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淺談變電站接地網電阻偏高的原因及降低接地電阻的措施

		點擊數：	更新時間： 2022年02月10日
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廑島它景
技管與安全
G U A N G X I D I A N Y E
變電站的接地網上連接著全站的
高低壓電氣設備的接地線、低壓用電系
統接地、電纜屏蔽接地、通信和計算機
監控系統設備接地， 以及變電站維護檢
修時的一些臨時接地。如果接地電阻較
大，在發生系統接地故障或其他大電流
入地時， 可能引起地電位異常升高， 造
成接地系統電位分布不均， 局部電位超
過規定的安全值， 輕則導致監測或控制
設備發生誤動作或拒動， 重則破壞監測
設備而擴大事故， 帶來經濟損失， 造成
極壞的社會影響。
接地電阻對接地網的安全起著非
常重要的作用， 接地電阻的大小是安全
接地的重要技術指標。最近幾年建設的
變電站工程中， 多次出現了接地電阻不
能滿足設計要求的問題， 使接地網需要
重復返工，影響了變電站正常的施工進
度。采取各種輔助降阻措施降低接地電
阻， 使接地網達到安全運行的要求， 是
變電站接地問題中一個非常重要的環
節。
一
、變電站接地網電阻偏高
的原因
( 一) 土壤電阻率偏高
在山區， 由于土壤電阻率偏高，
對系統接地電阻影響較大。干旱地區、
沙石土層等相當干燥， 而大地導電基
本是靠離子導電， 干燥的土壤電阻率
偏高。
( 二) 沒有具體勘探測量
9 0 2 0 0 9 ． 1 0 ( 總第1 1 5 期)
有的在設計接地時， 根據地質資料
查找設計手冊所對應的土壤電阻率。但
是場地不同點土壤電阻率的偏差， 同種
土壤的電阻率會存在一定的差異， 特別
是南北方同種土壤之間差別很大， 會造
成很大的誤差，也不應再使用。
( 三) 測量值不可信
設計人員一般現場采用四極法測
量原土層的土壤電阻率。這種方法雖然
符合設計規范要求， 比較科學而且準
確， 但是四極法是屬于在場地中抽樣測
量， 在接地網埋設處地質經常出現斷
層， 地電阻率是不均勻的， 山坡地形還
需要在不同的方位、不同的方向進行測
量， 找出沿橫向、縱向和不同深層的土
壤電阻率。最好的提高土壤電阻率測量
精度的處理方案是在今后的變電站初
步設計階段，在地質勘察中增加土壤電
阻率測量的內容。由于地質勘察要求的
站址勘探孑L通常有幾十個， 勘測的巖芯
有幾十米深， 根據多根巖芯的土壤進行
的測量值是十分精確和可信的。
( 四) 施工不細致
對于不同地區變電站的接地來說，
不僅精心設計重要， 嚴格施工更重要。
因為對于地形復雜、特別是位于巖石區
的變電站， 接地網水平接地溝槽的開挖
和垂直接地極的打人都十分困難。而接
地工程又屬于隱蔽工程， 如施工過程中
不能實行全過程的技術監督和必要的
監理， 就可能出現問題。
1 、沒有在原土層上施工， 而是回填
了～ 部分回填土后再施工。
2 、下層地網引出至上層地網的連
接點沒有全部引出， 或者是引出后沒有
作好標記， 導致下層地網沒有與上層地
網有效連接， 失去下層地網應有的作
用。
3 、回填使用了部分建筑垃圾、大塊
的沙石等材料。沒有用細土回填并分層
進行夯實。
4 、接地網在土建施工過程中遭遇
比較嚴重的破壞， 導致全站接地網各處
的接地電阻測量值差異巨大。
( 五) 運行過程中產生變化
有些接地裝置在建成初期是合格
的， 但經一定的運行周期后， 接地電阻
就會變大。除了前面介紹的由于施工時
留下的隱患外， 以下一些問題也值得注
意：
一是由于接地體的腐蝕。使接地體
與周圍土壤的接觸電阻變大， 特別是在
山區酸性土壤中，接地體的腐蝕速度相
當快， 會造成一部分接地體脫離接地裝
置；二是在接地引下線與接地裝置的連
接部分， 因銹蝕而使電阻變大或形成開
路；三是接地引下線、接地極受外力破
壞而損壞等。
二、接地電阻降阻方法
當主接地網的接地電阻不滿足要
求時，通常需要采取降阻措施。目前， 常
用的降阻措施有引外接地、人工降阻、
深井接地、電解接地、爆破接地等。各種
降阻措施分析比較如下。
( 一) 引外接地
技管與安全
G U A N G X I D I A N Y E
店矗它諜
在高土壤電阻率地區， 當變電站主
接地網的接地電阻難以滿足要求， 且附
近有可設置人工接地裝置的低土壤電
阻率地區或水源時， 可以采取引外接地
措施以降低接地電阻， 但應考慮占地面
積和農田恢復的難度。
在選擇埋設地點時， 應考慮選擇地
下水較豐富及地下水位較高的地方；接
地網附近如有金屬礦體， 可將接地體插
入礦體， 利用礦體來延長或擴大人工接
地體的幾何尺寸。
( 二) 深井接地
由變電站外延接地線(4 0 × 4 的鍍
鋅扁鋼1， 在進線塔下端打有一口約
2 0 0 m 超深接地井， 用鉆機鉆孔， 把直徑
1 0 0 m m 的鍍鋅鋼管接地極打入井孔內，
并向鋼管內和井內灌注泥漿。此法經過
工程實際測量， 系統接地電阻為
0 ． 4 4 2 ~ ，符合設計要求，效果很好。
和其它輔助降阻措施相比， 深井接
地法有以下優點： 大大降低了接地電
阻；減少了變電站占用地表面積， 是改
造優化的最好方法；設計壽命可以非常
長， 設計裕度非常大；深層的土壤電阻
率不受氣候、季節影響， 數值穩定。因
此， 接地電阻值也不會隨氣候、季節變
化，這是深井接地最大的優點。
( 三) 放置電解地極( 與電解接地可
能相同)
對于高土壤電阻率地區， 降低變電
站地網的接地電阻是比較困難的， 在設
計或改造地網以降低其接地電阻時常
常會遇到這個問題。在四川省眉山某變
電站的地網設計及工程施工中就遇到
了這種問題。在該變電站地網改造工程
實踐中，采用鉆8 口斜井共1 8 0 0 m 在其
中放置D K — A G 電解地極8 0 套，這一做
法使得接地電阻值降低了8 0 ． 8 ％ 且滿
足了設計要求。因此， 當變電站的土壤
電阻率較高， 用于接地網的面積不能將
接地電阻降低至設計要求值時， 可采用
D K — A G 電解地極來實現降阻。
( 四) 換土
在土壤電阻率高的地區進行換土，
是普遍采用的有效辦法， 且施工簡單。
例如某變電站位于山區， 地質報告顯示
站區耕植土厚度為0 ． 2 ～ 0 ． 6 m ， 部分地
方有基巖露出， 土層以下為砂巖和灰
巖。接地設計采用換土， 在土層厚度不
能滿足要求的地方， 沿水平接地體挖接
地槽， 深度為l m ， 垂直接地極坑深度
3 m ，底部直徑l m ． 施工時在接地槽和接
地坑內先鋪設2 0 c m 厚的黏土并夯實，
再放接地體， 回填土層層夯實。施工完
成后實測接地電阻， 完全滿足設計要
求。
( 五) 使用降阻劑
目前降阻劑主要有兩種類型：化學
和物理降阻劑?；瘜W降阻劑由高分子材
料、電解質和水組成， 注入土壤可迅速
在土壤中凝成電阻率低的根須狀連續
膠體， 從而增大接地體的有效接地面
積， 提高接地體散流效果。化學降阻劑
存在一定的環境污染問題， 對于青藏高
原脆弱的生態環境易造成影響。且隨時
間推移， 降阻效果也會降低， 推薦采用
物理降阻劑。物理降阻劑由導電的非電
解質固體粉末及起固化作用的水泥組
成， 其電阻率低， 主要靠導電粉末起到
降阻作用， 降阻性能不受環境p H 值、溫
度及濕度的影響。
在接地極周圍敷設降阻劑后， 可以
起到增大接地極外形尺寸， 降阻劑的主
要作用是降低與接地網接觸的局部土
壤電阻率， 換句話說， 是降低接地網與
土壤的接觸電阻， 而不是降低接地網本
身的接地電阻。
降阻劑已有超過2 0 年的工程運用
歷史， 經過不斷的實踐和改進， 現在無
論是性能還是施工工藝都已經相當成
熟。多個使用降阻劑的工程， 接地完工
后測量接地電阻， 情況都不錯。但由于
缺乏長期的跟蹤監測， 對降阻劑性能的
長效性和對接地極材料的腐蝕性的信
息返回少。確實也有質量差的降阻劑，
降阻效果不能持久，對接地網造成腐蝕，
各地對降阻劑的使用意見分岐較大。
( 六) 電解接地
電解接地系統是我國近年出現的
接地降阻方式， 在國內外已有應用經
驗， 電解接地的原理是在地中水平敷設
或垂直敷設金屬管道， 在管道中加入電
解化學物質， 利用空氣或土壤的潮氣，
與管道中的化學物質反應產生電解溶
液， 電解溶液通過管道過濾孔向周圍土
壤滲透， 提高土壤的導電率， 降低電極
與土壤的接觸電阻， 在金屬管道外部采
用降阻材料回填， 增大電解地極， 具有
良好的膨脹性、吸水性、滲透性和防腐
2 0 0 9 ． 1 0 f 總第1 1 5 期】19 1 ．
店島它景
技管與安全
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性，可以深入巖土形成樹根網狀，增大泄流面積，降低散流電阻，同
時保護電解地極免遭腐蝕，從而降低變電站的接地電阻。
( 七) 斜井降阻
通過非開挖技術(類似敷設電纜的外頂管技術) ，將接地極從站
內的主接地網邊緣，沿著變電站的進站道路和線路的終端塔f建筑
的保護距離區間內)外引至站外電阻率較低的地區，達到理想的擴
網效果。由于斜井里的接地極是埋設在道路或架空線(屬于永久性
設施)地下幾米深的土壤中，不會遭遇外部破壞和產生危險的跨步
電壓。斜井在具體實施過程中， 要根據周圍的地質情況，確定斜井
的數目及延伸的方向、敷設的長度，鉆頭入土的角度、埋設深度，使
其可以避開地下管網到達預定地點。
( 八) 爆破接地
爆破接地技術是近年來提出的降低高土壤電阻率地區接地系
統接地電阻十分有效的方法。其基本原理是：采用鉆孔機在地中垂
直鉆直徑為l OOm m 、深度為幾十米(在發變電站接地工程中， 垂直
接地極深度可能達1 0 0 m 以上) ，在孔中布置接地電極， 然后沿孔整
個深度隔一定距離安放一定量的炸藥進行爆破， 將巖石爆裂、爆
松， 接著用壓力機將調成漿狀的降阻劑壓人深孔及爆破制裂產生
的縫隙中， 以達到通過降阻劑將地下大范圍的土壤內部溝通，加強
接地電極與土壤、巖石的接觸，從而達到較大幅度降低接地電阻的
目的。已有試驗和模擬計算表明，
一般爆破致裂產生的裂紋可達幾
米到幾十米遠。目前爆破接地技術已經在我國多項發、變電站和輸
電線路接地等工程實踐中采用，并已取得了十分滿意的效果。
除了以上方法外， 增加接地網的埋設深度、利用爆破接地技
術、自然接地體、擴大接地面積和采用兩層水平接地網等， 也都有
一定的可行性。根據各個工程的不同情況， 可以選擇適合的降阻措
施。而各種方法也不是孤立的， 可以相互配合， 以取得更好的實際
效果。
三、結語
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變電站接地網是維護變電站安全可靠運行， 保障運行人員和
電氣設備安全運行的根本保證和重要設施。隨著電力建設的快速
發展，
一方面短路電流日益增大要求接地電阻越來越小， 另一方面
是站區面積不斷減少，特別是城市規劃區和高電阻率地區，使得變
電站接地電阻難以降低， 解決問題的關鍵是怎樣合理地采用降阻
措施， 以達到既滿足接地電阻的要求， 又經濟合理，便于施工。
對接地網設計與施工必須予以高度重視。高土壤電阻率地區
的變電站， 應根據其地質和環境條件， 采用效果好、經濟、合理、安
全、可靠的輔助措施， 因地制宜，綜合治理， 最終實現降低接地電阻
的目的。
( 作者單位：四川省眉山多能電力設計咨詢有限責任公司)
函2 0 0 9 ． 1 0 ( 總第1 1 5 期)
一
、引言
變電站綜合自動化系統是將變電站二次設備
f包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠
動裝置等1經過功能的組合和優化設計， 利用先進的
計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技
術，實現對全變電站主要設備和輸、配電線路的自動
監控、測量、自動控制和微機保護， 以及與調度通信
等綜合性的自動化功能。該系統利用多臺微型計算
機和大規模集成電路組成的自動化系統、常規的測
量和監視儀表，代替常規控制屏、中央信號系統和遠
動屏，用微機保護代替常規的繼電保護屏，改變了常
規的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。通過利
用現代化計算機技術、通信技術等，提供先進的技術
設備， 可改變傳統的二次設備模式， 實現信息交換，
數據共享， 簡化系統，減少電纜，減少占地面積，是提
高變電站安全穩定運行水平、提高經濟效益、向用戶
提供高質量電能的一項重要技術措施， 降低運行成
本、以便更好地實施無人值班， 達到減人增效的目
的。
在社會發展的新形勢下， 物價快速上漲， 電力建
設場地征用工作難度大、費用高，人工、機械、材料等
費用都在大幅增長，設備購置費高，定額材機調整系
數大， 而且用戶對電能質量的要求也越來越高。所以
變電站采用綜合自動化系統， 能更好地實施無人值
班，其減員增效的優勢尤為突出。
二、變電站綜合自動化系統

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