新疆地区高土壤电阻率地区接地方案
摘要：结合新疆和田地区某110kv变电站的实际工程数据，针对高土壤电阻率地区接地装置在设计、施工和运行维护所存在的问题及其防护措施进行简要的陈述。
关键词：土壤电阻率接地电阻接地装置接地极
众所周知，变电站的接地装置（即地网）对电力系统的安全、稳定运行有着极为重要的作用，接地是保障设备运行和人员安全的根本设施。变电站的接地是防雷接地、工作接地和保护接地的三合一地网。在高土壤电阻率地区，接地装置要做到柜定的接地电阻值可能在技术经济上极不合理。因此，其接地电阻允许值可相应放宽。在大接地堵路电流系统中，发电厂、变电所的接点电阻≤5ω。
按dl/t621-1997等相关标准要求，高土壤电阻率地区，取r≤5ω作为新疆变电站接地网施工目标。同时，该变电站工程接地方案，具有以下特点：
1、r≤5ω是该方案的根本要求点。
2、因地制宜，灵活采用新技术、新产品，延长接地网使用寿命。如电离子接地棒、放热焊接、高效回填料等，以满足优质地网要求。
3、用户至上，服务为本。尽量为用户着想，力求使方案经济节约，优质可靠。
一、变电站现场概况
根据勘测报告，新疆和田圣树110kv变电站围墙长为63.4米，宽为68.5米，面积为4342.9平方米。所处位置站址区地基土从上至下主要为一层巨厚的卵石层，土层基本无，土壤电阻率高且分布不均，场地接地条件一般，根据勘探技术要求，土壤电阻率测试采用等比温奈装置对称四极电测深法测试，测量电极距mn/ab=1/3、1/5，最小ab/2=1.5 m、最大ab/2=60 m。在场地均匀布置6个土壤电阻率测试点。勘测结果表明，地下0～2m范围内土壤电阻率在600～1100ω·m 之间变化，地下2～30m深度范围土壤电阻率在250～700ω·m之间变化；考虑到接地装置应埋于最大冻土深度以消除季节变化对土壤电阻率的影响，建议场地接地装置埋深宜在最大冻土深度以下；土壤电阻率设计值按小于800ω·m欧姆·米考虑。接地电阻大，不能满足变电所对接地电阻的要求，接地电阻计算公式为：
r≈0.5*r/ √s =0.5*800/√4342.9=6.06ω
现站内主接地网采用镀锌扁钢不满足变电站接地电阻要求，接地电阻要求达到5ω.m以下。
目前，在高土壤电阻率地区，降低其接地电阻，有下列措施可供选用：
1.敷设外引接地体，即在附近一公里以内土质好、土壤电阻率低、面积大的地方制作一个接地电阻符合要求的地网，再采用接地连接线将该地网与需要接地的设备、装置连接起来，以降低所内的接地电阻。
超过最大引外长度时，引外接地效果不大。
2.埋深式接地体，如地下较深处的土壤电阻率较低，可用井式或深埋式接地体。山区平时用到这种方法比较多，通过打孔、开挖等等措施加深接地极的埋设深度，让接地极更深的深入土壤内部起到降低接地电阻。
3.填充电阻率较低的物质（或降阻剂），降阻剂是一种物理缓释离子，通过自身导电离子的释放从而起到降低接地电阻的作用。降阻剂自身电阻很低，一般只有零点几到几欧姆.米，它裹在接地体周围（厚度为2～5cm）并且紧贴导体，这就相当于加大了接地体的几何尺寸，扩大了接地体与土壤的接触面积，从而有利于降低接地电阻。填充方法可采用人工接地坑。
4.更换土壤及人工处理土壤，由于环境本身土壤导电率不能满足要求，那么就通过换土的措施来满足导电率的要求，换上导电性能比较好的土壤从而起到降低接地电阻的效果。
5.增加接地极的数量，在有效的距离内多敷设接地极的数量，从而起到降低接地电阻。
6.敷设水下接地网。利用水工建筑物以及其他与水接触的金属部分作为自然接地体。
根据本工程的实际情况，考虑到工程项目所在地周边均为戈壁，地形地貌无明显变化，取土换土困难，无水工建筑，且土壤电阻率随土壤深度变化不大。综合考虑其经济性、合理性和施工难度等，本工程宜采用敷设水平接地网与等离子接地棒加降阻剂的方式进行降阻，使
接地电阻按小于5欧姆计算。
二设计方案：
①采用接地模块（尺寸500×400×60），根据周围土壤电阻率，其用量公式如下：
式中ρ表示土壤电阻率；η表示模块调整系数；r表示建设方要求的接地电阻值；n表示需要的模块个数；根据ρ=800ω·m，要求接地电阻r值为5ω，降阻率η取（0.5-0.9）；经计算得知需要接地电阻降到5ω.m，就须采用57套接地模块
②采用φ50*3000等离子接地极，等离子接地极外表为铜材，管内填充高碳离子化合物晶体。以确保最佳导电性能及较长使用寿命。导体内部填充材料含有特制的电离子化合物，能充分吸收空气中的水分。通过潮解作用，将活性电离子有效释放到土壤中，与土壤及空气中的水分结合，更加促进导体外部缓释降阻，且保持阻值长期稳定。导体内部的化合物，随时间的延长逐步化合成胶质透明状态。我们利用胶质化合物的导电性能，使整个系统能够长期处于离子交换的状态中，从而构成了理想的电解离子接地极。
③设置四口φ15040000mm接地深井，井内采用φ50铸铜钢管。在该变电站原地网周边扩网接地深井，能满足接地电阻要求。
该变电站主地网按接地地阻≤5ω的要求完成施工使用接地材料如下：
1、φ50*3000的离子接地级109根；
2、水平接地模块57套；
3、φ50铜铸钢管160米；
三施工方案：
沿110kv变电站外围和中间开挖接地沟，深为1.0m，宽0.3m，沟内水平敷设60mm*6mm热镀锌扁钢，每隔5m左右水平敷设一块（500*400*60）接地模块，每隔6m或10m左右垂直开钻一个直径110mm 的孔，并垂直敷设φ50*3000mm离子接地级，每块模块配一包25kg 增效剂，离子接地极配3包增效剂，在变电站的四个角上打φ150mm*40000mm的深井，用φ50的铸铜钢管，每个深井配800kg增效剂，所有焊接部分做好防腐、防锈处理，施工完毕后将土回填到沟内，洒水，夯实，测量接地电阻。
实践证明，上述几种方法完全可以使高电阻率土壤环境下的接地装置达到原设计接地电阻的理想效果，真正取到事半功倍的效果。
结论降低高土壤电阻率场地接地电阻方法较多，在采取具体降阻方法措施时，应根据当地原有开展降阻的经验、气候特点、地理状况、土壤电阻率的高低和建筑自身特点等条件进行全面综合分析，通过技术经济性能比来确定因地制宜的降阻方法。做到“安全可靠、技术先进、经济合理”。对于每种降阻方法应合理运用其相应的科学方法和手段并考虑相关技术问题。随着防雷科学的日新月异发展，各种新材料、新技术的大力推广应用，高土壤电阻率场地的降阻技术将会有更多新方法得到应用。
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