曾权

【摘  要】现阶段我国电气化规模不断扩大，变电所在我国大部分地区都有所覆盖。因为我国幅员辽阔，每一个地区都有着不同的土质条件，南方地区主要是粘土，北方地区主要是砾石和砂土，这将阻碍变电所的接地工作。对于变电所而言，人员和设备的安全非常重要，而接地系统是确保其安全的主要因素，其能提供变电所设备安全运行条件，能够在变电所产生故障时发挥出排泄短路电流的作用，保证变电所中地电位维持在安全范围内，确保人员的生命安全。从而安全有效设计和落实接地系统对于变电所来说非常重要。

【关键词】变电所;接地电阻;设计方案

引言

因为我国的平地资源有限，很多220kV变电所会将选址选在丘陵山顶上。本文以某地变电所为例进行研究，这一变电所所在位置有着较浅的覆盖层，花岗岩为基岩，其所在位置区有着较差的接地条件。结合土壤电阻率对数据进行实际测量，变电所的120m土壤的加权电阻率平均值是3809Ω·m，在不应用任何措施的情况下接地电阻计算值大于10Ω。为达到跨步电位差、接触电位差和计算机监控接地的要求，选用合理对策将220kV变电所的工频接地电阻值降低到1Ω以下，从而达到电力行业中对于接地网的要求标准。为达到防雷接地目标，选用合理措施将变电所冲击接地电阻降低到10Ω以下。本文首先针对某一变电所实际情况，对其接地设计目标价以探索，主要分析外引接地这一方案，提出相应方案设计以及其实施过程。

1 案例概况

本文主要以某变电所为例，其主变规模为180MVA，远景为3×180MVA。因为这一境内缺少平地资源，所以变电所位置选在了这一地区县城周边的丘陵上。根据勘测可知，这一位置的浅表地层主属于人工填土、残积第四系坡的粉质粘土以及粉质粘土混角砾，花岗岩为基岩，存在较浅的基岩面埋深。因为这一区域覆盖层薄，花岗岩下为伏基岩，这一区域没有良好的接地条件，这一所址是否成立取决于接地方案。在这一情况下，在选择所址时应该考虑能否落实外引方案，先后两次使用四极法测量所址位置及周邊滩涂土壤的电阻率。

2 接地设计目标

根据这一变电所系统计算，其入地电流在20kA左右。按照土壤电阻率的实际测量数据，变电所位置120m土壤加权的电阻率平均值是3809Ω·m，在不使用任何措施的情况下，接地电阻计算值大于10Ω，此外，对于变电所位置的西北侧水田和荒田进行了土壤电阻率测试，结果为浅部覆盖土层存在较小的电阻率，下部基岩存在较大的电阻率，通常会超过800Ω·m，因此在变电所位置区和周边的接地条件较差。为达到工频接地要求，可考虑外引至距变电所位置450m左右的地方。按照变电所位置获得这一地区的测量数据，土其壤电阻率为50m时，其平均值加权是421.8Ω·m。根据我国电力行业标准，接地系统有效及低电阻接地系统之中变电所与发电厂电气装置保护接地阻宜应符合的要求为：

，其中R为对季节进行考虑的最大接地电阻（Ω）;I是计算使用流经接地装置的短路电流（A）。

3 外引接地方案

结合工程经验，可以知道外引接地这一方案较为有效，但其与所区外的安全防护以及政策处理等问题相关，从而应该在充分考虑后落实。220kV变电所的位置周边存在较高的土壤电阻率，不适合进行外引接地，但在其200m的山下一处可以落实外引接地。

4 外引接地方案的设计

这一方案设计的主要外引点为高速公路，外引点为其所面对大片滩涂上、湖口外引点及湖口头外引点当做后备外引接地方案。利用外引可使整体接地电阻不超过1Ω为目标。按照这个目标与施工进度相结合，施工分阶段进行设计，结合实测的接地电阻值开展反馈改进设计工作。利用这类闭环反馈设计过程对工程规及投入费用进行控制。具体应用外引点则可实现预期目标。为了安全防护外引接地网，应该深埋接地体，并根据地下扁钢走线设置警示标示，以便投入使用后的警示和巡查。为避免在系统短路时出现接地网转移过电压，外引接线对地绝缘，并且引接线被雷击时，不会出现工频对地绝缘造成难以恢复的绝缘损坏，为方便查看绝缘子是否受到雷击损坏可运用玻璃绝缘子。通过三根LGJ240/30导线的应用，架空引接线路可避免雷击全部断线，三根导线在每个杆塔处互相连通一次，在系统短路时引接线会有16880V瞬时的过电压以及16.88kA瞬时电流。为使整体接地电阻不超过1Ω，则要求引接线路整体阻抗不超过0.1Ω，按照接地电阻的实际测量值来反馈设计，可分三次来实施外引接地。

5 外引接地方案的实施

5.1第一次施工

完成第一次施工后，外引接地测量出的电阻是3Ω，在10天后测量第二次外引接地电阻是1.2Ω。对两次测量存在差距的原因进行分析：（1）不同的测量方式会使结果存在差异。首次测量应用老式摇表测量，再次测量使用新式摇表测量，再次测量数据更接近事实。（2）没有压实回填土壤，土壤与接地体没有紧密的接触，因此首次测量有较高的接地电阻。后因为地下水浸润，接触土壤情况恢复之前的紧密程度，同时加大了接地体接触面，从而降低了接地电阻。第一次施工没有满足外引接地电阻不超过1Ω的设计目标。结合现场施工具体情况可知，两接地体的长度分别是1354m和1279m，与原本设计要求相符合。但具体施工时因为场地等条件限制造成两接地体间距不超过60m的设计值，因此外引接地实际测量电阻会超过设计值。按照实际测量的电阻可得出滩涂外引区土壤平均电阻率为750Ω·m。

5.2第二次施工

原本设计方案是先水平设置两根最大70m间隔的200m镀锌扁钢，规格是80 ×8 mm2，3.5m的敷设深度;并打两口深100m的接地井。外引整体接地电阻大约在1Ω以下。落实中可先敷设水平的接地体，如果外引整体接地电阻达不到小于1Ω的要求时再打深井。因为滩涂上主要是沙石，如果钻头抽出，流砂将会淹没井孔，将难以打深井。因此二次施工应落实设计方案的水平接地网。完成施工后外引接地实际测量的电阻为1.13Ω。二次施工后没有明显降阻效果的原因为二次施工靠近公路侧有较高的地形，在挖到地表4m之下还没见到含水层，因此施工单位可在这一处打15根2m的垂直接地极直到含水层，由于进入含水层没有足够的深。加上表层土壤为较砾石和砂石，难以保持水分，从而此层敷设水平接地体和垂直接地难以起作用。

5.3第三次施工

滩涂上接近所址的一侧设置一根1300m的接地体，和已经设置的接地体最宽间隔能够达到50m，并加密原网格。三次施工后外引扩大接地网面积为二次施工后的2倍。一次测量后得知，放线约1270m，30°角，外引整体接地电阻为1.84Ω。这和现场施工实际情况理论计算值存在较大差别。主要是因为外引线第一次使用铝导线，施工单位经验不足，使用螺栓连接铁塔和接地扁钢，外引线存在较大的接触电阻，铝氧化层消除后可改为焊接连接，外引接地实际测量电阻为1Ω，所内的主接地网电阻在2.65Ω，整体接地电阻为0.9Ω，可达预期目标。

6 结束语

高土壤电阻率条件下，条件如果允许，220kV变电所的外引接地比较有效。变电所与外引点不可相隔太远，通常不超过1km，否则引接线阻抗会对效果造成较大影响。如果有条件，引接线尽可能使用接地扁钢与外引接地网深埋连接，从而将外引线感抗消除。

参考文献：

[1]王洪波.变电站接地网设计与应用[J]江苏大学，2014.

[2]付晶.高电阻率土壤地区接地网的腐蚀与防护研究[D].长沙理工大学，2013

[3]丘文千，沈杨.高土壤电阻率条件下变电所接地设计与实施[J].电力设计，2006，（08），4：73-77.

（作者单位：国网湖南省电力有限公司怀化经济技术研究所）