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高土壤电阻率地区的接地设计与降阻措施探讨高土壤电阻率地区的接地设计与降阻措施探讨引言：高土壤电阻率地区采用常规水平接地极和垂直接地体结合的复合接地网设计，其接地电阻、跨步电压、接触电势往往达不到要求，危及操作人员和电气设备的平安。
高效削减变电站地网的接地电阻并且迎合电力系统飞速开展的要求，是很多电气设计人员面临的难题。
本文主要探讨高土壤电阻率地区变电站接地方案设计与地网降阻措施的具体应用和局限性。
变电站接地系统是电气设备正常运行、保障人身和设施平安、防止雷电和静电危害等必不可少的措施。
接地电阻是衡量接地系统好坏的主要标准之一，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，其大小取决于土壤电阻率、入地短路电流、接地网形式等数值。
随着电力系统的开展，对接地技术提出了新的要求，表现在以下几个方面：1、输电线路电压等级高、系统容量急剧增大，入地短路电流大幅度升高；2、集成电气设备的出现和广泛应用，如GIS设备、箱式变压器、模块化变电站等，使变电站占地面积越来越小，地网面积也随之减小；3、变电站设计倡导资源节约型，要求少占良田耕地并要为城市开展让路，随着电网的迅速开展，致使电力设施被迫建在偏远郊区、山区等地质状况复杂、高土壤电阻率地区，且地网面积也受征地问题的限制。
4、随着电力系统自动化水平和管理水平的不断提高，计算机等电子设备进入电力系统，带来强电设备干扰弱电设备、侵入波对电子设备的损坏和射频干扰等问题。
为确保电力系统的平安稳定运行，提高供电可靠性，接地系统的设计显得日益突出。
一、接地降阻的技术110kV及以上大接地短路电流系统，其接地网的接地电阻要符合以下标准：R≤2000/IΩ，I 为流经接地装置的入地短路电流。
当I>4000A时，标准规定R≤0.5Ω。
目前大接地短路电流的I值大多超过4000A，所以需要一般电阻率地区接地电阻R≤0.5Ω，在高土壤电阻率地区标准明确可适当放宽R，但需采取均压措施、隔离接地电位措施等，并要验算接触电压和跨步电压。
高土壤电阻率地区接地网的降阻措施研究及应用摘要：变电站接地网关系到电网可靠运行和人身、设备安全，但近年来电网建设中地网接地电阻不符合要求的问题日益严重。
一方面电网电压等级不断提高，系统容量不断增大，接地故障电流不断增大，对地网接地电阻提出更高要求。
另一方面，由于采用GIS设备，大大缩小了变电站占地面积，使高土壤电阻率区域地网的接地电阻更加难以满足要求，并且国内许多地区土壤电阻率很高，部分地区土壤电阻率甚至高达以上。
关键词：高土壤电阻率地区；接地网；降阻措施高土壤电阻率地区采用降阻剂法通常具有较高经济性。
同时，还应注意多种降阻方法综合应用，比如变电所场地表层需铺碎石，道路需表面配筋，在屋外高压设备本体、支架，操作机构，端子箱或就地控制柜等周围敷设均压环等等。
1变电站接地要求在高土壤电阻率地区，变电站的接地电阻应满足以下要求：（1）大接地短路电流系统的接地电阻不大于；在小接地短路电流系统中，电力设备的接地电阻应不超过；变电站的接地电阻不大于，但应满足发生单相接地或同点两相接地时，接触电压和跨步电压的要求；（2）独立避雷针（线）的独立接地装置的接地电阻做到有困难时，允许采用较高的接地电阻值，并可与主接地网连接，但从避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备的接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，且避雷针到被保护设备的空气距离和地中距离还应符合避雷针对被保护设备反击得要求。
2接地网的降阻措施2.1扩大接地网面积当处于均匀土壤条件下时，变电站的接地电阻可以用以下方式进行计算：R=0.5ρ/S式中：ρ-土壤电阻率，Ω•m；S-接地网的散流面积，m2。
通过对该公式的分析可以知道，无论是增加地王面积，还是增加地网周长，亦或是减小土壤电阻率，其都可以起到降低接地电阻的作用，另外，若条件允许，也可以通过增加水平接地极总长度的方式来达到这一目的。
在众多措施中，若以增加参数的形式进行，则往往难以收到可观作用。
浅谈山区高土壤电阻率地区变电站的降阻措施【摘要】本文首先介绍了高土壤电阻率地区变电站降阻的背景和意义，分析了变电站接地网优化以及降阻领域的研究概况，进一步论述了接地网的优化设计发展概况，并对变电站降低接地电阻的方法进行了探讨。
【关键词】变电站；接地电阻；降阻措施1 高土壤电阻率地区变电站降阻的背景和意义随着社会经济的不断发展，人们对电力的需求量越来越大。
为满足经济发展需要，电网建设投入增加。
新建变电站在选址、选线时，为了避免占用农田保护区，目前大多都会选在山岗或丘陵等高土壤电阻率地带上，随之而来的是变电站接地网采用常规设计施工方法接地电阻很难达到运行规程要求。
如果达不到规程规范要求，变电站发生接地短路时、设备接触电压以及跨步电压将对设备安全和工作人员的人身安全带来了巨大的潜在威胁。
基于此，对于山区高电阻率地区的变电站实施一些有针对性的降阻措施，保证变电站设备运行和人身安全具有十分重要的意义。
2 对变电站接地网优化和降阻研究概况过去的三十年间，随着科学技术的飞速发展，在接地系统电气参数的测算中，使用了各种新型的分析软件，基于计算机技术的矩量法、复镜像法、边界元法、基数镜像法以及纯数值计算方法等各种数值分析方法也得到了广泛的应用，为接地系统电气参数计算的准确性提供了科学的保障。
如今，变电站的接地技术已经集电气安全、电气工程、地质勘探、测量技术、电磁场理论以及数值计算方法等学科于一身，发展成为了一门综合学科。
从总体上来看，变电站的接地技术有三个明显的发展趋向，即（1）在接地设计时过往只片面强调对接地电阻的控制，现在在此基础上更加关注跨步电压和接触电压等关乎人身安全的问题；（2）在进行接地设计时，过去是以均匀土壤模型和经验公式为设计基础，现在是以分层土壤模型为基础，设计更加科学；（3）针对接地系统的降阻措施也更加丰富，过去普遍采用扩大接地网面积的方法，现在则在掌握具体的土壤构成的基础上，更多的采用更加有针对性的深井垂直接地极的方法。
高土壤电阻率地区接地网降阻方案研究摘要：高土壤电阻率地区的接地电阻较高，不利于电气设备的正常运行，通过降低接地电阻可以改善电气设备的工作效果。
本文介绍了高土壤电阻率地区接地网降阻的几种方案，并对各个方案的优缺点进行了比较和分析。
引言在电力系统运行中，接地系统是至关重要的一部分，它能够提供设备和人员的安全保护。
然而，在高土壤电阻率地区，由于土壤电阻率的高，接地系统的电阻会相对较大，导致接地效果不佳。
因此，为了改善接地系统的效果，需要进行接地网降阻研究。
1.接地电阻的原因（1）土壤电阻率高，土壤的电导率低，导致接地电阻较大；（2）土壤的湿度较低，导致土壤与接地极之间的电阻增大；（3）接地电极的材料选择不当。
2.接地网降阻方案针对高土壤电阻率地区的接地网降阻，可以采取以下几种方案：（1）提高土壤湿度：可以通过灌溉、喷水等方式，增加土壤的湿度，降低接地电阻；（2）选择合适的接地电极材料：传统的接地电极材料如铜等，在高土壤电阻率地区的接地效果较差，可以选择导电性能较好的材料，如镀银的铜接地电极，来降低接地电阻；（3）增加接地网的面积：可以通过扩大接地网的面积，增加接地极的数量，来减小接地电阻；（4）应用接地增强剂：可以在接地极周围施加接地增强剂，提高接地系统的接地效果。
3.方案比较和分析（1）提高土壤湿度：这种方案相对简单易行，但需要耗费较多的水资源，并且维护成本较高。
（2）选择合适的接地电极材料：这种方案的成本相对较高，但能够显著降低接地电阻，提高接地效果。
（3）增加接地网的面积：这种方案增加了工程投资，但能够在一定程度上降低接地电阻。
（4）应用接地增强剂：这种方案成本相对较低，但需要定期维护，并可能对环境造成一定污染。
结论根据对高土壤电阻率地区接地网降阻方案的研究和分析，我们可以得出以下结论：（1）高土壤电阻率地区的接地电阻较高，不利于电气设备的正常运行；（2）提高土壤湿度、选择合适的接地电极材料、增加接地网的面积和应用接地增强剂是降低接地电阻的几种方案；（3）各个方案各有优点和缺点，具体选择应根据实际情况来决定。
高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现麦杰恒（广东省广电集团有限公司广州番禺供电分公司，广东广州511400）摘要：广州番禺110 kV祈福变电站所处地域的土壤电阻率较高，地网电阻值高达1.3Ω。
为使地网电阻达到国家标准，首次在国内采用了世界先进的接地系统辅助设计工具——CDEG S软件包对祈福变电站接地系统进行了可行性设计论证，并予以实施。
最终使地网电阻降到了0.2 Ω以下，确保了设备的安全运行。
在此基础上，更纵深考虑了如何使在高土壤电阻率地区的变电站设计和改造工作更加科学合理，为今后在探讨相关工作时提供一套较完整的可行性系统解决方案。
广州番禺110 kV祈福变电站于2000年建成运行，位于高土壤电阻率的丘陵地区，是典型的郊区户外敞开式变电站，地网电阻值高达1.3 Ω，严重威胁着设备安全运行。
因此，必须进行工程改造。
如何采取有效措施，使高土壤电阻率地区地网的接地电阻符合国家标准的规定，是摆在我们面前的重要课题。
我们在参照以往工程设计、研究成果和经验的基础上，深入了解了当今世界接地系统设计的最新进展，综合考虑了现场的地理环境特点，采用当今世界上最先进的辅助设计工具进行了工程分析设计及对方案的充分论证，提供一套较完整的系统解决方案，付诸工程实践，达到了降低地网接地电阻的目的。
1接地系统辅助设计软件包的简介我们与国内某著名大学电机系合作，首次在国内采用了世界先进的接地系统辅助设计工具——CDEGS，对测量数据进行处理，对各种方案进行校核。
CDEGS是加拿大SES公司（Safe Engineering Services & Technologies Ltd）推出的集成工程软件包。
C DEGS（current distribution，electromagnetic interference，groun ding and soil structure analysis）是精确接地系统设计分析、电磁干扰分析、交流信号干扰抑制研究等一系列功能模块的集合。
1 绪论1.1 本课题的提出和意义变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用，其接地电阻、跨步电压与接触电压是变电站接地系统的重要技术指标，是衡量接地系统的有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的重要参数。
然而，有些变电站由于受地理条件的限制，不得不建在高土壤电阻率地区，导致这些变电站的接地电阻、跨步电压与接触电压的设计计算值偏高，无法满足现行标准的要求。
近年来，随着电力系统短路容量的增加，由于接地不良引起的事故扩大问题屡有发生，因此接地问题越来越受到重视。
在设计施工过程中如何合理确定接地装置的设计方案，降低接地电阻，这是变电站电气设计施工的重点之一。
变电站的接地电阻值是变电站接地系统的重要技术指标，是衡量接地系统的有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合参数的重要参数。
然而，有些变电站由于受地理条件的限制，不得不建在高电阻率地区，而且接地网敷设范围受到很大限制，导致这些变电站的接地电阻值偏高，无法满足现行标准的要求。
如何合理、有效、经济、长久地解决这一问题，保障变电站的安全可靠运行，将具有十分重要的理论意义和工程价值。
在国民经济的各领域中，如电力、铁路、厂矿、通讯等，各种电气设备在运行、使用中都必须通过各类接地装置以获取良好的接地，特别是电力系统要求就更高。
接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全起着重要的作用。
发、变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。
随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。
因此，地网因其在安全中的重要地位、一次性建设、维护困难等特点在工程建设中越来越受到重视。
本课题是根据220kV那桥变电站工程而开展的地网设计和研究工作。
近年来电力系统得到迅速发展，对接地技术提出了新的要求，表现在以下的几个方面：（1）系统的容量急剧增大，入地短路电流大幅度升高。
（2）由于科学技术的发展，集成式电气装置的出现和广泛应用，如GIS、箱式变压器等，使变电站的占地面积越来越小，地网的面积也越来越小。
（3）随着电网的大力发展，新建的电力设施一般被迫建在山区、偏僻郊区等地质状况复杂、高土壤电阻率的地区，而且地网面积也受到很大的限制。
（4）随着电力系统的自动化水平和管理水平的不断提高，越来越多的计算机等电子设备进入了电力系统，但是，这些弱电设备的引入，也给系统带来了许多前所未有的问题。
例如，强电设备对弱电设备的干扰，侵入波对电子设备的损坏和射频干扰等。
要解决这些问题，对接地系统提出了更高的要求。
为确保电力系统的安全稳定运行，提高供电可靠性，可靠安全的接地系统设计显得日益突出。
1.2变电站接地技术的发展现状和趋势电力系统接地技术对电力系统的安全运行有着重要影响，因此一直得到人们的重视。
在变电站建设中接地网的设计与施工是非常重要的一个环节，而接地电阻的计算又是接地网设计中的关键，误差小、简单实用的接地电阻计算方法是建设安全并造价合理的接地网的前提条件。
变电站的接地技术是随电力输配系统的发展而出现的。
由于变电站内电气设备聚集，电磁环境复杂，接地系统需要单独设计。
最初的发、变电站接地系统采用的是埋设接地网的技术，地网接地体一般采用废铜，但发现废铜腐蚀过快，接地网一般几年后就失去作用。
后来欧美国家采用金属铜作为埋设的接地体，但是接地引线与地网接地体的连接处腐蚀较快，与采用钢铁作为接地体的使用寿命等同，现在世界上统一采用镀锌钢材作为接地体，在钢材的选用上都留有腐蚀余量。
接地体的设计也经历了从等间距布置到不等间距，从水平地网到加入垂直极的复合三维地网的过程。
随着电力系统的发展，输电线路的电压等级越来越高，入地短路电流越来越大，采用自然水平复合接地网设计，接地电阻、跨步电势、接触电势往往达不到要求，危及操作人员和电气设备的安全。
为了降低接地电阻，现在在工程设计中采取了增大地网面积、增设接地体、采用降阻剂或局部换土、深孔爆破制裂压灌、电解离子接地系统、并联集中式接地体等许多方法。
1.3 本设计所做的主要工作及各章节内容概要1.3.1 根据变电站接地技术的发展现状，主要展开如下工作：（1）根据系统容量和参数、主变参数计算流经接地装置的最大入地短路电流；（2）计算该变电站接地装置的接地电阻；（3）计算故障时可能产生的最大接触电压、最大跨步电压；（4）天然土壤条件下安全最大接触电压、最大跨步电压；（5）确定变电站的接地装置的布置方式。
1.3.2本设计各章节的主要内容本文围绕降低接地电阻、接触电势和跨步电势以及入地故障短路电流展开工作。
各章节的主要内容：（1）第一章绪论：概述了接地网的重要性，指出应准确计算接地网的接地电阻，同时地电位也是衡量接地网的一个重要指标。
要进行地网参数的准确计算，对地网的接地电阻应有个正确的概念，接地网不仅要满足接地电阻的要求，还应尽可能降低接触电压和跨步电压。
（2）第二章那桥变电站的基本情况介绍。
（3）第三章变电站接地网的设计方法：对变电站接地网设计的总原则以及接地网设计的步骤和方法进行了阐述，介绍了接地电阻、接触电势和跨步电势、土壤电阻率、入地故障短路电流等参数的一些基本情况。
（4）第四章降阻措施研究：阐述了外延接地及其应用、深井式接地极及其应用、降阻剂降阻、铺设水下地网和利用自然接地体等降阻措施以及降阻剂的一些相关信息。
（5）第五章那桥变电站接地网设计。
（6）第六章降阻方案。
（7）第七章结论和展望：对论文简要总结，并对地网设计中所遇到的技术问题进行了简明扼要的归纳和展望。
2那桥变电站概况2.1 那桥变电站的基本情况2.1.1接地网的作用变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用，其接地电阻、跨步电压与接触电压是变电站接地系统的重要技术指标，是衡量接地系统的有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的重要参数。
然而，有些变电站由于受地理条件的限制，不得不建在高土壤电阻率地区，导致这些变电站的接地电阻、跨步电压与接触电压的设计计算值偏高，无法满足现行标准的要求。
近年来，随着电力系统短路容量的增加，由于接地不良引起的事故扩大问题屡有发生，因此接地问题越来越受到重视。
在设计施工过程中如何合理确定接地装置的设计方案，降低接地电阻，这是变电站电气设计施工的重点之一。
2.1.2站地址概况全站占地149*150m2，拟建站址场区属丘陵地貌，位于较平缓的丘岗上，场区内地面高程38m～57m，相对高差约19m。
东、西两侧为丘谷，南面坡脚下有一条小溪从东向西流；周围山丘顶高程52m～87m，山丘坡度15º～25º。
场其附近为果园，种植有龙眼、荔枝、柑子等。
站址场地上覆第四系土层主要为坡残积层(Qsl+el)粘土，黄褐色，混少量泥质粉砂岩块石，稍湿，硬塑为主，厚度1.0m～2.0m。
基岩为侏罗系（J）泥质粉砂岩夹泥岩，进站公路开挖边坡地段有出露，中厚层夹薄层状，强风化层厚大于8.0m。
2.1.3 站区土壤电阻率分布特征测区内土壤电阻率分布特点如下：(a) AB/2=5m深度时，土壤电阻率为1149π·m。
(b) AB/2=10m深度时，土壤电阻率为813.05π·m。
(c) AB/2=20m深度时，土壤电阻率为667.81π·m。
(d) AB/2=30m深度时，土壤电阻率为582.796π·m。
2.1.4 设计研究基本内容(1)最大入地短路电流的计算。
(2)完成水平复合地网设计，接地电阻、最大接触电压、最大跨步电压的计算。
(3)如果水平复合地网接地电阻、最大接触电压、最大跨步电压不满足规程要求，必须采取合理措施降阻，直到满足要求。
3 变电站接地网的设计方法3.1 变电站接地网设计总原则近些年来，国内多处变电站因雷击形成扩大事故，多数与地网接地电阻不合格有关，接地网起着工作接地和保护接地的作用,当接地电阻过大则: 发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。
在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备）带电导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。
同时接地系统的接地电阻是否合格直接关系到变电站运行人员、变电检修人员人身安全；但由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行；因此，必须严格要求对地网接地电阻的设计。
表征变电站地网的主要电气参数有：接地电阻、接触电势、跨步电势、接地电位升和转移电势。
在进行变电站接地设计时，必须认真贯彻执行国家的有关方针和法规，认真总结经验，根据电气设备的类型和系统的运行方式、接地的性质以及地质构造等特点，因地制宜，力求做到技术先进合理，经济节约，进行接地设计时主要考虑以下问题。
3.1.1 对接地电阻的要求变电站地网的接地电阻主要是根据工作接地的要求决定，即要保证在接地故障时，流经地网的入地故障电流I 在地网上产生的接地电位升不会对人身和设备安全造成威胁。
运行经验证明，大接地短路电流系统（包括110kV 及以上有效接地系统和6～35kV 低电阻接地系统），当接地电位升IR 2000≤V 时，人身和设备是安全的，所以我国现行接地规程规定，对于有效接地和低电阻接地系统中地网的接地电阻R 由下式确定，即[1]()2000R I≤Ω （3.1） 式中I 为经地网向地中流散的入地故障电流，该值应采用考虑系统5～10年发展规划的最大运行方式下，短路发生在站内或站外时的最大单项短路周期分量，并根据实际接线中的分流系数来确定，取最大值。
当地网的接地电阻不满足（3.1）式的要求时，对于110kV 以上的变电站，可通过技术经济比较增大接地电阻，但接地电阻及接触电势和跨步电势等数值一定要符合规程要求，且应当采取措施防止转移电位；考虑短路电流非周期分量的影响，接地电位升不应引起所内3～10kV阀式避雷器动作；验算接触和跨步电位差。
3.1.2 接触电势和跨步电势的允许值人体能承受的接触电压和跨步电压与人体电阻、通过人体的电流值及持续时间、电流流经人体的途径、地表电阻率等因素有关。
在大接地短路电流系统中，发生单相接地时，变电站及电力设备接地装置的接触电位差和跨步电位差允许值为[1]E=E=（V）（3.2）式中，ρ—人脚站立处地表的土壤电阻率（Ω·m）；t—接地短路电流持续时间（s）。
3.1.3接地电阻在电力系统中为了工作和安全的需要，必须将电力系统中一些电气设备的某些部分与大地相连接，这就是接地。
比如为了降低电力设备的绝缘水平，在110kV及以上的电力系统中多采用中性点接地(工作接地);直流系统在单极运行时，会有数以千安计的工作电流长期流过接地极;为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便把雷电流导入大地(防雷接地);为了保证人身的安全电气设备的外壳必须接地(保护接地)，以保证当电气设备绝缘损坏而使外壳带电时，流过保护接地体的故障电流应使相应的保护装置动作，切除己损坏的设备，或使外壳的电位在安全值以下，从而避免因设备外壳带电而造成的触电事故。
