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【摘要】随着我国电力事业的快速发展，电力系统中对接地设施的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。接地网是维护变电所安全可靠运行的根本保证和重要设施。本文就高原干旱地区，特别是玉门油田矿区变电所接地方面有关问题进行分析和探讨。
【关键词】变电所接地网接地电阻干旱措施
1 引言
接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着非常重要的作用。变电所的接地网上连接着全所的高、低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电所维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或其他大电流流入大地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，轻则导致监测或控制设备发生误动作或拒动，重则破坏监测设备而扩大事故，带来不必要的经济损失。
接地电阻对接地网的安全起着非常重要的作用，接地电阻的大小是安全接地的重要技术指标。玉门油田矿区属高原干旱地区，土壤电阻率高，使得做好变电所接地显得尤为重要。采取各种降阻措施，降低接地电阻，使接地网达到安全运行的要求，是变电所接地问题中的一个重要环节。
2 接地短路电流分析
2.1当系统发生接地故障时,产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。
(1)经架空地线；
(2)经设备接地引下线、接地网流入本所内变压器中性点；
(3)经接地网入地后通过大地流回系统中性点。
而对接地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以,正确地考虑和计算各部分短路电流值,对合理地设计地网有着很大的影响。
2.2架空地线系统对于有效接地系统110kV及以上变电所的影响,线路架空地线都直接与变电所内出线架构相连。当发生接地短路时,很大一部分短路电流经架空地线系统分流。因此，在计算时，应考虑该部分分流作用,发生接地故障时,总的短路电流是一定的,只要增大架空地线的分流电流,就可减小入地短路电流,因此,降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个环节。架空地线采用良导体,正确利用架空地线系统分流,将使地网的设计条件更为有利。
2.3入地短路电流从上述分析可知,入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流,再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。如此计算，入地短路电流值相对比较小。由于接地电阻允许值R≤2000/I（式中：R—考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；I—流经接地装置的入地短路电流，A。）这就是要求接地网的地电位升高的最大值不超过2000V，要达到此要求，就必须降低接地网接地电阻。
3 高原干旱地区变电所接地网电阻偏高的原因
接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻。
3.1 土壤电阻率偏高
玉门油田矿区属高原干旱地区，地层为第四系全新统冲洪积卵砾石层，气候干旱，降水較少。而大地导电基本是靠离子导电，干燥的土壤电阻率偏高。所以，土壤电阻率偏高，对系统接地电阻影响较大。
3.2 没有具体勘探测量
有的在设计接地时，根据地质资料查找设计手册所对应的土壤电阻率。但是场地不同点土壤电阻率的偏差，同种土壤的电阻率也存在一定的差异，会造成很大的误差，也不应再使用。
3.3 测量值存在误差
设计人员一般现场采用四极法测量原土层的土壤电阻率。这种方法虽然符合设计规范要求，比较科学而且准确的，但是四极法是属于在场地中抽样测量，在接地网埋设处地质经常出现断层，地电阻率是不均匀的，山坡地形还需要在不同的方位、不同的方向进行测量，找出沿横向、纵向和不同深层的土壤电阻率。最好的提高土壤电阻率测量精度的处理方案是在今后的变电所初步设计阶段，在地质勘察中增加土壤电阻率测量的内容。由于地质勘察要求的站址勘探孔通常有几十个，勘测的岩芯有几十米深，根据多根岩芯的土壤进行的测量值是十分精确和可信的。
3.4 施工不细致
对于变电所的接地来说，不仅精心设计重要，严格施工更重要。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要的监理，就可能出现问题。
（1）没有在原土层上施工，而是回填了一部分回填土后再施工。
（2）下层地网引出至上层地网的连接点没有全部引出，或者是引出后没有作好标记，导致下层地网没有与上层地网有效连接，失去下层地网应有的作用。
（3）回填使用了部分建筑垃圾、大块的沙石等材料。没有用细土回填，分层进行夯实。
（4）接地网在土建施工过程中遭遇比较严重的破坏，导致全站接地网各处的接地电阻值测量值有巨大的差异。
3.5 运行过程中产生变化
有些接地装置在建成初期是合格的，但经一定的运行周期后，接地电阻就会变大，除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外，以下一些问题也值得注意。一是由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在玉门油田矿区碱性土壤中，接地体的腐蚀速度相当快，会造成一部分接地体脱离接地装置。二是在接地引下线与接地装置的连接部分，因锈蚀而使电阻变大或形成开路。三是接地引下线、接地极受外力破坏而损坏等。
4 接地电阻的降阻方法
当主接地网的接地电阻不满足要求时，通常需要采取降阻措施。目前，常用的降阻措施有引外接地、深井接地、换土和采用降阻剂等，各种降阻措施分析比较如下。
4.1 引外接地
在高土壤电阻率地区，当变电所主接地网的接地电阻难以满足要求时，且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源，可以采取引外接地措施以降低接地电阻，但应考虑占地面积和农田恢复的难度。在埋设地点选择时，应考虑：选择地下水较丰富及地下水位较高的地方；接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体，利用矿体来延长或扩大人工接地体的几何尺寸。
玉门油田矿区某金融机构大楼配电室及机房接地工程施工中，在接地网附近开挖2米×2米×3米(长×宽×深)的土坑，放置一块1米×1米×0.05米(长×宽×厚)的铜板，用5条25平方毫米的软铜线各绕铜板3圈上引至接地网，连接部分全部焊接，后用草木灰、黄土和物理降阻剂混合回填土坑，并进行浇水，完工后经实测接地电阻为2Ω，满足设计要求。以后运行过程中，每月定期进行浇水，保持该低土壤电阻率地区潮湿。使用草木灰主要是应对干旱地区降水较少的特点，草木灰有很好的保湿效果。
4.2 深井接地
由变电所外延接地线(40×4的镀锌扁钢)，在进线杆塔下端打有一口约200m超深接地井，用钻机钻孔，把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量，系统接地电阻为不大于0.5Ω，符合设计要求，效果很好。
和其它辅助降阻措施相比，深井接地法有以下优点：大大降低了接地电阻；减少了变电所占用地表面积，是改造优化的最好方法；设计寿命可以非常长，设计裕度非常大；深层的土壤电阻率不受气候、季节影响，数值稳定。因此，接地电阻值也不会随气候、季节变化，这是深井接地最大的优点。但，该做法投资较大，采用较少。
4.3 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土，是普遍采用的有效办法，且施工简单。例如某变电所位于山区，地表为丘陵戈壁，地层为卵砾石层。接地设计采用主接地网全部更换黄土，在土层厚度不能满足要求的地方，沿水平接地体挖接地槽，深度为1m，垂直接地极坑深度3m，底部直径1m，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土夯实，再放接地体，回填黄土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
4.4 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型：化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成，注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体，从而增大接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果。化学降阻剂存在一定的环境污染问题，对生态环境易造成影响。且随时间推移，降阻效果也会降低，我们一般采用物理降阻剂。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成，其电阻率低，主要靠导电粉末起到降阻作用，降阻性能不受环境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率，换句话说，是降低接地网与土壤的接触电阻，而不是降低接地网本身的接地电阻。
4.5 采用降阻剂和换土
在高土壤电阻率地区，仅更换黄土不能满足设计接地电阻要求，需局部使用降阻剂。玉门油田矿区某变电所，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的物理降阻剂，再放接地体，回填黄土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
除了以上方法外，增加接地网的埋设深度、利用爆破接地技术、扩大接地面积和采用两层水平接地网等，也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况，可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的实际效果。
5 结论
变电所接地网是维护变电所安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方而是变电所面积不断减少，特别是高土壤电阻率区，使得变电所接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。
接地网设计与施工必须予以高度重视。针对玉门油田矿区的变电所，应根据所区地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理来降低接地电阻。
参考文献
[1] 李斯和,胡春.高土壤电阻率地区变电所接地电阻改造[J].四川水利, 2007,(01)
[2]《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8—79)
【关键词】变电所接地网接地电阻干旱措施
1 引言
接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着非常重要的作用。变电所的接地网上连接着全所的高、低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电所维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或其他大电流流入大地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，轻则导致监测或控制设备发生误动作或拒动，重则破坏监测设备而扩大事故，带来不必要的经济损失。
接地电阻对接地网的安全起着非常重要的作用，接地电阻的大小是安全接地的重要技术指标。玉门油田矿区属高原干旱地区，土壤电阻率高，使得做好变电所接地显得尤为重要。采取各种降阻措施，降低接地电阻，使接地网达到安全运行的要求，是变电所接地问题中的一个重要环节。
2 接地短路电流分析
2.1当系统发生接地故障时,产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。
(1)经架空地线；
(2)经设备接地引下线、接地网流入本所内变压器中性点；
(3)经接地网入地后通过大地流回系统中性点。
而对接地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以,正确地考虑和计算各部分短路电流值,对合理地设计地网有着很大的影响。
2.2架空地线系统对于有效接地系统110kV及以上变电所的影响,线路架空地线都直接与变电所内出线架构相连。当发生接地短路时,很大一部分短路电流经架空地线系统分流。因此，在计算时，应考虑该部分分流作用,发生接地故障时,总的短路电流是一定的,只要增大架空地线的分流电流,就可减小入地短路电流,因此,降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个环节。架空地线采用良导体,正确利用架空地线系统分流,将使地网的设计条件更为有利。
2.3入地短路电流从上述分析可知,入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流,再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。如此计算，入地短路电流值相对比较小。由于接地电阻允许值R≤2000/I（式中：R—考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；I—流经接地装置的入地短路电流，A。）这就是要求接地网的地电位升高的最大值不超过2000V，要达到此要求，就必须降低接地网接地电阻。
3 高原干旱地区变电所接地网电阻偏高的原因
接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻。
3.1 土壤电阻率偏高
玉门油田矿区属高原干旱地区，地层为第四系全新统冲洪积卵砾石层，气候干旱，降水較少。而大地导电基本是靠离子导电，干燥的土壤电阻率偏高。所以，土壤电阻率偏高，对系统接地电阻影响较大。
3.2 没有具体勘探测量
有的在设计接地时，根据地质资料查找设计手册所对应的土壤电阻率。但是场地不同点土壤电阻率的偏差，同种土壤的电阻率也存在一定的差异，会造成很大的误差，也不应再使用。
3.3 测量值存在误差
设计人员一般现场采用四极法测量原土层的土壤电阻率。这种方法虽然符合设计规范要求，比较科学而且准确的，但是四极法是属于在场地中抽样测量，在接地网埋设处地质经常出现断层，地电阻率是不均匀的，山坡地形还需要在不同的方位、不同的方向进行测量，找出沿横向、纵向和不同深层的土壤电阻率。最好的提高土壤电阻率测量精度的处理方案是在今后的变电所初步设计阶段，在地质勘察中增加土壤电阻率测量的内容。由于地质勘察要求的站址勘探孔通常有几十个，勘测的岩芯有几十米深，根据多根岩芯的土壤进行的测量值是十分精确和可信的。
3.4 施工不细致
对于变电所的接地来说，不仅精心设计重要，严格施工更重要。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要的监理，就可能出现问题。
（1）没有在原土层上施工，而是回填了一部分回填土后再施工。
（2）下层地网引出至上层地网的连接点没有全部引出，或者是引出后没有作好标记，导致下层地网没有与上层地网有效连接，失去下层地网应有的作用。
（3）回填使用了部分建筑垃圾、大块的沙石等材料。没有用细土回填，分层进行夯实。
（4）接地网在土建施工过程中遭遇比较严重的破坏，导致全站接地网各处的接地电阻值测量值有巨大的差异。
3.5 运行过程中产生变化
有些接地装置在建成初期是合格的，但经一定的运行周期后，接地电阻就会变大，除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外，以下一些问题也值得注意。一是由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在玉门油田矿区碱性土壤中，接地体的腐蚀速度相当快，会造成一部分接地体脱离接地装置。二是在接地引下线与接地装置的连接部分，因锈蚀而使电阻变大或形成开路。三是接地引下线、接地极受外力破坏而损坏等。
4 接地电阻的降阻方法
当主接地网的接地电阻不满足要求时，通常需要采取降阻措施。目前，常用的降阻措施有引外接地、深井接地、换土和采用降阻剂等，各种降阻措施分析比较如下。
4.1 引外接地
在高土壤电阻率地区，当变电所主接地网的接地电阻难以满足要求时，且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源，可以采取引外接地措施以降低接地电阻，但应考虑占地面积和农田恢复的难度。在埋设地点选择时，应考虑：选择地下水较丰富及地下水位较高的地方；接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体，利用矿体来延长或扩大人工接地体的几何尺寸。
玉门油田矿区某金融机构大楼配电室及机房接地工程施工中，在接地网附近开挖2米×2米×3米(长×宽×深)的土坑，放置一块1米×1米×0.05米(长×宽×厚)的铜板，用5条25平方毫米的软铜线各绕铜板3圈上引至接地网，连接部分全部焊接，后用草木灰、黄土和物理降阻剂混合回填土坑，并进行浇水，完工后经实测接地电阻为2Ω，满足设计要求。以后运行过程中，每月定期进行浇水，保持该低土壤电阻率地区潮湿。使用草木灰主要是应对干旱地区降水较少的特点，草木灰有很好的保湿效果。
4.2 深井接地
由变电所外延接地线(40×4的镀锌扁钢)，在进线杆塔下端打有一口约200m超深接地井，用钻机钻孔，把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量，系统接地电阻为不大于0.5Ω，符合设计要求，效果很好。
和其它辅助降阻措施相比，深井接地法有以下优点：大大降低了接地电阻；减少了变电所占用地表面积，是改造优化的最好方法；设计寿命可以非常长，设计裕度非常大；深层的土壤电阻率不受气候、季节影响，数值稳定。因此，接地电阻值也不会随气候、季节变化，这是深井接地最大的优点。但，该做法投资较大，采用较少。
4.3 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土，是普遍采用的有效办法，且施工简单。例如某变电所位于山区，地表为丘陵戈壁，地层为卵砾石层。接地设计采用主接地网全部更换黄土，在土层厚度不能满足要求的地方，沿水平接地体挖接地槽，深度为1m，垂直接地极坑深度3m，底部直径1m，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土夯实，再放接地体，回填黄土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
4.4 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型：化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成，注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体，从而增大接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果。化学降阻剂存在一定的环境污染问题，对生态环境易造成影响。且随时间推移，降阻效果也会降低，我们一般采用物理降阻剂。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成，其电阻率低，主要靠导电粉末起到降阻作用，降阻性能不受环境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率，换句话说，是降低接地网与土壤的接触电阻，而不是降低接地网本身的接地电阻。
4.5 采用降阻剂和换土
在高土壤电阻率地区，仅更换黄土不能满足设计接地电阻要求，需局部使用降阻剂。玉门油田矿区某变电所，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的物理降阻剂，再放接地体，回填黄土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
除了以上方法外，增加接地网的埋设深度、利用爆破接地技术、扩大接地面积和采用两层水平接地网等，也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况，可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的实际效果。
5 结论
变电所接地网是维护变电所安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方而是变电所面积不断减少，特别是高土壤电阻率区，使得变电所接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。
接地网设计与施工必须予以高度重视。针对玉门油田矿区的变电所，应根据所区地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理来降低接地电阻。
参考文献
[1] 李斯和,胡春.高土壤电阻率地区变电所接地电阻改造[J].四川水利, 2007,(01)
[2]《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8—79)