方面，随着电力系统容量的迅速增加，输电线路发生单相接地故障时的短路电流也越来越大，从而流经地线的短路电流也越来越大，为了满足地线热稳定的需要，就要采用单位长度电阻较小的地线，从而导致地线的截面过大。
特别是随着OPGW复合光缆在电力系统中的广泛使用，这一问题越来越突出。
特别是在我国西北地区，气候干燥，降水稀少，输电线路路径又大多选择在高寒山区，工程区出露基岩类型较多，而位于山区的送电线路，由于土壤电阻率高、地形、地势复杂，交通不便施工难度大，杆塔接地电阻普遍偏高。
因此，如何有效地解决高原山区接地电阻超标的问题，降低高海拔山区复杂地形条件下输电线路接地电阻接地电阻是电网工程设计、施工、运行、验收共同面临的问题，降低杆塔接地装置的接地电阻具有非常重要的现实意义。
2 影响接地电阻的主要因素2.1 地质条件因素输电线路所处的地质条件对接地电阻影响较大，通过对不同地质条件下输电线路接地电阻大小的研究，主要表现在一下三个结论：①土壤电阻率和输电线路的杆塔接地电阻是正比例关系，所以土壤电阻率偏高是导致杆塔接地电阻超标的一个主要原因。
浅谈变电站接地网的降阻措施
２２２ ．．
深 埋 接 地 体 。 在 土 壤 电 阻 率 随 地 层 深 度 增 加 而
降 低 较 快 的 地 方 ，可 以采 用 深 埋 接 地 体 的方 法 减 小 接 地 电 阻 。 接 地 体 深 埋 到 土 壤 电阻 率 低 的 地 层 中 ， 过 将 通 较 小 的土壤 电阻率来 达 到减小接 地 电阻 的 目的。在埋
对 于 不 同地 区 变 电 站 的 接 地 来 说 ，不 仅 精 心 设 计
重 要 ， 格 施 工 更 重 要 。 因 为 对 于 地 形 复 杂 ， 别 是 位 严 特
于 岩石 区的变 电站 ，接地 网水平接 地 沟槽 的开挖 和垂 直 接 地 极 的 打 入 都 十 分 困难 。而 接 地 工 程 又 属 于 隐 蔽 工 程 ，如 施 工 过 程 中 不 能 实 行 全过 程 的 技 术 监 督 和 必
地 形 、 势 、 质 情 况 进 行 准 确 勘 探 ， 量 接 地 体 埋 设 地 地 测 点 周 围 的 土 壤 电 阻 率 及 其 分 布 情 况 ，找 出 可 以 利 用 的 地 质结 构 。 ２ １２ ．． ２ １３ ．． ２ １４ ．． ２２ ． 要 调 查 所 在 地 的 雷 电 活 动 情 况 和 规 律 ，决 定 所 要 调 查 所 处 地 段 土 壤 对 钢 接 地 体 的 年 腐 蚀 率 和 要 根 据 以 上 几 项 内容 进 行 计 算 和 设 计 ，制 定 切 降 阻 方 法 采取 的 防雷措施 及其对 接地 电阻 的要求 。 土壤 的酸碱 度等 。 合实 际 的降阻措 施和施 工方 案 。 ２２ １ 敷 设 水 平 外 延 接 地 。 为 水 平 敷 设 施 工 费 用 低 ， ．． 因 不 但 可 以 降 低 工 频 接 地 电 阻 ，还 可 以有 效 地 降 低 冲 击
浅谈水电厂变电所接地电阻的技术方法
4. 1. 3 最常采用降阻剂法 需要指出的是 ，降阻剂的施加应结合降低发 电厂、变电所接地电阻的各种方案 ，如外引接地 网，降阻剂的施工应按其说明书进行。
4. 2 降阻剂使用的注意事项
3
扩网及设置水下接地 网
一般来讲利用扩大接地网面积和设置水下、
1) 在大中型接地网内施工加降阻剂主要是 起到均压太明显，这是内部的散流受到屏蔽的缘 故。 2) 降阻剂的降阻效果是通过合理 的设计和 施工体现出来的。
时注意。 4) 降阻剂的稳定性与扩散性是相互矛盾的， 扩散快的易随水土流失 ，而性能稳定的扩散慢 。
5
发电厂、变电所的综合降阻措施
在实际的接地工程中，往往会遇到没有可直 接利用的地形扩大接地网，这时就要根据现场实 际情况 ，采用扩网和水平外延相结合的方法，即 从变电所四周设法用水平接地体外延。建立接地 网尽可能选择在土壤电阻率较低的场所 ，再使用 降阻剂 ，即能把发电厂 、变电所的工频接地电阻 降到合格值以下。 水电站所处位置一般都在山区，土壤电阻率 比较高，且又地方狭小，没有办法用扩网来降低 工频接地电阻，但可以充分利用水电站机房管道
定值 (Rg< 2000/ I) 以下非常困难。在这种情
况下 ，就要根据现场实际情况设法降低接地装置 的工频接地电阻。
1 充分利用 自然接地体降阻
在接地工程中，充分利用混凝土结构物中的 钢筋骨架、金属结构物以及上下水金属管道等 自 然地体，是减小接地电阻、节约钢材以及达到均 衡电位接地的有效措施。在发电厂、变电所可以
术措 施 。
〔 关健词〕 工频接地电阻; 土维电阻率; 接地网; 接地装I ; 降胆别 [ 中图分类号] TM645 [ 文献标识码]
s
电力系统因需要及用途的不同，设有不同的 接地装置。为了防止电气设备绝缘损坏使外壳带 电而危及人身安全，需将设备外壳接地，这种接 地称保护接地，因电气设备运行的需要而接地的 称工作接地，过压保护装置需要依靠接地装置将 雷电流泄人大地，这种接地称为过 电压保护接
接地电阻常用计算公式
接地设计与工程实践
员愿园园 Ω·皂） 曲线，曲线与表 圆鄄 猿 中的实际视在电阻率值几乎保持一致，仅在 圆园皂 析得到的。在实际中，电阻率往往都是不均匀的，存在着一定的波动，如果曲线 跟实测值之间的误差能像图 圆鄄 愿 所示的这么小，则认为电阻率的分层解析已经比较 精确了。
极间距处，曲线跟实际值之间表现出微小的误差。但这是在完全理想的情况下解
阻率曲线我们可以发现，当最大极间距离 葬 皂葬曾 值小于 圆园皂 时，几乎不可能将 源 根 视在电阻率曲线区别开来，此时很难准确解析实际分层土壤视在电阻率。当最大 极间距离 葬 皂葬曾 小于 远园皂 时，源 根视在电阻率曲线仍保持了较大的一致性，如果土壤 水平分层相对均匀，土壤分层状况大致可以解析出来，如果土壤电阻率在水平方 向存在着一定的分层状况或者比较不均匀，那么实测值的波动很容易导致解析值 线已经明显分叉开来，此时土壤的分层解析工作就容易得多，也准确得多。 跟实际分层状况产生较大误差。当最大极间距离 葬 皂葬曾 达到 圆园园皂 时，源 条电阻率曲
其实，除非借助电脑软件，否则，很难估准电阻率状况。
圆园皂 以上电阻率为 愿园 Ω·皂，圆园皂 以下为 员圆园园 Ω·皂。
模拟反演出表 圆鄄 猿 中的数据为一种典型的理想的两层电阻率的系列视在电阻率值， 图 圆鄄 苑 所示为实测视在电阻率与分析土壤电阻率分层情况（ 愿园 Ω · 皂 原 圆园皂 原
牵引变电所接地电阻限值及降阻措施分析
牵引变电所接地电阻限值及降阻措施分析 陈纪纲 【摘 要】从几个方面对牵引变电所接地电阻允许值进行计算,探讨合理确定牵引变电所接地电阻允许值的方法;介绍国内降低变电所接地网工频接地电阻的几种有效措施,分析不同情况下采用的降阻手段.
【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2008(000)002 【总页数】4页(P92-95) 【关键词】牵引变电所;接地电阻;土壤电阻率;接地极 【作 者】陈纪纲 【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司,成都,610031 【正文语种】中 文 【中图分类】U224
牵引变电所的接地系统是电气设备正常运行、保障人身和设施的安全、防止雷电和静电危害等必不可少的措施。接地电阻值是衡量接地系统好坏的主要标准之一,接地网形式、土壤结构、土壤电阻率对接地电阻有着显著的影响。短路电流大、土壤电阻率高是造成牵引变电所接地困难的主要原因,国内曾发生过多起由于接地系统未达到要求所导致的事故。随着外部电力系统建设的快速发展,短路电流日益增大造成接地电阻要求值越来越小,解决问题的关键是合理确定接地电阻允许值,并在进行接地系统施工前,需对牵引变电所的接地系统进行合理、准确的设计,并切实采取措施最大限度地减少施工量和工程投资。 1 土壤参数对接地系统的影响 土壤电阻率是接地工程的一个常用参数,直接影响接地装置接地电阻的大小、接地电流的分布、地网地面电位分布、跨步电势和接触电势。土壤电阻率并不是一个恒定的值,当土壤类型与土壤结构不同,土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量不同,或者温度与湿度发生变化时,土壤的电阻率会发生较大的改变。 土壤类型是可以根据主要矿物成分分类,也可以按土壤固体物质的颗粒大小分类。土壤结构主要是指土壤内物质的分布方式,即孔隙度,孔隙结构,毛细管的含量等。土壤温度发生变化时,其电阻率也发生变化,冻土的电阻率远远高于未冻土。不同类型土壤在各种温度和湿度下的电阻率见图1。 图1 不同类型土壤在各种温度和湿度下的电阻率 土壤电阻率对于接地系统的接地电阻有着显著的影响,得到准确的土壤参数是进行接地系统科学设计的基础。目前,牵引变电所在进行接地系统设计时,多将土壤看成均匀半无限大介质,按照单层土壤结构考虑,利用简化公式进行计算。 2 接地电阻允许值分析 牵引变电所接地电阻应满足设备对电位、接触电势、跨步电势和暂态过电压的要求,其大小应取决于土壤电阻率、入地短路电流和牵引回流的数值。 2.1 对地电位的要求 对地电位是电气设备发生接地故障时,接地设备的外壳、接地线、接地体等与零电位点之间的电位差。当运行中的电气设备发生接地故障时,接地电流将通过接地线和接地体,以半球面形状向地下流散。在距离接地体越近的地方,由于半球面较小故电阻较大,接地电流通过这里的电压降也较大,所以电位就高。在远离接地体的地方,由于半球面大而电阻就小,所以电位就低。 对地电位要求的接地电阻为R≤2 000/I,规范规定当I≥4 000 A时,可采用R≤0.5 Ω。对于大小不同的入地短路电流,接地电阻允许值见图2。 图2 对地电位允许的接地电阻值曲线 同时设计规范也指出，在高土壤电阻率地区,当牵引变电所的接地装置要求做到规定的接地电阻值在技术上、经济上极不合理时,允许将接地电阻值提高,但不应超过5 Ω,并在采取绝缘和隔离措施后，满足暂态过电压、跨步电势及接触电势的要求。 2.2 接触电势的要求 当人站在电极附近的地面上用手去接触发生接地故障的电气设备时,手脚之间承受的电位差为接触电势。接地短路电流经接地装置流向大地时,由于不同形状和不同埋深的电极会有不同形式的地表电位分别,最大接触电势出现的位置也不同,但一般都出现在电极附近。图3为某牵引变电所接触电势仿真曲线。 图3 接触电势仿真曲线 规范规定在短路电流和牵引回流经过地网时,牵引变电所最大接触电势允许值为 及 Ejh=50+0.05ρb 在发生接地短路或牵引回流时,最大接触电势不得大于最大允许接触电势,即 Emax=kjEg=kjIR≤Ejd(或Ejh) 由式可知接触电势要求的接地电阻为 R≤Ej/kjI 式中 Ejd——短路电流引起的接触电势； Ejh——牵引回流引起的接触电势； Emax——最大允许接触电势； ρb——土壤电阻率； I——短路入地电流； R——接地电阻； Kj——接触系数。 设牵引变电所面积为70 m×70 m,接地网采用50 mm×5 mm扁钢,埋深0.8 m,则 kj=knkdks=0.161×1.175×1.197=0.226 对于大小不同的入地短路电流、牵引回流、土壤电阻率,牵引变电所在最大接触电势条件下,接地电阻允许值见图4。 图4 最大接触电势条件下接地电阻允许值曲线 2.3 跨步电势的要求 当接地短路电流流过接地装置时,大地表面形成分布电位,在地面上水平距离为0.8 m的两点间的电位差,称为跨步电势。接地短路电流经接地装置流向大地时,由于不同形状和不同埋深的电极会有不同形式的地表电位分别,因此最大跨步电势出现的位置也不同,一般也出现在电极附近。图5为某牵引变电所跨步电势仿真曲线。 图5 跨步电势仿真曲线 规范规定在短路电流和牵引回流经过地网时,牵引变电所最大跨步电势允许值为 及Ekh=50+0.2ρb 在发生接地短路或牵引回流时,最大接触跨步不得大于最大允许跨步电势,即 Emax=kkEg=kkIR≤Ekd(或Ekh) 由式可知接触电势要求的接地电阻为 R≤Ek/kkI 式中 Ekd——短路电流引起的接触电势； Ekh——牵引回流引起的接触电势； Emax——最大允许跨步电势； Kk——跨步系数。 设牵引变电所面积为70 m×70 m,接地网采用50 mm×5 mm扁钢,埋深0.8 m,则 式中 L——接地网中接地体总长度； L1——接地网外缘边线总长； S——接地网的面积； d——接地网水平均压带的直径。 对于大小不同的入地短路电流、牵引回流、土壤电阻率,牵引变电所在最大跨步电势条件下,接地电阻允许值见图6。 图6 最大跨步电势条件下接地电阻允许值曲线 2.4 暂态过电压的要求 在发生短路时,由于接地电位升高使设备受到工频暂态电压反击,可能造成设备击穿或引起避雷器误动,所以应考虑短路电流非周期分量的影响,要求3～10 kV避雷器不应动作。 工频暂态电压反击要求的接地电阻为 R≤(U-Ug)/1.8I (Ω) 其中，U为避雷器直流1 mA参考电压,取65 kV；Ug为牵引供电系统额定电压,取27.5 kV。 牵引变电所目前多选用无间隙金属氧化物避雷器,牵引变电所低压侧为27.5 kV氧化锌避雷器,设计规范中没有对27.5 kV避雷器作出规定。参照上述要求计算,得到在不同短路电流下暂态过电压要求的接地电阻曲线如图7所示。 图7 暂态过电压要求的接地电阻曲线 3 降低牵引变电所接地电阻的措施 土壤电阻率较高将导致变电所接地电阻偏大,为满足变电所接地电阻设计要求及运行安全性考虑,提高变电所防雷水平,从经济最优化考虑,应采取切实可靠措施最大程度的降低变电所工频接地电阻值。下面介绍几种已在牵引变电所成功应用的几种降低接地电阻措施。 3.1 外引接地网法 当牵引变电所2 000 m以内有较低电阻率土壤时,可敷设外引接地极。引外接地体的形式多种多样,可根据变电所的具体情况考虑。如利用附近水源设置水下接地网,利用所外附近土壤电阻率较低的位置设置接地装置与主网连接等,以此来降低所内主接地网接地电阻值满足工程要求。 遂渝线遂宁南牵引变电所建在山坡上,土壤大部分为风化的泥岩。而山坡下多水田及河沟,实施中采用2根水平接地体将变电所地网和外引接地极连接起来,成功地降低了该变电所地网的工频接地电阻。需要注意的是,外引连接线埋深要达到1.2 m以下,这样既不影响农田的耕作,也使接地体免遭破坏。 3.2 深井式接地极法 当地下较深处有土壤电阻率较低的地质结构时,可用深井式接地极。把平面地网做成立体地网,利用下层低电阻率的地层来降低接地电阻。采用深井接地后降低接地电阻及改善电位和电压分布的作用主要是分流。土壤电阻率随着深度变化则应考虑非均质土壤模型,工程设计中一般用双层模型来简化实际的多层土壤模型,计算结果非常近似于实际的多层土壤,能够满足安全接地设计要求。 采用深井式接地极法,应尽可能利用土壤电阻率低的地下水层,起到降阻作用；应将地网的垂直接地极加大到足以增加接地网电容的长度,从而达到降阻的目的；为减少屏蔽,最好将深井设置在牵引变电所接地网外,或连接在接地网的四周；应利用勘测队在牵引变电所钻探时留下的钻孔作为深井使用。南昆线田林牵引变电所就是应用深井式接地极法,使接地电阻到达了要求。 3.3 深井管内爆破法 深井爆破接地极是利用人工爆破使地下岩石产生一定数量的裂缝,贯通岩石中固有的裂隙,将所有与接地极连通的缝隙用低电阻率材料进行机械加压填充,从而改善接地极周围土壤的电阻率分布和散流性能。深井爆破接地极不但可以利用常规深井接地极降阻的有利因素,而且利用人工爆破使地下岩石产生的裂缝,通过填充低电阻率材料,在地下较大范围的岩石内形成一个网状、向外延伸的散流带。从整体看产生了一个低电阻率区域,并加强了接地极与土壤(岩石)的接触,从而大幅度增大接地极的等效直径,改善接地极周围土壤的电阻率分布,以及接地极和土壤的散流性能。 深井管内爆破法应用在裂隙较多、土壤干燥或岩石地区,如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区,硬度稍差的各种砂岩、片岩地区。当土壤干燥时它们的电阻率极高,在进行深井爆破时容易形成较稳定的裂缝,所以这些裂缝网用低电阻率材料填充后,形成一个明显的低电阻率区域的散流通道,使接地极有很好的接地降阻作用。内昆线梅花山牵引变电所应用深井管内爆破法,在牵引变电所的4个角部各打15 m深井进行爆破并灌入降阻剂,使接地电阻达到了要求。 3.4 电解地极法 电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道,在管道中加入电解化学物质,利用空气或土壤的潮气,与管道中的化学物质反应产生电解溶液,电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透,提高土壤的电导率,降低电极与土壤的接触电阻,在金属管道外部采用降阻材料回填,增大电解地极,具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性,可以深入岩土形成树根网状,增大泄流面积,降低散流电阻,同时保护电解地极免遭腐蚀,从而降低变电所的接地电阻。 使用该方法降阻一般结合水平外延接地降阻法使用,即在牵引变电所的外延部分使用。如水柏线茅草坪牵引变电所采用6支电解地极埋设在变电所周围并与其地网连接,使接地电阻达到了要求。 4 结论 变电所接地电阻允许值通常由接地设计提出,作为施工验收和运行维护的技术指标,其大小应满足对地电位、接触电势、跨步电势和暂态电压中的最小值要求。对于大电流高地阻牵引变电所,在采取降阻措施非常困难或费用很高时,可积极采用措施,合