湘潭大学学报高土壤电阻率地区的接地设计土婆婆pk洋媳妇
摘要：近年来，人们生活水平不断提高，对电力的需求量不断增加，并且，对电力行业的要求也在不断提高。目前，对于变电站接地系统设计而言，确定分流系数是其基础，能直接影响接地系统的优化设计，且与变电站接地电阻息息相关。影响分流系数的因素主要包括电气参数、塔杆接地电阻及接地阻抗等。基于此，文章分析了系统模型，阐述了站内外接地网对分流系数的影响，并对最大入地电流进行了计算，还提出了针对变电站的设计目标，比较了不等间距和等间距接地网电位分布，希望能给相关研究人员提供帮助。 关键词：变电站；入地电流；接地电阻
引言
在各类接地形式中，人工综合接地网受到广泛应用，即采用水平接地网为主，配合分布设置的垂直接地极。但是在土壤电阻率较高的地区，单纯靠人工综合接地网并不能满足系统对接地电阻的要求，因此需要根据实际情况采取一系列措施来降低主接地网的接地电阻值。下面以某变电站为例，谈谈个人对接地设计的一些认识。
1变电站接地设计基本流程
在接地设计初期，首先要收集原始资料，调查变电站所在地区的土壤特性及地质构造，测量接地装置区域的土壤电阻率等。然后根据系统等值阻抗，计算变电站单相接地故障短路电流，根据相关规范及要求确定变电站安全运行接地装置的接地电阻值。根据土壤电阻率计算变电站的接地电阻，当接地电阻不满足要求时，要采取特殊的降阻措施来降低接地电阻。在设计过程中还要对地网进行均压设计，计算均压网的接触电位差和跨步电位差。 行医
2不等间距和等间距接地网电位分布比较
对于变电站传统接地设计而言，为便于连接及布置地网，在满足跨步及接触电压的基础上，采用等间距的方式来布置均压导体，主要基于邻近效应，地网中心处泄漏电流远小于边角处，进而导致地网电位不均匀分布，地网中心网孔接触电势远小于边角处，且这种差值与网孔数及地网面积呈正比例关系。具体而言，随着网孔数及地网面积的增加，这种差值随之变大。一般在对接地网进行优化时，存在多个可优化的参数，如接触电势及电阻，甚至包括跨步电压。若导体数与接地网面积保持不变，布置方式（分非均匀及均匀两种）基本不影响接地电阻值，但改变布置方式能影响跨步电压及接触电压。通常情况下，若跨
步电压满足要求，则接触电势也满足要求。通过布置合适间距的接地体，能降低系统短路故障的地电位升，也能降低过电压水平，因此设备安全性得以提升，进而确保二次系统具备一定的可靠性及安全性。总而言之，采用最佳的布置方式能降低跨步电压，在确保安全的基础上，能降低成本费用，为企业带来一定的经济效益及社会效益。
另外，不等间距布置能降低接地电阻。采用不等间距的方式布置能降低土壤边角电位，土壤表面中心电位随之升高，进而促使分布于电网中的电位均匀，不仅能有效降低跨步电压，同时还能减小接触电势。在对接地网进行布置时，采用不等间距的方式，能促使网孔电位趋于一致，在此情况下，变电站安全水平得以提高，不等间距布置能减少电流差别。
3接地网的降阻措施
在高土壤电阻率地区的变电站一般均要采取特殊的降阻措施才能满足要求，在工程设计中有许多降低接地电阻的措施，比如：采用深井接地装置、使用降阻剂、电解离子接地系统、局部换土、引外接地、扩大接地网面积、水下接地装置等，在工程设计中视工程的具体情况可采用不同的降阻措施，也可以采用多种措施联合使用来达到降阻的目的。下面就在工程中常用的一些方法分别作一些简介：
3.1局部换土
用换土的方法来降低高土壤电阻率区接地网的接地电阻是大家公认的有效措施之一。由于变电站站址土壤少，买土也较困难，所以在场平时就要注意收集一些低电阻率的土壤，水平接地体和垂直接地极均采用低电阻率的粘土包裹。在具体工程设计中要根据站址的情况来具体分析是采用全部水平接地带换土或是采用局部换土。对于500kV变电站，由于占地面积较大，如对整个站区实施换土是不可能的，需要购买大量的田园土，不易到合适的取土点，而且费用也较大，通常采用局部换土，只对水平接地带和垂直接地极的全部或部分实施换土，再结合其它一些降阻措施使用，也可以达到很好的降阻措施，我们已在多个工程中应用。
3.2降阻剂
降阻剂由石墨、导电水泥等一系列材料组成，是良好的导电体，将其敷设在接地体和土壤之间，能够与主接地网更紧密的接触，形成较大的电流流通面；并且它还能不断渗透入周围的土壤中，在接地体周围形成一个低电阻的区域，可以达到很好的降阻效果，我们已在多个工程中进行应用。
但其存在降阻效果随时间推移不断降低，以及有强腐蚀性、会对地下水造成污染以及等一系列问题。
3.3站内外接地网对分流系数的影响
如变电站出现短路，系统电流分布直接决定分流系数，短路中的故障电流未全部流入大地，部分障碍电流借助避雷线分流，部分障碍电流直接流至变压器，部分短路电流流至大地。剩下短路电流能安全检验跨步电压及接触电势，是真正发挥作用的入地短路电流，可以用以下公式表示：
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式中：基于变电站发生短路故障，Imax为最大对称电流有效值，A；In为中性点电流，A；Kf1为分流系数。若短路故障出现于线路，在短路电流流回变压器中性点的过程中，基于架空地线，部分短路电流流回，计算入地短路电流可用以下公式表示：
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式中：Kf2为变电站外分流系数。一般而言，影响分流系数的因素主要包括接地网接地阻抗、塔杆接地电阻及电气参数等。接地网接地阻抗越小，流入大地的故障电流越多；若接地阻抗较大，基于接地网，部分短路电流流入大地，借助架空线及电缆，部分短路电流回流至变电站。接地阻抗值极容易发生改变，因此分流系数随之发生一定的改变。总之，接地阻抗是影响分流系数的重要因素之一。塔杆接地电阻越小，借助架空线，故障电流更容易流入大地，进而降低分流系数；若塔杆接地电阻越大，则故障电流难以经过杆塔流入大地。地线的电气参数中的地线导电能力越强，分流系数越小；地线导致性能越低，接地网的分流系数越大。进出线回路数越多，分流效果越好，流入大地的故障电流越少，分流系数进而降低；当线路档数与档距增加时，分流系数随之增大。
3.4接地网材质
变电站接地网材料有钢材、铜材、铜包钢等，由于我国铜产量较少，而且铜较钢的价格高，所以在实际工程接地网大部分接地导体是采用扁钢作为接地材料，当然也有些户内站或占地面积较小的站可考虑用铜材或铜包钢作为接地材料。铜材的性能比钢材好，导电率高、热容量大、耐腐蚀性强，铜是无磁性材料，电感小。从耐受短路电流来比较用材量，
钢材为铜材的3倍，从接地阻抗比较用材料，则钢材是铜材的8倍，铜地网的接地电阻和地位差比钢地网小，铜材的性能显然比钢材好，但其价格却十分昂贵，差不多是钢材的7～8倍，因此限制了铜材的使用，现阶段还是以采用钢材为主。
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结语
高土壤电阻率地区变电站常用接地降阻措施有局部换土、加降阻剂、打深井和外引扩面等。基于传统接地降阻法存在的局限性和各自的利弊，本文综合可靠性及经济性，推荐采用新型理念的隐形外引斜井接地。特别在深层土壤为岩石，无地下暗河或水源地区，且变电站周边外引受限的情况下，隐形外引斜井接地可最大限度发挥其效果。
参考文献
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