摘要:對接地電阻的要求進行分析,提出了接地設計中常見的問題及解決措施。
　　關鍵詞:變電所;接地;淺談
　　隨著我國經濟的飛速發展，工業，農業的電氣化程度大幅提高，城市的用電負荷也隨之迅猛增長。為保證社會經濟發展對電力的需求，城市電網中變電所的數量不斷增加，容量也相應擴大，因此接地作為人身和設備安全運行的基礎，具有重要意義。以下將對城網中高壓變電所接地設計的問題作簡要討論。
　　1接地裝置的設計問題
　　（i）工程土壤電阻率的測量
　　由于受到測量設備、方法等條件的限制,土壤電阻率的測量往往不夠準確。為提高測量精度,采用《電氣工程電氣設計手冊》中提供的計算平均電阻率的方法,使設計誤差值減小。
　　（ii）接地網布置
　　根據地網接地電阻的估算公式:R≈0.5ρ/√S
　　式中:ρ—土壤電阻率(Ω•m);
　　S—接地網面積(m2);
　　R—地網接地電阻(Ω)。
　　地網面積一經確定,其接地電阻也就基本一定。因此,在地網布置設計時,應充分利用變電所的全部可利用面積。
　　（iii）垂直接地極的作用
　　在110kV變電所中,一般采用水平接地線為主,附帶垂直接地極復合型地網。根據R≈0.5ρ/√S可知,接地網的接地電阻與垂直接地極數關系不大。理論分析和試驗證明,面積為30㎡~(100×100)㎡的水平地網中附加(40×40×5)長2.5m的垂直接地極若干,其接地電阻僅下降2.8%~8%。但是,垂直接地極對沖擊散流作用較好,因此,在獨立避雷針、避雷線、避雷器的引下線處應敷設垂直接地極,以加強集中接地和散泄雷電流。
　　（iv）地網均壓網的設計
　　根據設計規程規定,當包括地網外圍4根接地線在內的均壓帶總根數在18根以下時,宜采用長孔接地網,由于110kV變電所占地面積一般不超過(100×100)m2,考慮均壓線間屏蔽作用,均壓線總根數一般為8根~12根左右,故根據規程規定,一般采用長孔方式布置,但存在以下幾個方面的問題。長孔地網均壓線與主網連接薄弱,均壓線距離較長,發生接地故障時,平均壓降較大,易造成二次控制電纜和設備損壞。當某一條均壓線斷開時,均壓帶的分流作用明顯降低。而方孔地網的均壓帶縱橫交錯,當某條均壓線斷開時,對地網的分流效果影響不大。因此,建議在變電所地網設計時,采用正方孔均壓網設計,以提高接地安全性。
　　（iv）接地網的防腐設計
　　關于地網材料的選用問題,常規選用扁鋼和圓鋼兩種,相同截面的扁鋼與圓鋼與周圍土壤介質的接觸面不一致,但由于其腐蝕機理不完全一致,腐蝕結果基本一致。而且規程中也提供了不同的腐蝕數據。因此,關于接地材料選用扁鋼還是圓鋼沒有很大差別。關于防腐的設計問題,一般應考慮在設計年限內,采用熱鍍鋅材料。
　　2.6接觸電勢與跨步電壓
　　接觸電勢與跨步電壓是地網安全性設計的兩個重要參數,新規范中指出這兩參數不應超過下列數值:
　　Ut=(174+0.17ρf)/√t
　　Us=(174+0.7ρf)/√t
　　式中:Ut—最大允許接觸電勢(V);
　　Us—最大允許跨步電勢(V);
　　ρf—人站立處地表面土壤電阻率(Ω•m);
　　t—接地短路持續時間(s)。
　　（vi）地網的敷設深度
　　規程和新規范中明確指出,接地網的埋設深度宜采用0.6m,《設計手冊》中又補充到,在凍土地區宜敷設于凍土層以下,現設計中一般將地網全部埋設于凍土層以下。最大接觸電勢是地網設計中的一個重要參數,地網設計的問題之一就是如何降低地網的最大接觸電勢。接地網的埋深由零開始增加時,其接觸系數是減少的,但埋深超過一定范圍后接觸系數又開始增大。
　　目前所遇到的變電所一般都是處于季節性凍土地區。將地網敷設在0.6m深度時,冬季將使地網處于凍土層中。由于土壤凍結后其電阻率將增大為原來的3倍以上,對地網接地電阻有一定的影響。目前采用的地網是以水平接地線為主邊緣帶有垂直接地極數復合型地網,冬季垂直接地極大部分伸于下層非凍結土壤中。此時土壤結構可以等效為兩層電阻率不同的土壤結構。有研究表明,對于處于雙層土壤介質中的垂直電極,其各部分的散流密度與周圍介質的電阻率成反比,除了在電極尖端處,具有ρiJi=常數(其中Ji為處于電阻率為ρi土壤中的電極部分的散流密度)。此時,當電極有一部分進入下層土壤時,整個電極的散流電阻將主要取決于下層土壤。因此,在季節性凍土地區,采用這種帶有垂直接地極復合型地網有很大優點。將地網埋于凍土層以下,對地網的接地電阻來講肯定有利。
　　（vii）降阻劑的使用
　　近年來,降阻劑在電力系統接地工程中得到了廣泛的應用,降阻劑的主要作用是降低與地網接觸的局部土壤電阻率,換句話說,是降低地網與土壤的接觸電阻,而不是降低地網本身的接地電阻。其次,對于大型地網,由于均壓帶和垂直接地極的存在,屏蔽作用較大,降阻劑的作用一般很小。
　　變電所地網的設計應結合實際情況進行,在具體工程設計中應重點考慮地網布置,敷設深度,腐蝕及熱穩定校驗等方面。對合格地網的概念應有全面的認識,接地電阻應按實際的流經地網入地的短路電流計算,降低接地電阻、降低接觸電勢和跨步電壓等都是合格地網要求的主要因素。因此,在保證變電所接地的安全條件下,應綜合考慮各種因素,合理地設計接地裝置以便于變電所的安全運行和施工。
　　參考文獻:
　　[1]DL/T621-1997,交流電氣裝置接地的規定[S].
　　[2]DL/T620-1997,交流電氣裝置的過電壓和絕緣配合[S].
　　[3]電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）.
　　[4]城市電力網規劃設計導則.