接地装置设计及改造技术

接地装置设计及改造技术

 目          录

一、 前言----------------------------------------------------------------------------------3

二、架空线路杆塔的接地装置-----------------------------------------------5

三、发电厂、变电所的接地装置-----------------------------21

四、关于大中型接地网降阻措施的探讨----------------------------------58

五、关于接地工程中若干问题的研究-------------------------------------63

六、关于接地降阻措施的研究----------------------------------------------70

七、关于接地降阻材料的评价----------------------------------------------81

八、送电线路杆塔接地降阻措施的探讨-----------------------------------89

九、接地降阻剂应用及接地装置腐蚀的分析----------------------------96

十、接地装置的腐蚀及防腐措施研究------------------------------------105

十一、接地网防腐工程中的阴极保护设计------------------------------112

十二、特殊场所的接地设计和降阻措施研究--------------------------118

十三、地电位干扰及抗干扰措施研究-----------------------------------124

十四、关于大中型接地网工频接地电阻测试的研究-----------------133

十五、110KV平宝线杆塔接地改造及防雷效果分析-----------------141

十六、微波站接地及降阻措施研究--------------------------------------145

十七、GPF-94高效膨润土降阻防腐剂使 用 说 明 -----------153

十八、GPF-94高效膨润土降阻防腐剂的工程应用-------------164

十九、山区水电站的接地设计与降阻措施探讨----------------169

二十、发电厂、变电所弱电系统防雷保护研究-------------------------------174

二十一、试验报告及工程应用证明---------------------------------------181

二十二、电力通高公司简介------------------------------------------------

一、                 前     言

随着电力系统的发展,接地短路电流愈来愈大,由于接地电流的增大,设备接触电压和跨步电压也越来越大,因而直接威胁到设备和人身的可靠。由于接地短路电流的增大,接地线和接地干线的热稳定也就愈来愈突出。特别是由于发电厂、变电所微机保护和综合自动化装置的大量投运,由接地短路电流所形成的地电位干扰问题也就越来越突出,由于地电位干扰所造成的微机保护“死机”、误动而造成的事故和事故扩大的现象时有发生，从而造成了影响电力系可靠运行。因而接地装置的运行和改造问题也就受到了电力系统的广泛重视。

2002年本人关于接地技术方面的弟一本书《实用电力接地技术》由中国电力出版社出版以来,受到了广大电力系统工程技术人员和高校相关专业人员的欢迎。但本人在后续的接地实践中发现还有许多内容，特别是接地装置运行中存的一些问题,如:地电位干扰,接地装置的腐蚀及防腐措施;接地改造的一些内容,如:降低大中型接地电阻的措施,防腐措施，接地装置设计、改造中存在的问题，在原书中不够突出和详细;同时,电力系统中从事接地工程的一些工程技术人员和高校的一些研究人员也希望对接地装置的运行和改造的有关内容再整理成书。2005年5月弟二本专著《接地装置运行与改造技术》由中国水利、水电出版社出版,进一步的完善了这些方面的内容。

本人从1985年起开始研究接地装置试验、运行和接地设计,后又从事接地产品开发、改造工作,从1987年起在国内范围内先后改造了300多处发电厂、变电所的接地装置和输电线路杆塔接地装置。这里即有成功的经验,也有失败的教训。特别是到高校从事教学和科研以来对电力系统接地从各个方面进行了理论研究。比如对大中型接地装置的降阻研究、防腐研究、降阻材料的应用研究。把理论研究成果结合到实际的接地工和中,走与实践相结合的路子，也取得了一些成功和突破。这里也就是本人近年来在工程和科研上所发表的、或即将发表的论文,或相关接地运行和改造的材料,希望能对电力系统的接地工作有所帮助,并作为对自己两本专著的补充。

                              作者

                         2005-5-27 于长沙

一、架空线路杆塔的接地装置

弟一节 架空线路杆塔接地的意义及要求

一、架空线路杆塔的意义

架空线路杆塔接地对电力系统的可靠稳定运行至关重要，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，典型的有500kV天平Ⅰ、Ⅱ回输电线路。由于大部分位于山区、地质条件较差，许多杆塔的接地电阻不合格，有不少杆塔的接地电阻在100Ω以上，造成线路耐雷水平低，经常发生雷电绕击、反击，使线路跳闸，影响了电网的可靠稳定运行。经对线路杆塔接地进行了降阻高燥，使线路雷击跳闸率得到了有效的控制。又如，信阳110kV信李线，由于部分杆塔的接地电阻不合格，在1992年和1993年多次发生雷击跳闸事故。特别是110kV平宝线，因线路的部分杆塔要经过雷电流活动强烈的震雷山，杆塔的接地电阻又不合格，高的达100Ω以上，因而在1995年前，每年都要发生雷击跳闸，有的一年发生多次跳闸，1996年对接地电阻不合格的杆塔接地进行了改造，改造后的5年间没有发生一次雷击跳闸事故。因此可见，降低杆塔接地电阻，使之达到合格范围，对防止雷击跳闸，保证电网可靠是非常重要的。

二、架空线路杆塔接地的标准要求

对架空线路杆塔的接地电阻和型式在电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、L/T621-1997《交流电气装置的接地》中都提出了具体的要求。是设计、安装和改造架空线路杆塔接地的依据。

1、 杆塔的接地电阻

（1）有避雷线线路杆塔的接地电阻。有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表4-1所列数值。

雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置，适当提高绝缘水平或架设耦合地线。

表1                 有避雷线的线路杆塔接地电阻

注：如土壤电阻率超过2000Ω.m，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6-8根总长不超过500m的放射形接地体，或采用连续伸长接地体，其接地电阻不受限制

（2）无避雷线线路杆塔的接地电阻。对于中雷区及多雷区35kV及66kV无避雷线线路，宜采用措施，减少雷击引��的多相线短路和两相异地接地引起的断线事故，钢筋混凝土杆和铁塔应充分利用自然接地作用，在土壤电阻率不超过100Ω.m或有运行经验的地区，可不另设人工接地装置。

需要说明的是，作为通用行业标准，对杆塔接地电阻的要**比较宽松的。在多雷区，如是联络线路或重要线路，杆塔接地电阻济好能处理到10Ω以下，因为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率，从而保证电网的可靠稳定运行。

2、 杆塔接地型式

L/T621-1997《交流电气装置的接地》的6.3条还对高压架空线路杆塔接地装置的型式做了具体的要求如下：

  （1）在土壤电阻率ρ≤100Ω.m的潮湿地区，可利用杆塔和钢筋混凝土杆自然接地对发电厂、变电站的进线路应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可以不设人工接地装置。

  （2）在土壤电阻率100Ω.m<ρ≤300Ω.m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的 自然接地外，并应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.6m。

  （3）在土壤电阻率300Ω.m<ρ≤2000Ω.m的地区，可采用水平敷设的接地装置，地极埋设深度不宜小于0.5m。

  （4）在土壤电阻率ρ>2000Ω.m地区，可采用6-8根总长不超过500m的放射形接地级或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋设深度不宜小于0.3m。

  （5）居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。

  （6）放射形接地极的济大长度，应符合表4-2的要求。

表2                      杆塔放射形接地极每根的济大长度

（7）在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其他措施。

（8）雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置，架设避雷线，适用加强绝缘或架设耦合地线。

（9）钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间，宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋如上、下以用绑扎或焊接连成电气通路，则可兼作接地引下线。

  利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母，铁横担间应有可靠的电气连接。

（10）35kV及以上线路互相交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时，交叉档两端的钢筋混凝土或铁搭（上、下方线路共4基）不论有无避雷线，均应接地。

弟二节              架空线路杆塔接地电阻计算

   输电线路杆塔接地主要是以防雷为主要目的，因而在架空线路杆塔接地装置的设计时就要考虑如何降低杆塔接地装置的冲击接地电阻，但在实际工程中仍以考核工频接地电阻为主，特殊地段，需要冲击接地电阻值时，用工频接地电阻乘以冲击系数a，或通过冲击接地电阻的计算求得。

一、架空线路杆塔工频接地电阻计算

（1）杆塔水平接地装置的工频接地电阻。可用式（1）或式（2）计算

                                             （1）

                                       （2）

式中  ——工频接地电阻，Ω

ρ——土壤电阻率，Ω.m

L ——水平接地体的长度，m

h ——水平接地体的埋伸，m

      d₁ ——水平接地体的直径，m

   A——屏蔽系数

   B——形状系数

A、 B的值，可由相关的表格查出。

（2）单根垂直接地极的工频接地电阻。其阻值可用式（3）计算，当l>>d时，

                                 （3）

式中  l——垂直接地极的长度，m

d₂ ——垂直接地极的直径，m

（3）由垂直电极和和水平接地体构成的组合式接地体的接地电阻。它实际上往往采用由几根垂直接地极再用水平接地体连接起来组成杆塔的接地装置，这时，接地电阻可用式（4）计算

                                        （4）

式中 ——符合接地体的接地电阻，Ω

—— 单根垂直接地体的接地电阻，Ω

n ——垂直接地极的根数

——水平接地极的接地电阻，Ω

η—— 考虑到所有电极互相屏蔽后的利用系数，其值可由表2-3查出。

 （4）以水平接地极为主且边缘闭合的复合接地极（接地网）的接地电阻。在电阻率较高，或行人经常出入的地方，应采用以水平接地极为主，且边缘闭合的复合接地装置，这时接地电阻可由式（4-5）计算

                   （5）

式中  ——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Ω

——等值（即等面积、等水平接地及总长度）方形接地网的接地电阻，Ω

S ——接地网的总面积，m²

d₁——水平接地极的直径或等效直径，m

h —— 水平接地极的埋没深度，m

L ——水平接地极的总长度，m

L₀——接地网的外缘边线总长度，m。

（5）几种典型的以水平射线为主的杆塔接地装置的接地电阻计算。可用式（1）或式（2）计算。常用杆塔接地装置及参数见表3，不同电阻率地区的线路典型接地装置见表4。

  在设计架空线路杆塔的接地装置时，应该注意到在接地体的总长度L相同时，屏蔽系数A（或形状系数B）愈大，则钢材间的相互屏蔽作用就愈明显，钢材的利用也就愈不充分，在弟二章表2-1中的各种接地装置的形状由左到右，钢材的利用越来越差，故在条件允许的情况下，应尽量采用形状系数小的接地装置。

  当接地装置的形状一定时，随着土壤电阻率ρ的变大，欲保持R不变，L值的增大比ρ值上升得快。当土壤电阻率特别高，如在4000Ω.m以上时，要使工频接地电阻达到30Ω以下较困难，可采用6-8条80m水平射线，或用2条连续伸长的方法来降低冲击电阻，也可以采用耦合地线或接地线，把若干基杆的接地连接起来，然后再寻找土壤电阻率低的干基杆塔，在施工方便的条件下加强这几基杆塔的接地，把接地电阻降到10Ω以下，这样即节省了费用，又起到了很好的防雷效果。因为对雷击塔顶或避雷线，若干基杆塔的连接线相对于雷电波的波阻抗较小，起到了很好的分流作用。同时，而连接线本身对雷电波的波头还起到了消波的作用。

二、架空线路杆塔的自然接地

实际上，除了人工接地体外，杆塔混凝土基础也有一定的自然接地作用，其自然接地电阻值R₂可按表4-5估算，只有当ρ≤300Ω.m时才需要考虑自然接地的作用。因此，在设计线路接地装置时，在ρ≤300Ω.m的情况下，应考虑充分利用杆塔的自然接地。如杆塔的自然接地已符合要求，就不要用人工接地将其屏蔽起来，即使需要另设人工接地装置，也在考虑人工接地装置的形状和实际布局时，尽量减少对自然接地体的屏蔽。

表4                 杆塔自然接地电阻R₂估计值

表4-6列出了当合理利用杆塔自然接地时所需扁钢或圆钢的总长度。

三、架空线路杆塔接地的冲击接地电阻计算

架空线路杆塔接地的主要目的是防雷保护，那么就不能不关心在雷电流作用下的冲击接地电阻。特别是在土壤电阻率高的山区，因雷电活动十分强烈，而工频接地电阻降低到合格范围内又非常困难。这时应经过技术经济比较，采取以防雷为主的措施，尽可能降低冲击接地电阻。

表5 当采用合理接地形状时，线路每杆接地所需扁钢或圆钢总长度L

（埋深0.6m以下，m）

                                     （6）

式中  ——杆塔接地装置的冲击接地电阻，Ω

a  ——冲击系数

 —— 杆塔接地装置的工频接地电阻，Ω。

冲击系数与接地装置的型式、土壤电阻率和冲击电流有关，杆塔接地装置的接地冲击系数a，可用式（7）~式（9）计算。

（1）铁塔接地装置

                    （7）

式中  ——流过杆塔接地装置或单独接地极的冲击电流，kA

ρ——土壤电阻率，Ω.m。

钢筋混凝土放射型接地装置

                           （8）

钢筋混凝土杆环型接地装置

                          （9）

（2）单独接地极接地电阻的冲击系数，可用式（10）-式（11）计算

垂直接地极

                        （10）

单端流入冲击电流的水平接地地极

                          （4-11）

中部流入冲击电流的水平接地极

 （3）杆塔自然接地极的冲击系数。杆塔自然接地极的效果仅在ρ≤300Ω.m时才加以考虑，其冲击系数可用式（12）计算

                                                     （12）

式中  ——对钢筋混凝土杆、钢筋混凝土桩和铁塔的基础（一个塔脚）为0.053；对装配钢筋混凝土基础（一个塔脚）和拉线盘（带线棒）为0.038

各种型式接地极的冲击利用系数可查看弟三章的表3-5。

弟三节              架空线路杆塔接地的设计

架空线路杆塔接地的设计按以下步骤进行

一、收资（资料收集）

在设计前要收集如下资料。

（1）电网及线路资料。如线路电压等级，线路的重要性（如是否联络线），线路的接地短路电流，按5-10年的发展及济大运行方式校核，

（2）地理资料。线路所竟地区的地形（是否经过山区、丘岭和河流地区）、地势、各不同地段的土壤电阻率（电阻率要测试不同深度的饿电阻率）、土质情况、土壤的饿酸碱度等。

（3）气象资料。主要是雷电活动情况，全年的雷暴日、雷暴小日、地面落雷密度，雷电活动的区域及强度，以及全年的降雨情况，降雨分布的月份和全年土壤的干湿度，

（4）环境情况。主要是线路经过地区钢铁的年腐蚀率，有无强腐蚀的地段等。

二、设计

  设计步骤如下：

（1）根据线路、电网的资料，特别是杆型（是铁塔还是混凝杆）的资料，以及地理、地质资料和规程要求，决定每基杆杆塔应达到的工频接地电阻值。

（2）根据塔型、土壤电阻率和雷电活动情况决定采用什么样的接地型式。

（3）根据接地装置型式和应带到的电阻值，计算水平体和垂直接地体的长度。

（4）根据系统接地短路电流、环境资料、钢材的年腐蚀率和设计使用寿命校核接地引下线、水平接地体的截面。

（5）根据地形、地势情况和冻土层的情况决定水平接地体的埋没深度，在北方寒冷地区，水平接地体要埋没在冻土层以下。

（6）根据设计图纸，写出要达到要求所采取的施工方案和措施。

三、接地装置的热稳定效验

1、接地线的济小截面

根据热稳定条件，末考虑腐蚀时，接地线的济小截面应符合式（13）要求

                                                     （13）

式中  ——接地体和接地引线的济小截面，㎜²

      ——流过接地线的短路电流值，A（按5-10年发展规划，按系统济大运行方式确定）

       ——短路的等效持续时间，s

      c ——接地线材料的热稳定系数，根据材料的种类，性能及济高允许温度和短路前接地线的初始温度确定。

   在校验接地线的热稳定时， 、及C应采用表4-7所列数值。按地线的初始温度，一般取40⁰C。

表4-7                 校验接地热稳定用的、和c值

（1）发电厂、变点站的继电保护装置配置有2套速动保护、近接地后备保护、断路器失灵保护和自动重合闸时，可按式（14）取值。

                                                 （14）

式中 ——主保护动作时间，s

——断路器失灵保护动作时间，s

——短路器开断时间，s。

（2）配有1套速动保护，近或远（或远近结合的）后备保护和自动重合闸，有或无断路失灵保护时，可按式（15）取值

                                                    （15）

式中  ——弟**后备保护时间，s

   根据热稳定条件，末考虑腐蚀时，接地装置地极的截面不宜小于连接至该接地装置的接地线截面的75%。

    2、接地线的防腐蚀

   敷设在大气和土壤中有腐蚀性场所的接地体和接地引下线，应根据腐蚀的性质经过技术经济比较采用热镀锌，加高效膨润土降阻防腐剂或刷沥青漆，或采用阴极保护等措施。

   在设计中对接地线腐蚀问题，建议作如下处理：

  （1）一般情况下应吸取当地的运行经验，按当地接地线的腐蚀数据进行处理。

  （2）当地无数据时，可暂按下列数据处理。

   1）对镀锌或镀锡的扁钢、圆钢，埋于地下的部分，其腐蚀速度取0.065mm/a（指总厚度），但对于焊接处必须采取措施，如刷沥青漆等。但0.065mm/a是指一般中性土壤，如果土壤PH值在6.5以下，或土壤土质比较疏松，腐蚀率可达0.085-0.265mm/a。南方和北方也有区别，在实际工程中应区别对待。

   2）如无防腐的接地线，其腐蚀速度在一般地区按如下方式处理。

ρ=50-300Ω.m地区，扁钢取0.1-0.2 mm/a，圆钢取0.3-0.4 mm/a；

ρ>300Ω.m地区，扁钢取0.1-0.08 mm/a，圆钢取0.3-0.09 mm/a；

ρ<50Ω.m地区，扁钢取0.08-0.1mm/a，圆钢取0.3-0.09 mm/a；

3）接地体的寿命，应与地面设备一致，一般应按25-30年考虑，设计时可按上述防腐要求选择导线截面。

（3）对于敷设在屋内或地面上的接地线，一般均应采取防腐措施，如镀锌、镀锡或刷防腐漆。这样可不必按埋于地下条件考虑，只要适当留有裕量即可。

表7                   钢接地体和接地线的济小规格

弟四节              架空线路杆塔接地装置的施工

 对于架空线路杆塔的接地装置，设计固然重要，然而施工这一环节也十分重要。因为架空线路要经过山川河流、地形往往十分复杂、交通不便利，施工难度较大。而接地工程又属于隐蔽工程，在工程完工后就不便检查，所以对架空线路的杆塔接地工程的施工，除了要按设计图纸施工外，还要制订便于操作的施工方案，由工程技术人员和工程质量监督人员对每道施工工序进行全过程的监督，认真把好工程质量关。只有这样，才能达到设计目的和设计要求。对于杆塔接地装置的施工，应基本按如下步骤进行。

1、按图放线定位

如果图纸设计与实际地形相符，且现场施工条件又方便，应严格的按图放线定位，特别是水平接地体和垂直接地体的饿定位。但现场情况往往十分复杂，特别是处于深山的杆塔，地形和地质给水平接地体的布置带来了许多限制，而线路杆塔又较多，设计部门往往只是提供粗框式的设计，有时现场根本不可能按图施工，如水平接地体的布局，有时设计人员可能没到现场，而采用4-4常用的饿接地体形式，而现场往往不能按规定的角度和方位布线，需根据现场实际情况具体调整，因而现场放线定位也就十分重要，现场对水平和垂直接地体的放线定位应遵守以下原则：

（1）如条件许可。应按图放线，按图施工，不应与设计图纸有大的偏差。

（2）如现场条件所限不能按图定位时，应遵守以下原则；

1） 水平接地体应尽量沿土层厚、电阻率低、土壤潮湿，便于施工的方位定位。

2） 在倾斜地带应尽量沿等高线布局放射。

3） 水平接地体之间应尽量远离，平行距离不宜小于5m，以便减小形状系数和屏蔽系数。

（3）接地体的铺设应平直。

2、按图施工

（1）待放线定位后，开挖水平接地体的沟槽，如条件许可，水平接地体的沟槽应达到深为0.8m，济少也应为0.5m，在北方要根据冻土层的厚度，达到冻土层以下（比如1.5-1.8m）。因为水平接地体只有在一定的深度下，降阻效果才能发挥出来，且不易受季节的影响，另外防腐效果也好得多。因为地层深处土壤含氧量相对较低，接地体不易发生吸氧腐蚀。再者，接地体深埋后，一旦发生大电流入地，地面的电位分布也较为均匀。

（2）待水平沟槽开挖好后，再按图纸上所标明的水平接地体的规格，铺设水平接地体，并在顶端打入垂直接地体，垂直接地体应垂直打入，并防止晃动。

（3）如土壤电阻率较高，设计中采用了降阻防腐剂或阴极保护措施，应按设计要求加入降阻剂或阴极保护材料，降阻剂和阴极保护的施工按降阻剂和阴极保护的说明施工。

（4）焊接，当水平接地体和垂直接地体铺设  完毕后，对各焊接头应进行可靠的焊接，焊接应采用搭接焊接，对圆钢来讲，搭接的长度应为其直径的6倍，并应双面焊接，扁钢的搭接长度应为其宽度的2倍，并应四面焊接。焊口质量应符合要求不得有虚焊、假焊现象。

当圆钢采用爆压连接时，爆压的壁厚不得小于3㎜，长度不得小于搭接时圆钢直径的10倍，对接时圆钢直径的 20倍。

接地引下线与接地体的连接应使用焊接或爆压连接。

扁钢与钢管、扁钢与角钢焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进行焊接外，并应焊以由钢带弯成的弧形（或直角形）卡子或直接由钢带本身变成弧形（或直角形）与钢管（或角钢）焊接。

接地线与杆塔的连接应用镀锌栓连接，应接触良好，以便于打开测量接地电阻。当引下线直接从架空避雷线引下时，引下线应紧靠杆身，并应每隔一定距离与杆身固定一次。

对焊口要涂沥青进行防腐处理。对接地引下线，要从与水平接地体连接处直到与杆塔的连接螺栓处，全部刷沥青，或防锈漆和黑漆进行防腐处理，因为这部分由于防腐电位的不同济容易发生化学腐蚀。

（5）回填，当水平接地体、垂直接地体全部焊接完毕，降阻、防腐措施也施工完毕，经检查验收合格后，才能开始回填，回填要用细土回填，回填土内不得有石块和建筑垃圾等。外取的土不得有较强的腐蚀性。在回填土时应分层实，不准用砂石回填。

（6）地面处理，在回填完毕后，如是处于山坡，或斜坡地带，为了防止雨水冲刷造成水土流失，应在回填完毕后的地表栽植草皮进行保护。

（7）全部施工完毕后，经过一定时间再测接地电阻看是都达到设计要求。

弟五节              降低杆塔接地电阻的措施

在土壤电阻率高的山区，由于受地质、地势等条件的限制，架空线路的杆塔接地装置

的工频率接地电阻往往达不到要求，而杆塔接地电阻对提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率又十分重要，需要把接地电阻降下来，这时要根据每基杆塔的实际情况，认真查看地质、地势、测试杆塔周围各个不同深度的土壤电阻率，然后根据每基杆塔的实际情况经技术经济对比之后，采取有效的降阻措施。要降低杆塔的工频接地电阻，首先要做高以下工作：

（1）做好地质、地势的调查，了解杆塔工频接地电阻超标的原因，看杆塔所处的位置                               是处在什么样的地形，实地勘测土层的情况和土质情况。

（2）测试杆塔周围的土壤电阻率，看四周是否有土壤电阻率低的地方可以利用，再测试不同深度的土壤电阻率，看地下有无可以利用的低电阻率的地层。

根据实地调查勘测的情况，采取经济有效的降阻措施。降低工频接地电阻的措施主要有以下几种方式：

（1）水平外延接地体，如杆塔所处的地方允许水平放射接地体时应计量采用水平放射的方式，因为水平放射接地体不但可以降低工频接地电阻，更重要的是可以有效的降低冲击接地电阻，起到有效的防雷作用，关于水平放射的形状和方位可根据现场实际情况而定，水平放射的长度可按弟三章的表3-6要求取；但如在 水平放射长度的1.5倍范围内有较低土壤电阻率的地方，可以采用外引接地的方式。

（2）深埋式接地极

   如地下较深处的土壤电阻率较低，可用竖井式，或深埋式接地极。在选择埋没地点时应注意以下几点：

1） 选择地下水位较丰富及地下水位较高的地方。

2） 杆塔附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体上，利用矿体来延长或扩大人工接地体的几何尺寸。

3） 利用山岩的裂缝，插入接地极并灌入降阻剂。

4） 在北方冻土区，深埋接地体应在冻土层以下。

5） 深埋接地体的间距大于20m，可不计互相屏蔽影响。

（3）填充电阻率较低的物质（降阻剂）

1） 如附近有可以利用的低电阻率的饿物质，可以因地制宜、综合利用，但这些物质的性能具备：电阻率低、不易流失、性能稳定、易于吸收和保持水分、无腐蚀作用、施工简便、经济合理。

2） 施加降阻剂进行降阻，实践证明，在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂，对降低杆塔的饿接地电阻效果明显，另外还可采用深井爆破制裂压力灌注降阻剂的方法，关于降阻剂的使用将在本书弟十六章专题讨论。

（4）铺设水下接地装置

    如杆塔附近有水源，而水的电阻率又较低，可以考虑利用这些水源，布置水下或水边接地极，这样也可以收到一定降阻效果。

究竟采用那种方法降阻要根据实际情况做认真的技术经济比较，从中筛选出经济、有效、合理的方法，一般情况下水平接地体施加降阻剂的方法，比较经济且效果好，如采用深井，地下一定要有低电阻率的地层才有明显效果，如若没有，采用深井爆破制裂压力灌注降阻剂的方法费用较大，而效果并不明显。若受地形、地势和土壤电阻率的限制把工频接地电阻降到合格（30Ω）比较困难时，可以考虑用6-8根长为80m的水平射线的方法来降低冲击接地电阻，或把若干基杆塔的接地用耦合地线连接起来，在这若干基塔中找出便于处理的，不接地电阻降到较低值，一般在10Ω以下，这样也 可以起到很好的防雷作用。

弟六节              杆塔接地装置的运行及维护

架空线路杆塔的接地装置，因运行黄鲸恶劣，极易受到腐蚀和外力破坏，经对架空输电线路杆塔接地的多年追踪调查，发现输电电路的接地主要存在以下问题：

（1）腐蚀问题。容易发生腐蚀的部位主要有：

1）接地引下线与水平或才垂直接地体的连接处，由于腐蚀电位不同极易发生电化学腐蚀，有的已经形成电气上的开路。

2）接地线与杆塔的连接螺丝处，由于腐蚀、螺丝生锈，用表计测量，接触电阻非常高，有的已经形成电气上的开路。

3）接地引下线本身，由于所处位置比较潮湿，运行条件恶劣，运行中又没有按期进行必要的防腐保护，因而腐蚀速度较快，特别是运行10年以上的接地线，作热稳定校核时不能满足短路电流热稳定的要求。

4）水平接地题本身，有的埋深不够，特别是一些山区的输电线路杆塔，由于地质为石头，或土层薄、埋深有的不足30㎝，回填土又是用碎石回填、土中含氧量高，极容易发生吸氧腐蚀，在酸性土壤中的接地体容易发生吸氧腐蚀；在海边的杆塔容易发生化学和电化学腐蚀。再加上设计时为了节省材料往往采用比较小的截面。由于电网的发展，接地短路电流变大，已不能满足接地短路电流热稳定的要求。

（2）外力破坏问题。对于架空线路杆塔的接地装置，特别是接地线，外力破坏是一个特别值得注意的问题，据我们对某县110kV线路杆塔接地装置的调查，全线有60%的个按他接地装置被破坏，有的接地引下线被剪断，有的接地极被挖走，对该线路的可靠稳定运行造成了很大的影响。

因而对架空线路的杆塔接地装置要定期巡视和维护，特别要注意以下几方面的巡视检查和维护工作：

1）定期巡视检查杆塔的接地引下线是否完好，如被破坏应及时修复，应定期进行防腐处理。

2）定期检查接地螺栓是否生锈，与接地线的连接是否完好，螺丝是否松动，应保证与接地线有可靠的电气接触。

3）检查接地装置是否遭到外力破坏，是否被雨水冲刷露出地面。并每隔3年开挖检查其腐蚀情况。

4）每年在冬季土壤干燥时应测量杆塔接地装置的接地电阻，检查是否超标，如超标应及时改造。

6） 每隔5年，应根据电网接地短路电流的变化和接地体的锈蚀情况，校核一次接地线和接地体的短路电流热稳定是否满足要求，如不能满足要求应及时改造。

三、发电厂、变电所的接地装置

弟一节              发电厂、变电所接地的意义

   发电厂、变电所的接地好坏直接关系到设备和人身的可靠，因而愈来愈受到人们的重视，因为发电厂、变电所的接地网不但要满足工频短路电流的要求，还要满足雷电冲击电流的要求。以前由于接地网的缺陷，曾发生了不少事故，事故的原因既有地网接地电阻方面的问题，又有地网均压方面的问题。随着电网的发展，特别是发电厂、变电所内微机保护、综合自动化装置的大量应用，这样弱电元件对接地网的要求更高，地电位的干扰对监控和自动化装置的影响不得不引起人们重视。为了保证发电厂、变电所的接地网必须着重解决以下问题。

（1）接地网的接地电阻问题，因为它直接关系到工频接地短路和雷电流入地时地电位的升高。

（2）地网均压问题，特别是接地网的局部容易向电缆沟内的电缆产生反击造成控制保护设备的损坏引发恶性事故。

（3）设备接地问题，特别严重的是有的防雷设备，如避雷线、避雷器的接地不好，会产生很高的残压和反击过电压，如信阳县110kV变电所在1992年做地网连通试验时发现，110kV电压互感器、避雷器间隔与地网不通，110kV系统与地网不通，结果在那几年，年年雷雨时都打坏设备。

（4）接地线的热稳定，如果接地线的热稳定达不到要求，在接地短路电流流过时，就会把接地线烧断，造成设备外壳带电，还容易发生高压向保护和控制线反击。如平桥电厂，在1987年7月就发生过一次事故，其原因是由于35kV断路器内短路，而接地线又被烧断开路，造成了高压向保护电缆反击，使继电保护瘫痪，事故扩大。

（5）接地网的腐蚀问题，由于接地装置在地下运行，故运行条件恶劣，特别是在一些潮湿和有害气体存在的地方，或土壤呈酸性的地方济容易发生腐蚀。腐蚀接地网的电气参数会发生变化，甚至会造成电气设备的接地与地网之间，地网各部分之间形成电气上的开路，因而应受到特别的重视。

弟二节              发电厂、变电所接地的一般要求

一、发电厂、变电所的接地电阻

1、有效接地系统和低电阻接地系统

有效接地系统和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求。

（1）      一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求

                       （1）

式中  R——考虑到季节变化的济大接地电阻，Ω；

I——流经接地装置的入地短路电流。A。

式中（5-1）中计算用流经接地装置的入地短路电流，采用在接地网内、外短路时，经接地装置流入地中的济大短路电流对称分量济大值，该电流应按5-10年发展后的系统济大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。

发电厂或变电所内外发生接地短路时，流经接地装置的电流可分别按下式计算

                            （2）                                                                                         

式中  I——入地短路电流，A

——发生接地短路时的济大接地短路电流，A

——发生济大接地短路电流时，流经发电厂、变电所接地中性点的济大接地短路电流，A

    、——分别为发电厂、变电所内或外短路时，避雷线的工频分流系数。

计算用入地短路电流取两式中较大的I值。

（2）当接地网的接地电阻由于受条件限制，比如土壤电阻率较高，又没法扩大地网，地下又没有可以利用的地层时，可以通过技术经济比较，适当增大接地电阻，但不得大于5Ω，其人工接地网及有关电气装置应符合以下要求：

  1）为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所外或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备加隔离变压器；向厂、所外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在厂、所内接地，改在厂、所外适当的地方接地；通向厂、所外的管道采用绝缘段、铁路轨道分别在两处加绝缘雨尾板等等。

  2）考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网地位升高上四，发电厂、变电所内的3-10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。

  3）设计接地网时，应验算接触电压和跨步电压。

  2、不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统

不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求。

（1）      高压与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置应符合下式要求

                                         （3）

但不应大于4Ω。

（2）      高压电气装置的接地装置，应符合下式要求

                                         （4）

式中   R——考虑到季节变化的济大接地电阻，Ω

      I——计算用的接地故障电流，A。

但不宜大于10Ω。

应注意、变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避雷线接地装置的散流作用。

 （3）消弧线圈接地系统中，计算用的接地故障电流应采用下列数值：①对于装有消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一系统各消弧线圈额定电流总和的1.25倍；②对与不装消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置计算电流，等于系统中断开济大一台消弧线圈或系统中济长线路被切除时的济大可能残余的电流值。

 （4）在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于30Ω，且应符合跨步电压和接触电压的要求。

 3、发电厂、变电所电气装置雷电保护接地的接地电阻

（1）独立避雷针（含悬挂独立避雷线的架构）的接地电阻。在土壤电阻率不大于500Ω.m的地区不应大于10Ω，允许采用较高的电阻值，但空气中和地中距离必须符合下列要求：

1） 避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气中距离，应符合下式要求

                             （5）

式中  ——空气中距离，m

——避雷针的冲击接地电阻，Ω

h ——避雷针校验点的高度，m。

2） 独立避雷针的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距，应符合式（6）的要求

                                                        （6）

 式中  ——地中距离。

            如不能满足式（5-7）时，避雷针的接地装置也可与主接地网连接，但避雷针与主接地

网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。              

 （2）变压器门型构架上的避雷针、线的接地电阻，除水力发电厂外，在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于15m的配电装置的架构上，当土壤电阻率大于350Ω.m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于350Ω.m，则应根据方案比较经济效益，并经过计算后采用相应的防止反击措施，并至少遵守下列规定，方可在变压器门型构架上装设避雷针、避雷线。

 1）装在变压器门型架构上的避雷针应与地网连接，并沿不同方向引出3-4根放射型水平接地体。在每根水平接地体上离避雷针架构3-5m处装设一根垂直接地体。

 2）直接在3-35kV变压器的所有绕组线上或在离变压器电气距离不大于5m的条件下     装设阀式避雷器。

高压侧电压为35kV的变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电所接地电阻不应超过4Ω（不包括架构基础的接地电阻）

 4、其他要求

（1）发电厂和变电所酥油爆炸危险，且爆炸后有可能波及发电厂和变电所内主设备或严重影响发供电的建（构）筑物，防雷电感应的接地电阻不应大于30Ω。

（2）发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电阻不应大于30Ω。

二、发电厂、变电所的接地网均压要求

确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时，考虑保护接地的要求，应降低接触电位差和跨步电位差，并应符合下列要求：

（1）在110kV及以上有效接地系统和6-35kV低电阻接地系统，发生单相接地或异点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值

                                              （7）

                                              （8）

式中 ——接触电位差，V

——跨步电位差，V

——人脚战立处地表面的土壤电阻率，Ω.m

t ——接地短路（故障）电流持续时间，s。

  （2）3-66 kV不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统，发生单相接地故障后，当不迅速切除故障时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值

                                           （9）

                                            （10）

（3）在条件特别恶劣的场所，例如水田中，接触电位差和跨步电位差的允许值宜适当降低。

三、发电厂、变电所接地装置的热稳定

（1）在有效接地系统中，发电厂、变电所电气设备接地线的截面，应按接地短路电流进行热稳定效验。钢接地线的短时温度不应超过400⁰C，铜接地线不应超过450⁰C，铝接地线不应超过300⁰C。

（2）效验不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中电气设备接地线的热稳定时，敷设在地上的接地线长时间温度不应大于150⁰C，敷设在地下的接地线长时间温度不应大于100⁰C。

  当按70⁰C的允许载流量曲线选定接地线的截面时，对于敷设在地上的接地线，流过接地线的计算电流应采用单相接地故障电流的60%；对于敷设在地下的接地线，流过接地线的计算电流应采用单相接地故障电流的75%。

（3）与架空送、配电线路相连的6-66kV高压电气设备接地线，还应按两相异地短路效验热稳定，接地线的短时温度同（1）。

四、发电厂、变电所接地装置的防腐要求

    （1）计及腐蚀影响后，接地装置的设计使用年限，应与地面工程设计使用年限相当。

    （2）接地装置的防腐蚀设计，宜按当地的腐蚀数据进行。

    （3）在腐蚀严重地区，敷设在电缆沟中的接地线和敷设在屋内或地面上的接地线，宜采用热镀锌；对埋入地下的接地体宜采用适当的防腐措施，如在接地体四周施加高效膨润土降阻防腐剂，或者采用阴极保护等措施。接地线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。

五、发电厂、变电所地网的形式要求

   发电厂、变电所电器装置的接地装置，除了利用自然接地极外，敷设以水平接地体为主的人工接地网。

   人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半。接地网内应敷设水平均压带。接地网的埋设深度不宜小于0.6m，有条件的埋设在1m以下。北方冻土区应埋设在冻土层以下。

接地网可采用长孔网或方孔网，但方孔网的均压，特别是在冲击电流作用下的均压效果要好得多。

接地网的均压带可采用等距或不等距布置。

35kV以上变电所接地网边缘经常有人出入的走道外，应铺设砾石、沥青路面 或在地下装设两条与地网相连的均压带。

六、发电厂、变电所设备接地要求

  （1）发电厂、变电所电气装置中下列部位应专门敷设接地线接地：

1） 发电机座或外壳、出线柜、中性点柜的金属底座和外壳、封闭母线的外壳；

2） 110kV及以上的钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳；

3） 箱式变电所的金属箱体；

4） 直接接地的变压器中性点；

5） 压器、发电机、高压并联抗器中性点所接消弧线圈、接地电抗器、电阻器 或变压器等的接地端子。

6） 的接地端子；

7） 避雷器，避雷针、线等的接地端子。

（2）发电厂、变电所GIS的接地线及其连接应符合以下要求：

1）三相共箱式或分相式的GIS，其基座上的每一接地母线应采用分设其两端的接地线与发电厂或变电所的接地网连接。接地线并应和GIS室内环形接地母线连接。接地母线较长时，其中部宜另加接地线，并连接至接地网。接地线与GIS接地母线采用螺栓连接式，并应采取防腐蚀措施。

2）当GIS露天布置或装设在室内与土壤直接接触的地面上时。其接地开关、金属                   氧化物避雷器的专用接地端子与GIS接地母线的连接处，宜装设接地装置。

3）GIS室内应敷设环形接地母线，室内各种设备需接地的部位应以济短路径与环形接地母线连接。GIS布置于室内楼板上时，其基座下的钢筋混凝土地板中的钢筋应焊接成网，并和环形接地母线相连接。

4）与发电厂主厂房、主控楼，变电所电气装置地网之间的连接方式，应采取加强分流，装设集中集中接地装置。设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点，避雷针接地引下线尽量原理电气设备等，并宜在靠近避雷针的发电机出口处装设一组旋转电机阀式避雷器。

主控室、配电室和35kV及以下变电所的屋顶上，如装设直击雷保护装置时，若为金属屋顶或屋顶上有金属结构，则将金属部分接地；若屋顶为钢筋混凝土结构，则将其焊接成网状接地；若结构为非导电的屋顶时，则采用避雷带保护，该避雷带的网格为8-10m，每隔10-20m设引下线接地。

上述接地引下线与主接地网连接，应在连接处加装集中接地装置。

（5）发电厂易燃油、可燃油、天然气和氢气等贮罐、装卸油台、铁路轨道、管道、鹤管套筒及油槽车等防静电接地的接地位置、接地线、接地极布置方式等，应符合下列要求：

1）铁路轨道、管道及金属桥台，应在其始端、末端，分支处以及每隔50m处设防静电接地，鹤管应在两端接地。

2）厂区内的铁路轨道应在两处用绝缘装置与外部轨道隔离。两处绝缘装置间的距离应大于一列火车的长度。

3）净距小于100mm的平行或交叉管道，应每隔20m用金属线跨接。

4）不能保护良好电气接触的阀门、法兰、弯头等管道连接处也应跨接。跨接线可采用直径不小于8mm的圆钢。

5）油槽车应设防静电地卡。

6）易燃油和天然气浮动贮罐顶，应用可绕的跨接线与罐体相连，且不应少于两处。跨接线可用截面不小于m㎡钢绞线或软铜线。

7）浮动式电气测量的铠装电缆应埋入地中，长度不宜小于50m。

8）金属罐体钢板的接缝、罐顶与罐体之间以及所有管、阀与罐体之间，应保证可靠的电气连接。

弟三节              发电厂、变电所网格式接地网

的接地电阻计算

发电厂、变电所的接地网一般为网格式地网，论形式可分为长孔地网和方孔接地网，如地网面积相同，方孔地网要比长孔地网所用的钢材要多些，但方孔地网由于其均压特性、冲击特性有优于长孔地网。同时，方孔地网也更有利于地面设备的接地。

一、发电厂、变电所地网接地电阻的估算

若发电厂、变电所的接地网所占面积A，则当该面积内全部铺满钢材，即地网成为一面积为A的金属板时，其接地电阻可达济小值。反之，把水平接地体减少到只剩一个勾划出地网轮廓的外框上四，接地电阻将达到济大值。如果把发、变电所的地网所占面积用一等值的圆面积近似取代，则地网接地电阻的济小值和济大值可分别用圆盘电极和圆环电极的接地电阻计算公式进行估算，即

                               （11）

                          （12）

其中

式中  h ——埋深，m

      b——圆盘、环的等效半径，m

      d——接地导体等效直径，m

取A=100×100（㎡），d=0.02m，h=0.8m，b==56.42m，代入式（11）或式（12），可得地网接地电阻的济小值=0.435Ω；济大值=0.734Ω。也就是说，即使我们把地网内全部铺满钢材，接地电阻不过下降，这是因为内部的钢材被四周的轮廓所屏蔽，电流绝大部分都是由四周的轮廓所散出的缘故。可见，在地网内铺设很多钢材，对降低接地电阻的效果是不大的。

由于和相差不太大，所以在估算实际的网状接地极的接地电阻时，可以用在的基础上加修正项的方法。略去埋深h的影响，把式（11）简化为

                                       （13）

这样，实际网状接地电极的接地电阻可按下式估算

                                 （14）

式中  L——接地体（包括水平与垂直的）总长度，m

—— 面积为A的金属板的接地电阻

——考虑到实际地网不是金属板而引入的修正项，它比前一项要小很多。

式（14）也可进一步简化为

                                            （15）

也就是说，当ρ=100Ω.m时，为得到0.5Ω的接地电阻，接地网的面积不能小于100×100（㎡）

二、用内插法计算接地网的接地电阻

1、 圆环或圆盘的接地电阻

由于发电厂、变点所的地网占地面积一般都比较大，垂直接地体对地网接地电阻所起的作用不大，又由于实际地网的结构介于圆盘和圆环之间，且圆盘和圆环的接地电阻相差又不太大，所以圆形地网的接地电阻可以用圆盘和圆环的接地电阻为基础，用内插法求出。

参照式（5-12）所给出的圆盘的接地电阻计算公式和式（12）所给出的圆环的接地电阻计算公式，把圆形地网的接地电阻计算公式内插为下面的形式

               （16）

式中   A——圆形地网的占地面积

L——水平接地体的总长度

和—— 待定系数，可根据圆环和圆盘的接地电阻定出。

注意到，当时，R应等于圆盘的接地电阻，即

因此，待定系数，必定为1。

   当时，R应等于圆环的接地电阻，即

  （17）

其中                                                      （18）

2、方形和矩形地网的接地电阻

（1）方形地网。考虑到保持周长不变将圆环改变为方框后，占地面积将由原来的A缩小为，把式（5-18）弟二项中的A用取代，再在弟一项中考虑圆盘变为方板的修正后，可得方形地网的接地电阻公式为

                            （19）

令                                         （20）

即方形地网的接地电阻等于方板接地电阻的接地电阻加上一个修正项，据此，矩形地网的接地电阻也可写成矩形板接地极的接地电阻和某一电阻增量之和。

（2）矩形板长宽比的地网。根据不同的长宽比时矩形板接地极的计算结果，当矩形板的长宽比为时，矩形电极的接地电阻计算公式可以方板电极的计算公式为基础，拟为                                  （21）

用式（21）取代式（19）右侧的弟一项，保留方形地网中的函数形式，用矩形地网的面积ab取代A，即可得矩形（包括方形）地网的接地电阻计算公式为

               （22）

式中  

式（22）可用来计算的任何矩形地网的接地电阻，其误差一般小于±2%。

（3）任意矩形地网。 在保持矩形地网的外框周长L₁=2（a+b）不变的情况下，改变a与b的比值，使a=b时，地网的接地电阻将等于方形地网的接地电阻；当 时，地网的接地电阻将趋近于一个长度为l= L₁/2的单根水平接地体的阻值。因此矩形地网的接地电阻可在方形地网时的和单根水平接地极时的间取值，并写成下面的形式

                                         （23）

考虑到由地网衍生出的单根水平接地体是由矩形的两边长所合成，其直径可近似地取为原有接地体的两倍，这样将有

                                           （24）

又考虑到方形地网的接地电阻将随所敷设的网状均压带数的增加而减小，当接地体的总长度时，方形地网的接地电阻将等于方板电极的接地电阻R；当接地体的总长度L为其外框的长度L₁ ，即L=L₁时，方形地网的接地电阻将等于方框电极的接地电阻R₂ 。因此方形地网的接地电阻可在方形电极时的和方框电极时的和方框电极时的R₂  间取插值，并写成下面的形式

                                        （25）

式中可近似求出为

                                                 （26）

R₂则可用式（4-1）求得为

                                                   （27）

 取，即按周长相等的条件进行矩形和方形地网的换算，式（25）、式（26）和式（27）可改写为下面的形式，即

                                      （28）

                                    （29）

                                       （30）

式（28）和式（23）中的α和β可根据计算机程序计算的结果拟合，它们分别为

                                          （31）

                                         （32）

这样即可算出任意a/b值下的矩形地网接地电阻，其误差在±2%范围内。

三、垂直接地体对地网接地电阻的影响

    为了搞清垂直接地体对降低地网的总接地电阻的作用，可比较一下圆盘接地体的接地电阻和带垂直电极的圆盘接地体的接地电阻，作为圆盘下打垂直电极的极限情况。我们来计算一个厚度为a的圆盘（相当于在圆盘下一根挨一根密密麻麻地敷设长度为a的垂直电极）的接地电阻，注意到垂直电极的长度一般不超过2.5m，要比地网的等值半径小得多。因此，这一厚度为a的圆盘可以近似为半个扁球体，其短半径为a，长半径为b。在由拉麦方法所得出的椭球体的电容计算公式中，令θ=0，b=c，即可求出扁球体的电容为

                                              （33）

由此可得半个扁球体的接地电阻 为

                                  （34）

比较式（13）和式（34）可知，打许多密密麻麻的垂直接地体对降低接地电阻所起的作用不过为

                             （35）]

表1中给出了按式（35）计算所得的，不同面积地网中垂直接地极对降低地网接地电阻所起的作用，其中地网为方形由9根×9根、40㎜×40㎜扁钢水平排列组成，垂直接地体为均匀分布的81根2.5m长接地体，表中同时列出了模拟试验的结果。模拟试验结果和计算结果非常接近，可见在大中型地网中，垂直接地体对降低接地网工频接地电阻的作用很小，约为2%-8%。

表1    在大中型地网中打2.5m长的垂直接地体对降低接地电阻的作用

这就是说，如果在大中型地网内密密麻麻地打许多垂直接地极，由于其互相的屏蔽作用并不能起到有效的降阻作用，因而垂直接地极只是装设在主变压器、避雷针、避雷器下面，为了加强冲击电流的扩散而装设的集中接地体。用于降阻的只是在接地网的外缘，并且垂直接地极互相间的间距应大于垂直接地体长度的2倍。

另外，垫土层所回填的双层土壤，为了贯穿下层土壤，可用垂直极进行贯穿。为了降阻，、也可打较深的竖井，用较长的垂直极，把平面地网变为立体接地体进行降阻，这在以后要专题讨论。

弟四节              发电厂、变电所地面电位分布

由于土壤电阻的存在，电流自然地电极往周围土壤流散时，会在土壤中产生压降并形成一定的地表电位分布。因此，当人在接地极附近走动时，人的两脚将处于大地表面的不用电点上。两脚间的跨距T，我国取0.8m，国外多用1m，相当与人的跨距的地面两点间的电位差，称为跨步电势E_k。当人站立于电极附近的地面上用手去接触电气设备外壳时，人的是手和脚将具有不同的电位，地面上离设备水平距离为0.8m处与设备外壳离地面高1.8m处两点间的电位差，称为接触电势E_j。显然，当跨步电势或接触电势超过一定值时，就会导致人体的触电事故。另外，当接地短路电流经地网的某一点入地时，还会造成地网的局部电位升高。如果附近有弱电设施或控制、保护等弱电线路存在，这高电位会向弱电设备产生反击，对弱电设施构成危害产生事故，这样的事故以不鲜见。因此，对于发电厂、变电所的接地网地面的电位分布应进行认真的研究，从而采取必要的措施，来限制跨步电势、接触电势和局部电位升高。

一、发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算

1、流经接地装置的电流

接地网地面的跨步电势E_k，设备的接触电势E_j 和地网的局部电位升高，无不与流经接地网的接地短路电流有关，因此，我们首先要对接地短路电流进行计算。

厂或所内、外产生接地短路时，流经接地装置的电流可别按下式计算

                                 （36）

                                       （37）

式中   I——入地短路电流，A

——接地短路时的济大接地短路电流，A

 ——发生济大接地短路电流时，流经发电厂、变电所接地中性点的济大接地短路电流，A

、——分别为厂、所内外短路时避雷线的工频分流系数。

计算用入地短路电流取上两式中较大的I值。

2、 避雷线的工频分流系数计算

（1）接地网内短路时，工频分流系数可用下式计算

                                     （38）

初步估计时，=0.5。

（3）      接地网外短路时，工频分流系数为

                                                       （39）

   初步估计时，=0.1。

上两式中

                                  （40）

                           （41）

式中——线路平均档距，m

   ——接地网的工频接地电阻，Ω

   ——架空输电线路导线与地线间 平均档距的零序互感抗，Ω

   ——避雷线对导线的几何平均距离，m

     ——避雷线平均档距的零序阻抗，Ω。

  其中                                          （42）

式中   f ——频率，取50Hz；

      ——线路所经地段的土壤电阻率平均值，Ω.m。

对双避雷线时

    单避雷线时

上两式中 ——1号避雷线对导线A、B、C相的距离，m  

——2号避雷线对导线A、B、C相的距离，m

表达为

                          (43)

式中   P—— 避雷线根数

r —— 避雷线电阻，Ω/km，见表5-2

——等价避雷线的几何平均半径，m。

双避雷线时  ，

单避雷线时 =

上两式中  ——避雷先间的距离，m。

其中=0.95，用于钢芯铝线；为避雷线半径，m，其值见表5-2。

表2                     钢绞线和钢芯铝线的电阻和内感抗

用与钢绞线

x_ne为单位才长度钢绞线的内感抗，Ω/km，见表5-2。

3、计算工频分流系数的要点

（1）计算工频分流系数时，应先了解避雷线有无绝缘装置。对于绝缘装置的避雷线，才考虑避雷线的分流。

（2）计算接地网内短路避雷线的工频分流系数时，需已知接地网的接地电阻，其方法如下：

1）预先估计一个可能达到的接地电阻Rg，由式（5-37）和式（5-38）算出I，而I和Rg的乘积应满足IRg≤2000V。

2）如果估计到I＞4000A，则取Rg=0.5Ω。

3）在高电阻地区，如不能满足Rg≤0.5Ω，或Rg≤2000/I时，可按现场情况取一个接地电阻Rg，但不得超过5Ω，由式（36）和式（37）可算出I。除验算接触电势和跨步电势外，还应验算工频反击过电压。

有多回与系统连接的架空输电线路时，计算用的工频分流系数K_e2应取其中分流系

数济小者。

【例5-1】如图1所示，已知一回110kV线路的参数：导线型号LGJ—185，避雷型号GJ—50，平均档距Lav=300m，接地短路点单相接地短路电流Ik=4663A，流经电厂变压器接地中性点的单相接地短路电流I_N=1383A。

解：（1）计算

1） 计算，若ρ=500Ω.m，则

图1110kV线路，直线杆示意图（m）

2）计算。避雷线根数p=1；避雷线电阻由表5-2查得r₀=4.6×10^-3Ω/m，避雷线内感抗x_ne=1.5Ω/km，则等价避雷线的几何平均半径为

   3）计算，设全厂接地电阻为R_g=1.32Ω，故得

（2）接地短路发生在接地网内时，工频分流系数K_e1及入地短路电流I值的计算。

由式（5-39）得

由式（36）得

I=（4663-1383）×（1-0.415）=1919（A）

      （3）接地短路发生在接地网时，、I值的计算。

由式（5-40）得

由式（5-38）得

I=1383（1-0.0862）=1263（A）

    （4）接地装置的电位

发生接地故障时，接地装置的电位按下式计算

Eg=IRg                             （44）

式中  I——计算用入地短路电流，A

    Rg——接地装置（包括人工接地网极其连接的所有其他自然接地体）的接地电阻，Ω。

二、跨步电势和接触电势及其计算

当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状的地表电位分布，因此济大跨步电势Ekm和济大接触电势Ejm出现的位置将和电极的形式、尺寸以及埋深有关，但一般均在电极附近。

在土壤分层的情况下，Ekm和Ejm的数值及出现的位置也会受下层土壤电阻率的影响，但根据电流场的基本公式E=jρ可推知，跨步电势和接触电势主要是由电极附近的地表电流密度j决定的。而上层土壤厚度足够大时，电极附近的电流密度将主要由电极的形状、尺寸和埋深决定，基本不受下层土壤的影响。计算表明，当流入电极的电流不变时，只要上层土壤的厚度10倍于人的跨步距离，则下层土壤所引起的跨步电势和接触电势的变化一般不会超过10%。因此，在计算跨步电势和接触电势时，可只考虑上层土壤的作用，按均匀土壤处理，在双层土壤时再略加修正即可。

对给定的电极，接地电阻R具有一定的数值，此时Ekm和Ejm将随着流入接地电极的电流I，或电极的电位U=IR而变化，但它在电极电位中所占的百分比将是一个常量。如果把济大跨步电势和相应的电极电位的比值称为跨步电势系数Kk，即

                                                    （45）

把济大接触电势Ejm和相应的电极电位的 比值，称为接触电势系数Kj，即

                                                    （46）

则接地网的均压性就可以用这两个指标来衡量。

双层土壤时接地电极的垮步电势系数和接触电势，可按照流入接地电极的电流不变，同一接地电极的济大跨步电势和济大接触电势不变的原则写出。如果双层土壤中电极的接地电阻为R’,则有

                                  (47)

式中  ——上层土壤的电阻率

——双层土壤中计算接地电阻所用的等值电阻率。

显然不同形状和不同埋设方式的接地装置，将具有不同的跨步电势系数和接触电势系数。

（1）均压带等距布置时接地网地表面的济大接触电位差、跨步电位差的计算。

1）济大接触电位差可按下式计算

                                                （48）

式中  ——济大接触电位差，V

——济大接触电差系数

——接地装置的电位，V。

 当接地极的埋设深度h=0.6-0.8m时，可按下式计算

                                               (49)

式中，、、和为系数，对30×30（㎡）的接地网，可按式（50）计算

                                （50）

式中 n——均压带根数

d——均压带等效直径，m

 ——接地的长度和宽度 。

2） 接地网外的地表面济大跨步电位差可按下式计算

                                          （51）

式中  ——济大跨步电位差

 ——济大跨步电位差系数

——接地装置的电位，V。

   正方形接地网的济大跨步电位差系数可按下式计算

                       (52)

式中A——接地网面积 ，㎡

而T=0.8m，即跨步距离。

对于矩形接地网，n值由下式计算

                                              （53）

式中  ——接地网的外缘边线总长度，m

      L ——水平接地极的总长度，m。

（2）均压带非等间距布置时正方形或矩形接地网地表面的济大接触电位差和济大跨步电位差的计算。

1）接地网地表面济大接触电位差仍采用式（48）计算，但变为

                              （54）

式中各系数依次为济大接触电位差的等效直径系数、埋深系数、形状系数、网孔数系数和根数影响系数，且

式中A--接地网面积，㎡

   --沿长方向布置的均压带根数

--沿宽方向布置的均压带根数

h--水平均压带的埋设深度

d--均压带等效直径，m

--接地网的长度和宽度。

2）接地的济大跨步电位差仍用式（51）计算，但 变为

                             （55）

式中各系数依次为对济大跨步电位差的等效直径、埋深、形状、网孔数和根数的影响系数

式中 m--接地网孔数，其中m=（ -1）（ -1）

当人站在网孔中心附近地面电位的济低点，用手去接触接地的金属导体时，人的手和脚间将有济大的电位差，这一电位差叫做网孔电势。地网的济大网孔电势也就是济大接触电势。方孔地网的济大接触电势总是出现在地网的边角网孔处；长孔地网的济大接触电势则发生在相当与方格边角孔的地方。虽然边角网孔中地面电位的济低点往往偏离网孔中心沿对角线的方向外移。然而为方便起见，可把地网的济大接触电势定义为边角网孔（或相当于边角网孔）中心地面对地网的电位差。

在式（5-50）中，Kn为地网单方向的平行均压带根数n的影响系数，Kd为水平接地体导线直径d的影响系���，Ks为地网面积A的影响系数。在工程中常用的地网埋深0.6-0.8m的范围内，埋深的变化对接触电势的影响很小，地网的接触电势系数将随n的增大而减小。在同一n下，接触电势系数则随d的减小而增大，随面积A的减小而减小，且长孔地网的接触电势系数比方孔地网为大。

如果地网的均压带根数n（纵、横两个方向之和）相等，当n小于16根时，长孔的Kn比方孔的Kn小，当n大于16根时，长孔的Kn比方孔的Kn大，这是因为当n较大时，在由纵方向平行均压带组成的长孔地网中，沿着纵方向的电位差很小，接触电势的主要分量是横方向的电位差。在这种情况下再增加纵方向的平行均压带效果已不大，如果能加上横向的平行均压带以减少横方向的电位差就可使Kn值下降。由此可见，当总的均压带根数小于等于16根时宜用长孔地网，大于16根时宜用方孔地网。

随着均压带总根数的增大，Kn的下降将愈来愈慢，因此不宜采用增加均压带根数的方法来降低济大接触电势。均压带间距在小的接地网中可取3-5m，在大型地网中可取10m。

弟五节              跨步电压和接触电压

应该指出，上节所讲的跨步电势Ek是上无人时地面某点和接地导体间的电位差，

并不是当有人在地面行走或站立时人的两脚间或手和脚间所受的电压，这是因为人的

两脚与土壤间有接触电阻存在的缘故。为了计算人的脚与土壤间的接触电阻，可把人的

脚用一半径r=0.08m的圆盘近似取代，参看图2，利用均匀土壤中圆盘的接地电阻计算公

式，即可写出当人在地面行走时每只脚和土壤间的接触电阻R0为

                                        （56）

图2  均匀土壤中人脚与土壤间接触电阻的计算

由于跨步距离T=0.8-1m，远比r大，所以接触电阻R0也可近似为

                                                （57）

图3为人体所承受的跨步电压的计算，图5-4为人体承受接触电压的计算。

由图5-3可知，当人在地面行走时，人的两只脚和土壤间的接触电压R0以及人体的电阻Rb是串联的，此时人体两脚间受的实际电压，即跨步电压Uk将为

                                    （58）

图3 人体所承受的跨步电压计算

又由图5-4可知，当人站立于地面而用手去接触接地的金属导体时，人的两只脚和土壤间的接触电阻是并联的，因此人的手和脚间所受的实际电压，即接触电压Uj将为

                                 （59）

图4 人体所承受的接触电压计算

如果取ρ=100Ω.m，人体电阻=1500Ω，则按式（5-59）和式（5-60）可分别计算出作用于人体的跨步电压和接触电压为

即作用于人体的跨步电压只有跨步电势的71.4%，而接触电压降低不多，为接触电势的90.9%。

   显然，加大地表土壤电阻率可以增大人脚和土壤间的接触电阻，从而使跨步电压和接触电压得到降低。济常用的加大地表土壤电阻率的措施是在地表铺一层厚度为3-10cm的砾石或用沥青混凝土路面。因为砾石或沥青混凝土即使在下雨天仍能保持5000Ω.m的电阻率。铺设砾石或沥青混凝土后，人脚和地面间的接触电阻R0应按双层的模型重新计算。如果简单地把式（5-58）中的ρ换成地表电阻率来计算，会使结果偏大很多。

图5  铺设砾石或沥青混凝土人脚步和地表的接触电阻计算

取砾石或混凝土的厚度为Hs，地表电阻率为，利用图5-5，不难写出导体的自电阻系数为

                                             （60）

 导体1和导体2间的互电阻系数为

                                （61）

其中

式中 r ——人脚的半径，一般取r=0.08m；

——砾石或沥青、混凝土的厚度，m

——地表电阻率，Ω.m

 n——导体的根数，在这里n=2。

由此可见人体每只脚和地表间的接触电阻为

    （62）

取 =10㎝，=5000Ω.m ，ρ=100Ω.m ，则有K=-0.96，此时由式（62）求出每只脚的接触电阻将为

而作用于人体的跨步电压和接触电压将为

可见，用铺设砾石和沥青混凝土的方法来降低跨步电压和接触电压是极为有效的。

弟六节              发电厂、变电所接地网的设计

发电厂、变电所接地网的设计按以下步骤进行。

一、资料收集

（1）厂、所的规模，即发电厂、变电所的规模大小，如发电厂的装机台数、容量、电压等级。变压所的主变压器台数、容量、电压等级，进出线路回数，发电厂、变电所占地面积大小等。

（2）发电厂、变电所所处位置的地形、地势、土质情况、土壤酸碱度等。

（3）如为新建厂、所，应首先测量不同深层土壤的土壤电阻率，如采用4极法测量，可把极间距离用a=5、10、15、20m进行测量。如为山坡地形，还要在不同的方位、不同的方向进行测量，从而找出沿横向、纵向和不同深层的土壤电阻率。

3）  厂、所的济终建设规模、分几期建成以及当地电网的5-10年规划。

（5）气象资料收集，主要是降雨情况、长年土壤干湿变化情况、雷电活动情况、雷暴日、落雷密度和雷电强度等。

（6）进出线情况，有几回进出线，有无避雷线及线路所经过的区域等。

（7）环境资料，主要是了解当地钢铁的腐蚀情况。

二、计算设计  

1、计算应达到的接地电阻

首先应根据发电厂、变电所的规模、电压等级、系统接地方式和电网5-10年发展后系统的接地短路电流值，利用式（5-1）来计算应达到的接地电阻值。

2、计算工频接地电阻

根据发电厂、变电所的规模，占地大小，一次设备和厂房的布置情况来设计接地网的形状和均压带的布置方式，并根据自然接地体和人工接地网的大小，来计算工频接地电阻值。

3、确定地网形式

如属于发电厂和大中型地网应采用方孔地网；如属于35kV及以下小规模变电所的接地网可采用长孔地网，水平均压带的间距，可采用3-12m，可等间距布置，也可不等间距布置，还要看一次设备的分布情况，以有利于设备接地为好。

4、接地网的布置

  （1）发电厂、变电所的接地装置应充分利用以下自然接地体：

    1）埋设在地下的金属管道（易燃和有爆炸介质的管道除外）；

    2）金属井管；

3）  与大地有可靠连接的建筑物及构架物的金属结构和纲纪混凝土基础；

4）  水工建筑物及类似建筑物的金属结构和钢筋混凝土基础；

5）  穿线的钢管，电缆的金属外批；

6）  非绝缘的架空地线。

（2）在利用了自然接地体后，应设置人工地网。

（3）对发电厂和变电所，不论采用何种形式的人工接地体，如井式接地、深钻式接地、引外接地等，都应敷设以水平接地体为主的人工接地网。对面积较大的接地网，降低接地电阻的主要靠大面积水平接地体。它即有均压、减小接触电势和跨步电势的作用，又有散流的作用。

    一般情况下，发电厂、变电所接地网中的垂直接地体对人工频散流作用不大。防雷

接地装置可采用垂直接地体作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄雷电流

之用。

 人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间距

的一半，接地网内应敷设水平均压带。接地网的埋深一般采用0.6-1.0m。在冻土地区应敷

设在冻土层以下。

（4）接地网的边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面或“帽檐式”均压带。

图6 “帽檐式”均压带的间距和埋深示意图

但在经常有人出入的地方，结合交通道路的施工，采用高电阻率的路面结构层作为可靠措施，要比埋设帽檐式辅助均压带方便。具体采用那种方式应因地制宜。

敷设“帽檐式”均压带，可显著降低跨步电压和接触电压。关于均压带的布置方式和尺寸示意图及举例见图5-6和表5-3。

表3                   “帽檐式”均压带的间距和埋深

（5）配电变压器的接地装置宜敷设成闭合环形，以防止因接地网流过中性线的不平衡电流在雨后地面积或泥泞时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜触电事故。

5、接地体的选择

（1）人工接地体的规格。水平敷设的接地体可用圆钢、扁钢，垂直接地体，可用钢管、角钢等，接地体和接地引下线的截面应符合热稳定要求，且不小于表4-8所列规格。

敷设在大气和腐蚀性场所的接地体和接地引下线，应根据腐蚀的性质经过技术经济比较后采取合适的措施。

在设计中建议作如下处理：

1）一般情况下应按当地的运行经验和腐蚀数据进行处理；

2）如无腐蚀数据，可根据土壤密疏情况、土壤酸碱度进行处理。

在pH值小于6.5，且土壤比较松散的地方，扁钢取0.1-0.2mm/a，圆钢取0.3-0.4mm/a。

在pH值大于6.5，且土壤比较松散的地方，扁钢取0.1-0.05mm/a，圆钢取0.3-0.07mm/a。

3）接地装置的使用寿命应和地面设备相一致，一般取25-30a，所以对接地体的热稳定校核，一定要考虑经过寿命周期的腐蚀后，能满足热稳定的需要，关于热稳定的校核，可参照式（4-13）进行。

（2）接地体的材料：

1）接地体的材料一般采用钢质的，但移动式电力设备的接地线、三相四线制的照明电缆接地芯线以及采用钢接地有困难时除外。

2）由于裸铝导体易腐蚀，所以在地下不得采用裸铝导体作为接地体或接地线。

3）不得使用蛇皮管、保温管的金属网或外皮以及低压照明网络的导线铝皮作接地线。

6、接地井的设置

接地井的主要作用是一部分接地装置与其他部分的接地装置需分开单独测量时使用。为了便于分别测量接地电阻，有条件时可在下列地点设接地井：

（1）对接地电阻有要求的单独集中接地装置；

（2） 屋外配电装置的扩建端；

（3）若干对降低接地电阻起主要作用的自然接地体与总接地网的连接处。

此外，为降低发电厂、变电所的接地电阻，其接地装置应尽量与先线路的非绝缘架空地线相连，但应有便于分开的连接点，以便测量接地电阻。可在避雷线上加绝缘件，并在避雷线与金属构架之间装设弓子线，以便测量可以把弓子打开。

7、接地装置的敷设

（1）为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的两倍，水平接地体的间距不宜小于5m。

（2）接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m。

（3）围绕屋外配电装置、屋外配电装置、主控制楼、主厂房及其他需要装设地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互连接不应小于两根干线。对于大接地短路电流系统的发电厂和变电所，各主要分接地网之间宜多根连接。

为了确保接地的可靠性，接地干线至少应在两点与接地网相连接。

（4）建筑物的墙壁敷设水平接地线时，离地面宜保持250-300mm的距离。接地线与建筑物墙壁间应有10-15mm的间隙。

（5）接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀。与公路、铁路或化学管道等交叉的地方，以及其他有可能发生机械损伤的地方，对接地线应采取保护措施。

在接地线引入建筑物的入口处，应设标志。

8、设备的接地与地网的连接

（1）对发电机、主变压器、GIS开关设备、补偿电容器等主要设备要进行双接地，并与地网的不同两点相连接。

（2）对避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备的接地处要设置3-5根水平射线，设置3-5根垂直接地极以加强集中接地。

（3）对厂房、主控室、高压配电室、主变压器四周要设置环形水平接地带。

（4）对上下层布置的变电所、上层构架上的设备要每隔10-15m用明接地引线接地。

（5）对室内分层布置的楼上设备的接地要每隔5-10m用专门设置的接地引线接入地网，室内还应设置环形接地母线。

（6）电力设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线相连。

（7）设备的接地都要以单独的接地线接入埋在地中的地网，不能只接到电缆沟的接地带。    

9、关于发电厂 、变电所的扩建

如果发电厂、变电所需扩建，那么相应的接地装置也应随之扩建，并要认真检查和核算。

（1）原地网的接地电阻是否满足要求，如不能满足扩建后的要求，需在扩建时解决。

（2）经过使用期间的腐蚀，原地网的接地体截面是否满足短路电流热稳定的要求，如不能满足在扩建时，对原有接地线和接地体也要重新解决。

（3）扩建的地网要与原地网多点可靠连接。

（4）扩建部分的地网对均压、接地电阻、接地体的热稳定等都要重新认真计算和设计。  

弟七节              发电厂、变电所接地装置的施工

一旦发电厂、变电所的接地装置设计完毕后，就可进入施工阶段。

一、自然接地体的利用

对于发电厂来说在厂房的基础施工时，可同时考虑厂房环形水平均压带的施工，并每隔5-8m与厂房钢筋混凝土基础内的钢筋进行可靠的焊接。对变电所的主控楼和高压配电室也是如此。

对于因推平山坡而建的变电所，往往是一边挖土向另一边垫土，为防止因垫土层而造成的大地长时间不能有效亲和而影响接地装置的工频接地电阻，可选在垫土区先铺设水平地网然后通过接地线连接到上层地网，即组成双层地网。

对水电厂的水下地网，可在大坝蓄水前进行预先铺设，对各种钢筋混凝土基础，以及其他可能利用的自然接地体，济好是在这些构筑物施工时就考虑接地利用问题。如预先设置水平均压环形接地带，预留与人工地网的连接点，钢筋混凝土基础内的钢筋可靠连接等。

二、人工接地网的施工

发电厂、变电所的人工接地网，因牵涉到地面设备的施工，再则由于发电厂、变电所都比较平整，水平接地体不再受地形的限制。所以应严格的按设计要求和图纸施工。施工可按以下步骤进行：

（1）按图开挖水平接地体的沟槽，水平接地沟的开挖深度应达到0.8-1.2m。对于沟槽的宽度要便于水平接地体的施工，有降阻防腐剂的，要按降阻剂的要求进行。

（2）在水平接地沟槽内铺设水平接地体，圆钢或扁钢的截面要严格按设计要求。

（3）在设计确定的位置打入垂直接地体，垂直接地体一般为角钢或钢管，如垂直接地体四周设计的有降阻剂，可用钻井法或不、农村打轧水井的方法，先达直径为10-15cm的竖井，然后在井中放入垂直接地极，再加入降阻防腐剂。

（4）接地体（线）的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊、假焊，接至电气设备上的接地线，应用镀锌螺栓连接；有色金属接地线不能焊接时，可用螺栓连接。螺栓连接处的接触面应按《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》的规定处理。接地体（线）的焊接应采用搭接焊，其搭接长度必须符合下类规定：

      1）扁钢为其宽度的2倍（且至少3个棱边焊接）。

      2）圆钢为其直径的6倍。

      3）圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。

      4）扁钢与钢管、扁钢与角钢焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进行焊接外，并应焊以由钢带弯成的弧形（或直角形）卡子或直接由钢带本身弯成弧形（或直角形）与钢管（或角钢）焊接。

利用各种金属构件、金属管道等作为接地线时，应保证其全长为完好的电气通路。利用串联的金属构件、金属管道作接地线时，应在其串接部分焊接金属跨接线。

（5）为了防止腐蚀，对各焊接口应刷防腐漆或沥青漆进行防腐处理。对设备的接地线，要从与设备连接处到与水平均压带连接处刷沥青漆或防锈漆和墨漆进行防腐处理。

     （6）如设计有降阻防腐剂或阴极保护措施。应按设计说明，或降阻防腐剂的施工说明及阴极保护的施工说明，在水平接地体、垂直接地体施加降阻防腐剂或阴极保护措施。

（7）待对接地体处理完毕，并检查合格后，再用细土回填，严禁用沙石或建筑垃圾回填。

（8）对电缆沟附近的均压带要每隔5m与电缆沟内的均压带连接有一次，电缆沟内的明敷接地带，不能作为设备的接地线用，设备的接地线要与埋在土中的水平接地体相连。

（9）对充油设备、GIS、避雷设施等，至少要有两点与地网的不用两点相连，以实现其双接地。

（10）主变压器、发电机和消弧线圈四周要设置专用的环形均压带，并应至少3点与主地网相连，相连要可靠。

（11）明敷地线的安装应符合下列要求：

1）  应便于检查。

2）  敷设位置不应防碍设备的安装与检修。

3）  支持件的距离，在水平直线部分宜为0.5-1.5m，垂直部分宜为1.5-3m，转弯部分宜为0.3-0.5m。

4）  接地线应按水平或垂直敷设，亦可与建筑物倾斜结构平行敷设；在直线段上，不应有高低起伏及弯曲等情况。

5）  接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面距离宜为250-300mm；接地线与建筑物墙壁间隙宜为10-15mm。

6）  在接地线跨越建筑物伸缩缝、沉降缝处，应设置补偿器。补偿器可用接地线本身弯成弧状代替。

7）  明敷接地线的表面应涂以用15-100mm宽度相等的绿色和黄色相同的条纹。在每个导体的全部长度上或只在每个区间或每个可接触到的部位上宜作出标志。当使用胶带时，应使用双色胶带。

8）  在接地线引向建筑物的入口处和在检修用临时接地点处，均应刷白色底漆并标以黑色记号。

9）   待接地网全部施工完毕后，应在地面用混凝土砌块做好地面标记，标明水平接地体的位置、走向和垂直接地体所处的位置，以便以后的检查，扩建时使用。

10）对行人经常出入的地方和道路，为防止跨步电压和接触电压的危害，应铺上15-20cm厚的砾石或沥青混凝土路面。

11） 根据实际施工的情况绘制竣工图，竣工图应与实际位置一致。

12）在接地网施工完毕后不要立即测试接地电阻，因为接地体由于与大地有接触电阻存在，这时的测试数据一般都偏高。要待接地体与大地完全亲合以后测试，亲合的时间一般为3-6个月，或等2-3场大雨之后测试。试验除了测试工频接地电阻外，还要测试电位分布、接触电压、跨步电压，另外还要核算冲击接地电阻值，看是否满足设计及规程要求。

四、  关于大中型接地网降阻措施的探讨

长沙电力学院 （长沙410077 ）李景禄 李卫国

摘  要：本文从几座典型的变电站接地网的降阻改造入手，探讨了各种降阻措施在接地工程的典型应用，并用技术经济分析的方法讨论了有效降低大、中型接地网接地电阻的方法。

关键词：接地电阻降阻改造屏蔽

1． 引言

发电厂、变电所接地网的接地电阻是一个十分重要的参数，而有些发电厂、变电所接地网的接地电阻偏高直接影响了设备和人身的可靠。对降低接地电阻的措施，[1]中提出了四种降低接地电阻的措施，但这些措施在具体的工程实践中如何运用？如何用较少的投资达到较大的降阻效果，却不是一件容易的事。笔者近年来在国内许多地方参与一系列的接地改造工程，了解了一些地网降阻失败的原因，积累了一些改造成功的经验。这里仅就几座典型的接地网的降阻改造措施，用技术经济分析的方法对其进行研究和探讨。

2． 10KV七里岗变电所接地网降阻改造

110KV七里岗变电所位于大别山区的一座小山包上，变电所是一座小山包推平建起来的。该变电所的地形是：四面低，中间高，变电所地网长约90m，宽约80m，土质为沙土，土壤电阻率为1300ΩM（实测值）。变电所建成后地网接地电阻2.9Ω，接地引下线和水平接地体采用Φ8的圆钢，1991年开挖检查和试验时发现接地体锈蚀较为严重，有的焊接头已出现锈断的现象，Φ8的圆钢直径已不足4mm。地网均压和接地线的热稳定都不能满足要求。由于变电所位于大别山腹地，雷电活动比较强烈，经常发生雷击事故。如在1990年和1991年曾发生过雷电流通过避雷线和避雷器由地网入地时，造成地网局部电位升高，高压向低压反击，打坏该站的控制设备、保护设备和仪表的事故。鉴于当时的情况，受商城电业局的委托，1991年冬我们对接地网进行了**改造，此次改造，我们重点解决了地网均压问题、接地线的热稳定问题、降阻问题和接地体的防腐问题。对接地网我们进行了重新设计，**更新。为了解决降阻问题，我们采用了扩网和降阻剂法两种方法。由于当时电业局不愿同周围的农民发生纠纷，所以扩网仅在变电所围墙以内进行，新扩地网25m×90m，使地网总面积达到9000M²，在变压器、避雷器下和地网四周及各交叉点设置2.5m的垂直接地极共127根，并在水平接地体和垂直接地体四周施加截面尺寸为0.4m×0.4m的GPF-94高效膨润土降阻防腐剂。改造完毕三个月后测试接地电阻由2.9Ω降到0.67Ω，没能达到0.5Ω以下。这次改造就降阻而言并没有达到预定目的。这是因为变电所围墙的面积有限，扩网受到限制，在所有的接地体四周施加降阻剂，在地网内部由于屏蔽作用而影响了降阻效果。后来又在变电所外选土质较好的地方外延放射了700m水平接地体，并在接地体四周施加了高效膨润土降阻防腐剂，才把接地电阻降到0.45Ω。该站改造后到如今已10年了，接地体到目前为止还完好如初，没有发生腐蚀，地网各参数如设备接触电压、跨步电压一直稳定。特别值得一提的是在该变电所地网改造后的10年内没发生任何雷击和地网事故。但该变电所的改造仍不能说是完全成功的。特别是弟一次改造，虽然接地电阻有大幅度的下降，但是造成了材料的浪费。特别是降阻剂的浪费，不符合技术经济的观点。因为当时对整个接地网的接地体全部施加了截面尺寸为0.4m×0.4m的高效膨润土降阻防腐剂。降阻剂的用量近100吨，由于屏蔽作用，地网内部的降阻效果得不到充分利用。而按照现在的设计方法，估计降阻剂的用量可以减少一半以上就能降到0.5Ω以下，再就是垂直极的用量较多，而在地网内部的一些垂直极对降低接地电阻的作用是非常微小的[2]。

3． 110kv大桥变和洛阳变接地网的降阻改造

110kv大桥变和洛阳变分别位于广东韶关乳源县境内的大桥镇和洛阳镇。110kv大桥变电所在大桥镇郊，一边靠镇区，另一边靠山，前面为河流，变电所地网面积约为60m×70m。土壤电阻率在800Ωm左右。改造前地网接地电阻为1.3Ω。110kv洛阳变位于洛阳镇西边的山脚旁，南面为山，北面有一条小河，土质为风化石和沙子，土壤电阻率为1500Ωm。变电所地网面积为70×90m²。在以前曾先后进行过几次降阻改造，都没取得成功。原因是土壤电阻率太高，使用的降阻剂也有问题，经开挖检查，降阻剂为灰褐色，已结块，包在接地体周围，且由于膨胀系数的差异，已产生龟裂，和接地体之间已产生缝隙，接地体腐蚀严重，经测试，固化后的降阻剂本身的导电能力很差。接地网的接地电阻为1.9Ω。

2000年4月河南某公司承担了这两座变电所的降阻改造工程，改造的目的是把接地电阻降到0.5Ω以下。

这次改造他们采用深井式接地极，扩网和降阻剂三种方法进行降阻。

对110kv大桥变电所，他们在站内打了4口30m深的深井，井中插入接地极并填充降阻剂，在站外一块耕地中扩建了3m见方的网格式地网2000m²。

对110kv洛阳变电所，他们在站内打了5口30m深的深井，井中插入接地极并填充降阻剂，在原地网四周扩建了3m见方的网格式地网1000m²。

对这两座变电所的接地网降阻工程历时6个月都没有达到预定目的。大桥变电所从1.3Ω降到0.7Ω，洛阳变电所从1.9Ω降到1.4Ω，无法交差。笔者在2000年10月接手这两座变电所的接地网降阻工程。发现在这两座变电所的降阻方案设计存在有以下问题：

（1）深井式接地极使用的不对，因为深井式接地极只适用于地下较深处的土壤电阻率较低时，比如有金属矿，或地下有地下水，而上层土壤较干燥时。而这两座变电所都不具备这种地质结构，下层的土壤电阻率比上层土壤电阻率还高，根本不适**用深井式接地极。因为同样长度的接地极在采用深井式接地极时还不如采用水平接地体的降阻效果好，而打1m的深井用的费用是水平接地体费用的几十倍甚至上百倍。

（2）深井式接地极选择的位置不对，深井式接地极设置在变电所的地网内，又在外部扩建地网，这样，深井式接地极的降阻效果几乎全被外部扩建的水平地网所屏蔽。

（3）对引外接地极采用扩网的方式，并且采用的是3m×3m见方的网孔，由于接地体的相互屏蔽作用，接地体的降阻效果得不到有效的发挥，造成了材料的极大浪费。

（4）采用的降阻剂效果不好，性能不稳定，降阻剂内所含降阻成分主要是无机盐，在南方多雨水地区很快随着水土流失而消失，仅剩下残渣已失去效果。

针对这两座变电所的地形、地势和土壤电阻率及其分布情况，以及原来降阻失败的原因，我们主要采取了以下的降阻措施：

（1）在变电所的四周寻找有利地形采用引外接地极，外引接地极采用井字形或干字形结构，尽量减少接地体之间的屏蔽。

（2）在外引接地体四周施加GPF-94高效膨润土降阻防腐剂。该防腐剂具有较好降阻效果和防腐效果[3]，性能稳定，施工方便[4]。

（3）充分利用现场的自然接地体如大桥变电所附近有地埋的水管系统，我们把它与接地网连在一起，起到很好的降阻效果（接地电阻降到R≤2000/I后，不需考虑高电位外引问题）。

（4）沿河流设置岸边接地网，在洛阳变电所，我们沿旁边的小河两岸布置了岸边水平接地带，接地带埋在岸边的土层，起到很好的降阻效果。

经过这些方案改造后的两座变电所的接地电阻都达到0.5Ω以下。

4.110KV长江变电所接地网降阻改造

110KV长江变电所位于广东省仁化县长江镇内，该变电所四周环山，只有一条山沟和公路通向外边，该变电所占地长约60m，宽约50m，面积3000m²。四周的山上虽然有一些树木，但土层较薄，山沟约25~30m宽。由于地方狭小，土壤电阻率较高，该变电所的接地电阻一直居高不下，先后经过几次改造都未成功。地网接地电阻为2Ω左右，且随土壤的干湿度的变化而变化，变化幅度在0.6Ω左右。由于该变电所位于雷电活动较为频繁的山区，所以仁化供电局对接地网存在的问题一直高度的重视。2001年12月我们承接了该变电所的接地网降阻改造工程，目标是把地网工频接地电阻降到0.5Ω以下。为了达到这一目标，我们主要做了以下几方面的工作：

（1）现场地质、地势调查，主要是对变电所四周的土壤电阻率及其在水平和垂直两个方向上的分布进行测试。经实测发现：变电所四周山上的土壤电阻率在2500Ωm~2800Ωm之间，只有对着大门的山沟，土壤电阻率在280Ωm~350Ωm。深层土壤电阻率均在2000Ωm以上，土质为风化沙质土壤，保水性差，这正是接地网电阻容易随土壤干湿度的变化的原因。

（2）根据现场地形地势和土壤电阻率分布情况，我们决定采用引外接地并在引外接地体四周施加GPF-94高效膨润土降阻防腐剂的方法进行降阻。沿着对着大门的山沟设置2条引外接地主线，每隔10~15m加一道横线，在交叉点设置垂直接地体、水平接地体的总长度2400m，使用GPF-94高效膨润土降阻防腐剂24T。经计算可把工频接地电阻降到0.26Ω。

（3）为了加强接地网的分流，降低接地网的冲击接地电阻，在变电所的大门对侧的山上外引了两条70m长的放射线。

（4）在外接地体遇到的一切自然接地体，如水管、建筑物基础等都于接地体焊接在一起。整个接地网改造工程历时29天，经韶关供电局修试所测定，实测接地电阻为0.307Ω，这时因为刚施工完毕，降阻剂还没有完全于周围土壤亲和，降阻剂的渗透作用还没有完全发挥出来。此后，接地电阻会逐渐下降到0.26Ω，接地网的使用寿命按50年计算，在50年内可满足6000A的短路电流的热稳定。

5、结束语

降低大、中型接地网接地电阻的措施无非是：引外接接地极、深井式接地极、填充降阻剂和铺设水下地网，但结合到具体工程一定要把现场的地质、地势特别是土壤电阻率在垂直和水平2个方向上的分布测试准，再确定采用什么降阻措施，一旦措施确定，这些措施如何运用，如何有效的减少屏蔽，发挥济大的降阻措施，又是一个我们需要认真对待的问题，我们只有根据现场实际。认真计算、精心设计，才能用济少的投资得到济大的经济效益。

参考文献：

1、DL/T621-1997《交流电气装置的接地》.中国电力出版社. P5

2、李景禄等.《实用电力接地技术.》.中国电力出版社. P77

3、李景禄等.《高效膨润土降阻剂的开发研制》、《高电压技术》.1994.4 P61-63

4、李景禄等.《高效膨润土降阻防腐剂及其工程应用》、《高电压技术》.1999.1. P91-93

      五、关于接地工程中若干问题的研究

李景禄¹   胡毅²  杨廷方¹  杨成钢³

长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410077

武汉高压研究所 武汉   430074

浙江省丽水电业局 丽水市  313000

摘要：对目前在接地工程设计、改造中存在的问题进行了分析和探讨，分析研究了目前在接地设计和改造中存在的误区,特别是在接地装置的参数控制,降阻措施.防腐措施的应用,地电位的干扰进行了深入的研究。并用技术经济分析的方法结合实际接地工程对接地装置的设计、改造中应注意的若干问题和事项进行了研究和探讨。

关键词:接地装置  接地电阻 土壤电阻率 降阻防腐

中图分类号TM862   文献标识码B

Research about some problems of grounding technology

Li jinglu Huyi Yang tingfang Yang chenggangYanglan

Department of Electrical Power Engineering,Changsha Universityof

Science and Technology, Changsha 410077

Lishui Electric PowerBureau, Zhejiang Province, Lishui 313000,China

Abstract  Some problems of design in grounding technology and reconstruction are discussed. The mistakes of design in grounding technology and reconstruction are analyzed, especially the application of grounding devices parameters control, methods of decreasing resistance and anti-erosion measures and interfere in ground voltage are farther researched. A technical and economical method combined with some issues about design in grounding device and reconstruction of practical grounding engineering is brought forward.

Key words  grounding device  grounding resistance  soil resistance rate  anti-erosion

1 引言

随着电力系统的发展,接地短路电流越来越大,接地装置对设备和人身可靠的影响也越来越大。接地装置的相关参数如何取值、如何控制？以及采用什么样的设计方法和型式,特别是在一些高土壤电阻率地区如何有效地降低接地装置的电阻,接地装置应采用什幺样的型式？一直是广大工程技术人员不断探索、研究的问题。在实际接地工程中，仍然有一些混乱和困惑，以致于有些参数难以取值和控制，如这里既有对标准的理解的问题，又有对标准执行上实际的困难。对一些参数如过严的要求，则会加大不必要的投资，过分放宽则会对以后的运行产生不利的影响，甚至留下事故隐患。对接地装置的型式,降阻防腐措施的采用上还存在一些误区,有的虽投入较大,但收效甚微。因此，我们应采用技术经济分析的方法，具体的工程，具体对待，在保证设备和人身可靠的前提下，对接地装置的相关参数合理的进行取值和控制，并采用正确的、科学合理的设计方法实现预期的目的。

2 现在接地工种中存在的误区

2.1  对接地装置来说济主要的参数就是其接地电阻，关于接地电阻文献[1]在做了具体规定。

(1）一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求

             （1）

式中：R—考虑到季节变化的济大接地电阻，Ω；I—计算用地流经接地装置的入地短路电流，A。

(2）当接地装置的接地电阻不符合（1）式要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω，且应采取隔离、均压等措施。

但在实际的接地工程中,一些单位对110kv及以上电压等级的变电所,不管流过接地装置入地电流的大小,一律坚持要求把接地电阻控制0.5Ω以下,这实际上还是在沿用已作废的SDJ8--79《电气设备接地设计技术规程》上的某些条文,这是不正确,也不科学。接地电阻的大小主要以接地装置流过接地短路电流入地时,接地装置的电位不超过2000v为准,否则就要按文献[1]规定采取相应的措施。如仅片面的要求达到0.5Ω以下,对土壤电阻率较高,降阻困难的地区,入地短路电流较小的接地装置会造成较大的无谓投入,如广东某110kv终端变电所,土壤电阻率大于1000Ω.m,通过地网入地的接地短路电流不到1000A,却硬要求把地网接地电阻降到0.5Ω以下,结果造成很大的投入。

2.2  关于流经接地装置的入地短路电流，这个电流因为直接关系到接地电阻，接地线的热稳定计算，设备接触电压和跨步电压的计算，所以正确计算流经发电厂、变电所接地装置的电流非常重要。文献[1]规定计算流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流入地中的济大短路电流对称分量的济大值、该电流应按5-10年发展后的系统济大运行方式确定，并考虑系统各中性点的短路电流分配，以及避雷线的分流。计算时首先应按系统济大运行方式时的短路阻抗算出在单相接地短路电流值，然后根据厂、所内、外短路计算流过接地装置的电流

I=（I_max-I_N）（1-k_e1）                      （2）

I=I_m（1-k_e2）                            （3）

式中，I——流经接地装置的入地电流，A；I_max——接地短路时的济大接地短路电流，A；I_n——发生济大接地短路时，流经发电厂、变电所接地中性点的济大接地短路电流，A；K_e1  、K_e2  —为厂或所内外短路时，避雷线的工频分流系数。

在实际工程计算中发现一些设计人员直接把接地短路电流作为入地电流,不计算架空地线的分流和变压器中性点的分流,造成了接地设计的偏差。

对于接地线热稳定校核时应采用济大的接地短路电流，不应考虑避雷线的分流，而地网干线因有多条回路并联散流，所以地网干线的截面可取的比设备接地引下线小，在实际的接地工程中还存在有这样的困惑和争论，就是对发电厂、变电所的有效接地系统可直接采用济大的单相接地短路电流进行校核，这没有什么问题，但对于同一个发电厂或变电所的6 ～35kv侧，非有效接地系统，有人提出应考虑到异相异地接地短路的情况，主张用相间短路电流值进行接地线热稳定的校核。这么一来，由于非有效接地系统的相间短路电流值往往大于同一发电厂或变电所有效接地系统的单相接地短路电流值，这样，非有效接地系统接地线的截面将远远大于有效接地系统接地线的截面，显得极不协调。笔者认为这样是不合理的，因为异相、异地接地短路的几率小，既使发生异相、异地接地短路，那么由于保护动作的时间短，短路电流持续的时间也远小于有效接地系统（发电厂除外），此时，为了整体上的一致性，建议对同一发电厂、变电所的接地线统一按有效接地系统的济大接地短路电流进行校核即可。

2.3 关于接地装置的跨步电压和设备接触电压,接地装置的地面跨步电压U_k和设备接触电压U_j是接地装置的主要参数,它直接关系到人身和设备可靠,特别是在采用外延接地时,必须保证外延部分的跨步电压U_k在可靠值以下,只有这样才能保证在接地装置流过大的接地短路电流时不会构**身可靠事故,因而在接地设计时应认真计算校核这两个参数,在工程完工后还要进行试验验证。但是在工程实际中发现有的设计人员只是按下式进行计算:

U_J=                                                                    （4）

U_K=                                   （5）

式中:U_J—接触电位差,V;

     U_K—跨步电位差,V;

     地表土壤电阻率, .m;

      t---接地短路故障电流持续时间,s

但式(4)、式(5)只是目标值,即在接地装置流过接地短路电流时,设备接触电压和地面跨步电压的上限,而不是实际的跨步电压值。实际的设备接触电压和跨步电压应先算出接地装置流过接地短路电流时的电位

  Ug=IR                              (6)

式中:Ug—接地装置的电位,V;

      I—计算用入地短路电流,A;

      R—接地装置的接地电阻, 。

   地网济大跨步电压为:

   U_Kmax=K_SmaxUg                             (7)

式中: K_Smax为济大跨步电位差系数,其值可根据文献[1]的B8、和B10式进行计算。同理地网济大接触电压为:

   U_tmax=K_tmaxUg                             (8)

式中: K_tmax为济大接触电位差系数,其值可根据文献[1]的B5和B9式进行计算。

   对于跨步电压、接触电压在接地装置施工完毕后还要进行现场试验验证,看是否达到设设要求,否则,则需要采取相应的补救措施。

2.4  关于土壤电阻率ρ值、土壤电阻率ρ值是接地设计和计算的重要参数，在接地装置设计之前应认真进行勘测，因大多数情况下土壤都是不均匀土壤，即土壤的电阻率沿水平和垂直方向不均匀分布，这时就需要在水平方向上多测一些点以测出沿水平方向上的不同分布。同时还要测出不同深度的土壤电阻率，如采用“四极测量法”，可改变不同的测试距离α，即可算出不同深度的土壤电阻率，因为测试结果基本上保持着0.75α深层土壤电阻率的关系^[3]。对于新建发电厂和变电所可在发电厂、变电所接地装置布置地点进行测量；对于老站改造，可在旁边类似的土质地方测试，而实际中则发现有些在原地网上面测试,结果测试值严重偏小,因为如在接地装置上方测量，则因下方有接地体的影响而使结果偏小,会使接地设计产生很大的偏差。测试一定要到现场实测，不要凭资料介绍的土质进行估算，因为同样土质在南方和北方相差甚远，如不现场实测则由于取值和实际值相差较大而达不到设计目的。

   2.5  关于小型化变电所避雷针接地与主地网的关系，随着技术的发展，紧凑型、小型化设备的大量采用，变电变电所的占地越来越少，这对节约土地资源是件好事，但是随之也带来一个问题，那就是避雷针接地与变电所主地网的关系问题，文献[2]规定独立避雷针的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距离，应符合式（9）的要求。

S_a≥0.3R_i                  (9)

式中：S_a——地中距离，m；R_i——避雷针的冲击接地电阻，Ω。对小型化变电所由于占地少，要把避雷针的接地与变电所地网保持（5）式的距离，一般都做不到,此时应把独立避雷针作构架避雷针看待，把独立避雷针的接地与变电所主地网可靠的连接地一起，并在避雷针处用垂直式水平接地体加强其集中接地。并要有地网电位均衡的措施，防止避雷针引雷时，造成危险的局部电位升高或反击。

3 关于接地装置的降阻防腐措施

3.1  关于降低工频接地电阻的措施，文献[1]对高土壤电阻率地区降低接地电阻的措施做了相当明确的规定，但在实际接地工程中却仍有一些不科学的做法，特别是一些电力部门不愿意与周围的农民发生关系，一味追求在发电厂、变电所围墙内采取降阻措施。如一味推行深井降阻法，也不管地下较深处有无土壤电阻率低的地质结构，结果投入了大量的资金却收不到好的降阻效果。如浙江某电业局在做110KV变电所的接地时，打了4口50m深的井式接地极，由于地下30m以下为岩石土壤电阻率，远远高于表层土壤的土壤电阻率，结果降阻效果非常有限。还有广东某单位在做一110KV变电所接地降阻改造时，在变电所内打深井式接地极，在变电所外做外延接地，结果深井式接地极的效果全被外延地网所屏蔽。还有在输电线路杆塔接地上一些部门也采用深井式接地极，虽能把工频接地电阻降下一些，但杆塔接地主要目的是防雷，应以有效降低冲击接地电阻为主。雷电流是高频电流，有很强的趋肤性，一般沿地表散流，深层土壤散流作用很差，所以深井式接地极对以防雷为主的杆塔接地效果不大。另外，还有在降阻剂的使用上也存在一些问题，一些施工单位为了追求暂时降阻效果，使用一些有问题的化学降阻剂，过一段时间后随着降阻剂的流失，接地电阻迅速反弹，还对接地体造成了很大的腐蚀。所以对降低接地装置接地电阻的措施，一定要根据具体的情况，具体分析，经认真的技术经济分析后采用科学合理的方法进行降阻。如我们近年来在温洲百丈祭一、二级水电厂进行的接地改造工程,现场的土壤电阻率高达1300Ω.m,接地装置的工频接地电阻达8Ω和10Ω,通过对现场的情况进行认真的分析研究和计算,经过多个降阻方案的对比和技术经济分析,济后采用外延加降阻剂法和水下地网法把接地电阻分别降到了0.58Ω和0.7Ω,改造获得了圆满的成功。

3.2 关于接地网的布局和水平垂直接地体的使用。在实际接地工程中发现以前设计施工的接地网，甚至很大的变电所地网还有采用长孔地网的，且地网均压网格很疏，均压带相距达30多米。这样地网的均压就存在问题，在大接地短路电流流过地网时很容易造成地网局部地电位升高，对微机保护和综合自动化系统造成地电位干扰，或者使地面产生危险的跨步电压和设备接触电压对人身可靠构成威胁。因此对发电厂、变电所的地网应以方孔地网为宜，且网格间距不宜过大^[3]。因大型地网的屏蔽作用，在地网内垂直接地体的降阻效果很小，所以在大型地网，垂直接地体应主要用于地网四周和内部构架避雷针、避雷器等需加强集中接地的地方。

4 结束语

接地工程中要以现行的国家标准和行业标准为依据，以有利于电气设备的可靠运行为目的。要尽量克服一些错误的做法。对接地装置的型式、降低接地电阻的方法要根据现场实际，做认真的技术经济分析，采用合理的型式和降阻措施，不能片面地追求某一方面的指标，要综合的考虑问题，既要保证可靠运行，又要节省工程投资，把接地工程做好。

参考文献：

[1] DL/T621-1997，交流电气装置的接地，中国电力出版社3-21。

[2] DL/T620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合，中国电力出版社15-18。

[3] 李景禄，实用电力接地技术，中国电力出版社93-99,202年弟一版。67-99

  六、  关于接地降阻措施的研究

李景禄

     长沙理工大学电气与信息工程学院长沙（410077）

摘要: 本文结合目前的接地工程实践,深入分析研究了目前在接地工程中主要采用的降阻措施,如外延接地、深井接地、接地降阻剂、水下地网和自然接地体的利用,分析研究了这些降阻措施的适用条件、场所以及如何正确合理的应用和在应用中注意的问题,讨论了目前在工程实际中一些不正确的应用，从技术经济的角度分析了这些降阻措施的具体应用，即如何用较少的投资获得济大的降阻效果。还分析了使用这些措施的可靠注意事项。

关键词;  接地装置接地电阻降阻措施

Discussing ofgrounding resistance reducing measures

                       Li Jinglu

Department ofelectrical power and information engineering, Changsha Universityof Science and Technology, Changsha, 410077

Abstract: Based on grounding engineering practice presently, resistance reducing measures are deeply discussed. The application of epitaxial grounding 、deep-well grounding、grounding resistance reducing material、and natural grounding body and their practical condition, location, application and noticed problems are analyzed. Discussing the inaccurate use in existing engineering practice, in terms of the technical economy, the application of these resistance reducing measures is also analyzed.

Key words: grounding device, grounding resistance, resistance reducing measure

1、           引言

随着电力系统的发展,接地短路电流越来越大,接地装置对设备和人身可靠的影响也越来越大。在山区、高土壤电阻率地区如何有效地降低接地装置的接地电阻,如何用较少的投资获得较大的降阻效果,目前仍然是电力系统中广大工程技术人员面对的主要技术难题。对发电厂、变电所接地装置的降阻措施, 文献^［1］推荐了四种主要的降阻措施,但这四种措施如何根据现场实际情况正确、合理的使用则不是一件容易的事,在实际接地工程中就曾发生过因采用的降阻措施与现场实际不符而造成投资大收益小的事情。还有一些在降阻措施使用不当而造成高电位外引留下可靠隐患的，因而有必要对每种降阻措施的作用、适用场所和应注意的问题进行深入的分析和研究,采用技术经济分析的方法，具体的工程，具体对待，在保证设备和人身可靠的前提下，结合具体的工程情况和现场实际,特别是现场的地质、地势情况,土壤电阻率分布以及具体的工程要求,找出济佳的降阻措施,找出正确合理的降阻方法达到有效降低接地装置接地电阻的目的。

2、          降低接地电阻的措施及应用分析

2.1、外延接地及其应用 在文献^［1］中首推的降阻措施为:在高土壤电阻率地区,当在发电厂、变电所2000m以内有较低电阻率的土壤时,可敷设引外接地极;这就要求在确定降阻方案时要对发电厂、变电所周围进行认真的勘探、测量,测量出发电厂、变电所四周土壤电阻率沿水平方向上的分布,找出土壤电阻率较低和适合做引外接地的地方。因为在山区、丘坽地区土壤电阻率在水平方向上大都呈不均匀分布,即总有一些地方的土壤电阻率相对较低,可以的引外接地。在降阻措施中外延接地是济简单有效的,也是在接地工程中济常应用的措施。在决定外延接地时应首先根据可利用来做外延接地的地形、面积、土壤电阻率和接地装置应降低的电阻值来决定外延接地的大小。外延接地部分的接地电阻可用面积公式R=0.5  进行计算,但要注意该公式是在地网的网格达到一定的密度时，才可达到的值,一般情况是达不到该值的，只是如有可能可应用该公式确定外延接地的大致数值。如外延接地以水平地网为主且边缘闭合时,可由下式

B=                                 （1）

R_e=0.213            （2）

=[3ln                       （3）

R_g=_.R_e                                    （4）

式中h--水平接地体埋深,m;s--地网面积,m²;L—水平接地体总长度,m;L₀—接地网的外延长度,m;ρ—平均视在土壤电阻率,Ω.m;d—水平接地极的直径或等效直径,m;R_G—等值方形地网的接地电阻,Ω;R_e—任意形状边缘闭合接地因的接地电阻,Ω。

对于边缘不封闭的外引接地可用下式计算其接地电阻,

R_g= -                 （5）

式中 R_g—工频接地电阻, Ω;ρ—平均视在土壤电阻率,Ω.m;  L—水平接地体总长度,m; h--水平接地体埋深,m; d—水平接地极的直径或等效直径,m;A—屏蔽系数。

对于外引接地除要满足降阻的需要外,更重的要满足可靠的要求,即要严格限制高电位外引,即对引外接地要验算外延处的跨步电压要**满足

                         （6）

式中  ρ_s—外延处的地表土壤电阻率,Ω.m; t—接地短路电流持续时间s;u_k—跨步电压v。

对外延接地的跨步电压在外延接地设计时应进行济大跨步电压的计算,外延接地的跨步吨可按下式计算

济大跨步电压为；

U=KU                             （7）

式中U--济大跨步电压,v;  K --济大跨步系数。