畢業(yè)論文---高土壤電阻率地區(qū)接地網(wǎng)降阻方案研究

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的提出和意義</p><p>　　變電站接地網(wǎng)對于電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和變電站工作人員的人身安全起著重要作用，其接地電阻、跨步電壓與接觸電壓是變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合要求的重要參數(shù)。然而，有些變電站由于受地理?xiàng)l件的限制，不得不建在

2、高土壤電阻率地區(qū)，導(dǎo)致這些變電站的接地電阻、跨步電壓與接觸電壓的設(shè)計(jì)計(jì)算值偏高，無法滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。近年來，隨著電力系統(tǒng)短路容量的增加，由于接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生，因此接地問題越來越受到重視。在設(shè)計(jì)施工過程中如何合理確定接地裝置的設(shè)計(jì)方案，降低接地電阻，這是變電站電氣設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)之一。</p><p>　　變電站的接地電阻值是變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接

3、地系統(tǒng)是否符合參數(shù)的重要參數(shù)。然而，有些變電站由于受地理?xiàng)l件的限制，不得不建在高電阻率地區(qū)，而且接地網(wǎng)敷設(shè)范圍受到很大限制，導(dǎo)致這些變電站的接地電阻值偏高，無法滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。如何合理、有效、經(jīng)濟(jì)、長久地解決這一問題，保障變電站的安全可靠運(yùn)行，將具有十分重要的理論意義和工程價(jià)值。在國民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域中，如電力、鐵路、廠礦、通訊等，各種電氣設(shè)備在運(yùn)行、使用中都必須通過各類接地裝置以獲取良好的接地，特別是電力系統(tǒng)要求就更高。接地網(wǎng)作為變電

4、所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對系統(tǒng)的安全起著重要的作用。發(fā)、變電站的接地系統(tǒng)是維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，保障運(yùn)行人員和電氣設(shè)備安全的根本保證和重要措施。隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生。因此，地網(wǎng)因其在安全中的重要地位、一次性建設(shè)、維護(hù)困難等特點(diǎn)在工程建設(shè)中越來越受到重視。本課題是根據(jù)220kV那橋變電站工程而開展的地網(wǎng)設(shè)計(jì)和研究工作。</p><p>　　近年來電力

5、系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，對接地技術(shù)提出了新的要求，表現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）系統(tǒng)的容量急劇增大，入地短路電流大幅度升高。</p><p>　?。?）由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，集成式電氣裝置的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，如GIS、箱式變壓器等，使變電站的占地面積越來越小，地網(wǎng)的面積也越來越小。</p><p>　?。?）隨著電網(wǎng)的大力發(fā)展，新建的電力設(shè)施一般被迫建在山

6、區(qū)、偏僻郊區(qū)等地質(zhì)狀況復(fù)雜、高土壤電阻率的地區(qū)，而且地網(wǎng)面積也受到很大的限制。</p><p>　?。?）隨著電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和管理水平的不斷提高，越來越多的計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)入了電力系統(tǒng)，但是，這些弱電設(shè)備的引入，也給系統(tǒng)帶來了許多前所未有的問題。例如，強(qiáng)電設(shè)備對弱電設(shè)備的干擾，侵入波對電子設(shè)備的損壞和射頻干擾等。</p><p>　　要解決這些問題，對接地系統(tǒng)提出了更高的要求。為確

7、保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性，可靠安全的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得日益突出。</p><p>　　1.2 變電站接地技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢</p><p>　　電力系統(tǒng)接地技術(shù)對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要影響，因此一直得到人們的重視。在變電站建設(shè)中接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而接地電阻的計(jì)算又是接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，誤差小、簡單實(shí)用的接地電阻計(jì)算方法是建設(shè)安全并造價(jià)合理的接地網(wǎng)的

8、前提條件。變電站的接地技術(shù)是隨電力輸配系統(tǒng)的發(fā)展而出現(xiàn)的。由于變電站內(nèi)電氣設(shè)備聚集，電磁環(huán)境復(fù)雜，接地系統(tǒng)需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。最初的發(fā)、變電站接地系統(tǒng)采用的是埋設(shè)接地網(wǎng)的技術(shù)，地網(wǎng)接地體一般采用廢銅，但發(fā)現(xiàn)廢銅腐蝕過快，接地網(wǎng)一般幾年后就失去作用。后來歐美國家采用金屬銅作為埋設(shè)的接地體，但是接地引線與地網(wǎng)接地體的連接處腐蝕較快，與采用鋼鐵作為接地體的使用壽命等同，現(xiàn)在世界上統(tǒng)一采用鍍鋅鋼材作為接地體，在鋼材的選用上都留有腐蝕余量。接地體的設(shè)計(jì)

9、也經(jīng)歷了從等間距布置到不等間距，從水平地網(wǎng)到加入垂直極的復(fù)合三維地網(wǎng)的過程。</p><p>　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，輸電線路的電壓等級越來越高，入地短路電流越來越大，采用自然水平復(fù)合接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，接地電阻、跨步電勢、接觸電勢往往達(dá)不到要求，危及操作人員和電氣設(shè)備的安全。為了降低接地電阻，現(xiàn)在在工程設(shè)計(jì)中采取了增大地網(wǎng)面積、增設(shè)接地體、采用降阻劑或局部換土、深孔爆破制裂壓灌、電解離子接地系統(tǒng)、并聯(lián)集中式接地體等許多

10、方法。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)所做的主要工作及各章節(jié)內(nèi)容概要</p><p>　　1.3.1 根據(jù)變電站接地技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，主要展開如下工作：</p><p>　?。?）根據(jù)系統(tǒng)容量和參數(shù)、主變參數(shù)計(jì)算流經(jīng)接地裝置的最大入地短路電流；</p><p>　?。?）計(jì)算該變電站接地裝置的接地電阻；</p><p&

11、gt;　　（3）計(jì)算故障時(shí)可能產(chǎn)生的最大接觸電壓、最大跨步電壓；</p><p>　?。?）天然土壤條件下安全最大接觸電壓、最大跨步電壓；</p><p>　?。?）確定變電站的接地裝置的布置方式。</p><p>　　1.3.2 本設(shè)計(jì)各章節(jié)的主要內(nèi)容</p><p>　　本文圍繞降低接地電阻、接觸電勢和跨步電勢以及入地故障短路電流展開工作

12、。各章節(jié)的主要內(nèi)容：</p><p>　?。?）第一章 緒論：概述了接地網(wǎng)的重要性，指出應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算接地網(wǎng)的接地電阻，同時(shí)地電位也是衡量接地網(wǎng)的一個(gè)重要指標(biāo)。要進(jìn)行地網(wǎng)參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算，對地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)有個(gè)正確的概念，接地網(wǎng)不僅要滿足接地電阻的要求，還應(yīng)盡可能降低接觸電壓和跨步電壓。</p><p>　?。?）第二章 那橋變電站的基本情況介紹。</p><p>　?。?/p>

13、3）第三章 變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法：對變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的總原則以及接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的步驟和方法進(jìn)行了闡述，介紹了接地電阻、接觸電勢和跨步電勢、土壤電阻率、入地故障短路電流等參數(shù)的一些基本情況。</p><p>　?。?）第四章 降阻措施研究：闡述了外延接地及其應(yīng)用、深井式接地極及其應(yīng)用、降阻劑降阻、鋪設(shè)水下地網(wǎng)和利用自然接地體等降阻措施以及降阻劑的一些相關(guān)信息。</p><p>　?。?）第五章

14、 那橋變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）第六章 降阻方案。</p><p>　?。?）第七章 結(jié)論和展望：對論文簡要總結(jié)，并對地網(wǎng)設(shè)計(jì)中所遇到的技術(shù)問題進(jìn)行了簡明扼要的歸納和展望。</p><p><b>　　2那橋變電站概況</b></p><p>　　2.1 那橋變電站的基本情況</p>&

15、lt;p>　　2.1.1接地網(wǎng)的作用</p><p>　　變電站接地網(wǎng)對于電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和變電站工作人員的人身安全起著重要作用，其接地電阻、跨步電壓與接觸電壓是變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合要求的重要參數(shù)。然而，有些變電站由于受地理?xiàng)l件的限制，不得不建在高土壤電阻率地區(qū)，導(dǎo)致這些變電站的接地電阻、跨步電壓與接觸電壓的設(shè)計(jì)計(jì)算值偏高，無法滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的

16、要求。近年來，隨著電力系統(tǒng)短路容量的增加，由于接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生，因此接地問題越來越受到重視。在設(shè)計(jì)施工過程中如何合理確定接地裝置的設(shè)計(jì)方案，降低接地電阻，這是變電站電氣設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)之一。</p><p>　　2.1.2 站地址概況</p><p>　　全站占地149*150m，擬建站址場區(qū)屬丘陵地貌，位于較平緩的丘崗上，場區(qū)內(nèi)地面高程38m～57m，相對高差約19m。東

17、、西兩側(cè)為丘谷，南面坡腳下有一條小溪從東向西流；周圍山丘頂高程52m～87m，山丘坡度15º～25º。場其附近為果園，種植有龍眼、荔枝、柑子等。</p><p>　　站址場地上覆第四系土層主要為坡殘積層(Qsl+el)粘土，黃褐色，混少量泥質(zhì)粉砂巖塊石，稍濕，硬塑為主，厚度1.0m～2.0m?；鶐r為侏羅系（J）泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖，進(jìn)站公路開挖邊坡地段有出露，中厚層夾薄層狀，強(qiáng)風(fēng)化層厚大于8.0m

18、。</p><p>　　2.1.3 站區(qū)土壤電阻率分布特征</p><p>　　測區(qū)內(nèi)土壤電阻率分布特點(diǎn)如下：</p><p>　　(a) AB/2=5m深度時(shí)，土壤電阻率為1149π·m。</p><p>　　(b) AB/2=10m深度時(shí)，土壤電阻率為813.05π·m。</p><p>　　(

19、c) AB/2=20m深度時(shí)，土壤電阻率為667.81π·m。</p><p>　　(d) AB/2=30m深度時(shí)，土壤電阻率為582.796π·m。</p><p>　　2.1.4 設(shè)計(jì)研究基本內(nèi)容</p><p>　　(1)最大入地短路電流的計(jì)算。</p><p>　　(2)完成水平復(fù)合地網(wǎng)設(shè)計(jì)，接地電阻、最大接觸電壓

20、、最大跨步電壓的計(jì)算。</p><p>　　(3)如果水平復(fù)合地網(wǎng)接地電阻、最大接觸電壓、最大跨步電壓不滿足規(guī)程要求，必須采取合理措施降阻，直到滿足要求。</p><p>　　3 變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　3.1 變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)總原則</p><p>　　近些年來，國內(nèi)多處變電站因雷擊形成擴(kuò)大事故，多數(shù)與地網(wǎng)接地電阻不合格

21、有關(guān)，接地網(wǎng)起著工作接地和保護(hù)接地的作用,當(dāng)接地電阻過大則: 發(fā)生接地故障時(shí),使中性點(diǎn)電壓偏移增大,可能使健全相和中性點(diǎn)電壓過高,超過絕緣要求的水平而造成設(shè)備損壞。 在雷擊或雷電波襲擊時(shí),由于電流很大,會產(chǎn)生很高的殘壓,使附近的設(shè)備遭受到反擊的威脅,并降低接地網(wǎng)本身保護(hù)設(shè)備(架空輸電線路及變電站電氣設(shè)備）帶電導(dǎo)體的耐雷水平,達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求而損壞設(shè)備。同時(shí)接地系統(tǒng)的接地電阻是否合格直接關(guān)系到變電站運(yùn)行人員、變電檢修人員人身安全；但由于土

22、壤對接地裝置具有腐蝕作用，隨著運(yùn)行時(shí)間的加長，接地裝置已有腐蝕，影響變電站的安全運(yùn)行；因此，必須嚴(yán)格要求對地網(wǎng)接地電阻的設(shè)計(jì)。</p><p>　　表征變電站地網(wǎng)的主要電氣參數(shù)有：接地電阻、接觸電勢、跨步電勢、接地電位升和轉(zhuǎn)移電勢。在進(jìn)行變電站接地設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)方針和法規(guī)，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)電氣設(shè)備的類型和系統(tǒng)的運(yùn)行方式、接地的性質(zhì)以及地質(zhì)構(gòu)造等特點(diǎn)，因地制宜，力求做到技術(shù)先進(jìn)合理，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，

23、進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下問題。</p><p>　　3.1.1 對接地電阻的要求</p><p>　　變電站地網(wǎng)的接地電阻主要是根據(jù)工作接地的要求決定，即要保證在接地故障時(shí)，流經(jīng)地網(wǎng)的入地故障電流I在地網(wǎng)上產(chǎn)生的接地電位升不會對人身和設(shè)備安全造成威脅。</p><p>　　運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，大接地短路電流系統(tǒng)（包括110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6～35kV低電阻接地系

24、統(tǒng)），當(dāng)接地電位升IRV時(shí)，人身和設(shè)備是安全的，所以我國現(xiàn)行接地規(guī)程規(guī)定，對于有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中地網(wǎng)的接地電阻R由下式確定，即[1]</p><p><b>　　（3.1）</b></p><p>　　式中I為經(jīng)地網(wǎng)向地中流散的入地故障電流，該值應(yīng)采用考慮系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃的最大運(yùn)行方式下，短路發(fā)生在站內(nèi)或站外時(shí)的最大單項(xiàng)短路周期分量，并根據(jù)實(shí)際接線中的分

25、流系數(shù)來確定，取最大值。</p><p>　　當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻不滿足（3.1）式的要求時(shí)，對于110kV以上的變電站，可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較增大接地電阻，但接地電阻及接觸電勢和跨步電勢等數(shù)值一定要符合規(guī)程要求，且應(yīng)當(dāng)采取措施防止轉(zhuǎn)移電位；考慮短路電流非周期分量的影響，接地電位升不應(yīng)引起所內(nèi)3～10kV閥式避雷器動(dòng)作；驗(yàn)算接觸和跨步電位差。</p><p>　　3.1.2 接觸電勢和跨步電勢的允

26、許值</p><p>　　人體能承受的接觸電壓和跨步電壓與人體電阻、通過人體的電流值及持續(xù)時(shí)間、電流流經(jīng)人體的途徑、地表電阻率等因素有關(guān)。</p><p>　　在大接地短路電流系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，變電站及電力設(shè)備接地裝置的接觸電位差和跨步電位差允許值為[1]</p><p>　　（V） （3.2）</p>&l

27、t;p>　　式中，—人腳站立處地表的土壤電阻率（Ω·m）；</p><p>　　t—接地短路電流持續(xù)時(shí)間（s）。</p><p><b>　　3.1.3接地電阻</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)中為了工作和安全的需要，必須將電力系統(tǒng)中一些電氣設(shè)備的某些部分與大地相連接，這就是接地。比如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，在110k

28、V及以上的電力系統(tǒng)中多采用中性點(diǎn)接地(工作接地);直流系統(tǒng)在單極運(yùn)行時(shí)，會有數(shù)以千安計(jì)的工作電流長期流過接地極;為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便把雷電流導(dǎo)入大地(防雷接地);為了保證人身的安全電氣設(shè)備的外殼必須接地(保護(hù)接地)，以保證當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，流過保護(hù)接地體的故障電流應(yīng)使相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除己損壞的設(shè)備，或使外殼的電位在安全值以下，從而避免因設(shè)備外殼帶電而造成的

29、觸電事故。任何接地電極都存在有接地電阻。接地電阻是電流經(jīng)接地電極流入大地時(shí)的電位對該電流的比值。接地電阻的大小除和大地的結(jié)構(gòu)、土壤的電阻率有關(guān)外，還與接地體的材料、幾何尺寸和形狀有關(guān)。對于土壤均勻、接地極形狀簡單的情況，可以根據(jù)解析公式計(jì)算接地電阻。對于電力系統(tǒng)110kV及以下電壓等級的變電站或面積不大的小型發(fā)電廠的接地網(wǎng)，可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其接地電阻。而對于220kV及以上電壓等級變電站或大中型發(fā)電廠的大面積接地</p>

30、<p>　?、匐姎庋b置保護(hù)接地的范圍</p><p>　　電氣裝置和設(shè)施的下列金屬部分，均應(yīng)接地：</p><p>　　a)電機(jī)、變壓器和高壓電器等的底座和外殼；</p><p>　　b)電氣設(shè)備傳動(dòng)裝置；</p><p>　　c)互感器的二次繞組；</p><p>　　d)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)柜外殼、發(fā)電機(jī)出線

31、柜和封閉母線的外殼等；</p><p>　　e)氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)的接地端子；</p><p>　　f)配電、控制、保護(hù)用的屏(柜、箱)及操作臺等的金屬框架；</p><p>　　g)愷裝控制電纜的外皮；</p><p>　　h)屋內(nèi)外配電裝置的金屬架構(gòu)和鋼筋混凝土架構(gòu)、以及靠近帶電部分的金</p><p&g

32、t;<b>　　屬圍欄和金屬門；</b></p><p>　　i)電力電纜接線盒、終端盒的外殼，電纜外皮，穿線鋼管和電纜橋架等；</p><p>　　j)裝有避雷線的架空線路桿塔；</p><p>　　k)除瀝青地面的居民區(qū)外，其他居民區(qū)內(nèi)，不接地、消弧線圈接地和高電</p><p>　　阻接地系統(tǒng)中無避雷線架空線路的金

33、屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔；</p><p>　　l)裝在配電線路桿塔上的開關(guān)設(shè)備、電容器等電氣設(shè)備；</p><p>　　m)箱式變電站的金屬箱體。</p><p>　　3.2 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的步驟和方法</p><p>　　變電站地網(wǎng)的接地參數(shù)（地網(wǎng)竣工后的實(shí)測值）是否符合接地規(guī)程的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否合理，取決于地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法的正確性。只要按正

34、確的步驟和方法來設(shè)計(jì)地網(wǎng)，是能夠獲得接地參數(shù)滿足規(guī)程要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理的地網(wǎng)的，地網(wǎng)設(shè)計(jì)的步驟和方法一般如下。</p><p>　　3.2.1接地材料的選擇 </p><p>　　現(xiàn)在廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料（最常用的如扁鋼）、接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。金屬材料如扁鋼，也常用銅材替代，主要用于接地環(huán)的建設(shè)，這是大多接地工程都選用的；接地體有金屬接地體（角鋼、銅棒和銅板

35、）這類接地體壽命較短，接地電阻上升快，地網(wǎng)改造頻繁（有的地區(qū)每年都需要改造），維護(hù)費(fèi)用比較高，但是從傳統(tǒng)金屬接地極（體）中派生出類特殊結(jié)構(gòu)的接地體（帶電解質(zhì)材料），使用效果比較好，一般稱為離子或中空）接地系統(tǒng)；另外就是非金屬接地體，使用比較方便，幾乎沒有壽命的約束，各方面比較認(rèn)可。降阻劑分為化學(xué)將阻劑和物理降阻劑，化學(xué)降阻劑自從發(fā)現(xiàn)有污染水源事故和腐蝕地網(wǎng)的缺陷以后基本上沒有使用了，現(xiàn)在廣泛接受的是物理降阻劑（也稱為長效型降阻劑）。在以

36、下的討論中以非金屬接地塊、物理降阻劑和離子接地系統(tǒng)為代表進(jìn)行探討。下面將設(shè)計(jì)中考慮的主要因素進(jìn)行簡要的說明。 </p><p>　　物理降阻劑（也稱為長效型降阻劑）。物理降阻劑是接地工程廣泛接受的材料，屬于材料學(xué)中的不定性復(fù)合材料，可以根據(jù)使用環(huán)境形成不同形狀的包裹體，所以使用范圍廣，可以和接地環(huán)或接地體同時(shí)運(yùn)用，包裹在接地環(huán)和接地體周圍，達(dá)到降低接觸電阻的作用。并且，降阻劑有可擴(kuò)散成分，可以改善周邊土壤的導(dǎo)電屬

37、性?，F(xiàn)在的較先進(jìn)降阻劑都有一定的防腐能力，可以加長地網(wǎng)的使用壽命，其防腐原理一般來說有幾種：犧牲陽極保護(hù)（電化學(xué)防護(hù)），致密覆蓋金屬隔絕空氣，加入改善界面腐蝕電位的外加劑成分等方法。物理降阻劑有超過二十年的工程運(yùn)用歷史，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和改進(jìn)，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當(dāng)成熟的產(chǎn)品了。 </p><p>　　非金屬接地體有是在通訊、廣電等部門廣泛使用的工程材料?；境煞质菍?dǎo)電能力優(yōu)越的非金屬材料復(fù)合加

38、工成型的，加工方法有澆注成型和機(jī)械壓模成型的，一般來說澆注成型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、導(dǎo)電性能差，而且質(zhì)量不穩(wěn)定，一些小型廠家少量生產(chǎn)使用這樣的辦法；機(jī)械壓模法，是使用設(shè)備在幾到十幾噸的壓力下成型的，不僅尺寸精度較高、外觀較好，更重要的是材料結(jié)構(gòu)致密、電學(xué)性能好、抗大電流沖擊能力強(qiáng)，質(zhì)量也相當(dāng)穩(wěn)定，但是生產(chǎn)成本較高，批量生產(chǎn)多采用。選型時(shí)，盡量采用后者，特別是接地體有抗大電流或大沖擊電流的要求（如電力工作地、防雷接地）時(shí)，不宜采用澆注成

39、型的非金屬接地體。非金屬接地體的特點(diǎn)是穩(wěn)定性優(yōu)越，其氣候、季節(jié)、壽命都是現(xiàn)有接地材料中最好的，是不受腐蝕的接地體，所以，不需要地網(wǎng)維護(hù)，也不需要定期改造，但是，非金屬接地體施工需要的地網(wǎng)面積比傳統(tǒng)接地面積小很多，但是在不同地質(zhì)條件下也需要的保證足夠接地面積才可以達(dá)到良好的效果。 </p><p>　　離子（中空）接地系統(tǒng)是傳統(tǒng)的金屬接地改進(jìn)而來，從工作原理到材料選用都脫胎換骨的變化，形成各種形狀的結(jié)構(gòu)。這些接地系

40、統(tǒng)的共同點(diǎn)是結(jié)構(gòu)部分采用防腐性更好的金屬，內(nèi)填充電解物質(zhì)及其載體組分的內(nèi)填料，外包裹導(dǎo)點(diǎn)性能良好的不定性導(dǎo)電復(fù)合材料，一般稱為外填料。接地系統(tǒng)的金屬材料已經(jīng)出現(xiàn)的有不銹鋼、銅包鋼和純銅材的。不銹鋼的防腐較鋼材好，但是在埋地環(huán)境中依然會多多少少的銹蝕，以不銹鋼為主體的接地系統(tǒng)不宜在腐蝕性嚴(yán)重的環(huán)境中使用。表面處理過的銅是很好的抗銹蝕材料，銅包鋼是銅 -鋼復(fù)合材料，鋼材表面覆蓋銅，可以節(jié)約大量的貴金屬-銅材。套管法或電鍍法生產(chǎn)，表面銅層的厚

41、度從0.01mm到0.50mm，厚度越厚防腐效果越好。純銅材料防腐性能最好，但是要耗用大量的貴金屬，在性能要求較高的工程中使用。由于接地系統(tǒng)大多向垂直方向伸展，所以接地面積大多要求很小，可以滿足地形嚴(yán)重局限的工程需要。特別是，補(bǔ)償類型的接地系統(tǒng)有加長的設(shè)計(jì)，筆者曾使用過加長至24米的接地系統(tǒng)，輔以深井法施工，可以達(dá)到非常好的效果。介紹的接地材料各有優(yōu)勢，但是都有自身的局限。我們提倡各取所長，選擇適當(dāng)?shù)牟牧蠞M足不同的工程情況。</p

42、><p>　　3.2.2 調(diào)查測定土壤電阻率 </p><p>　　土壤電阻率是決定地網(wǎng)參數(shù)的重要參數(shù)，根據(jù)土壤類型及土壤中所含水分的性質(zhì)和含水量的多少，土壤電阻率的變化范圍很大，由于實(shí)際的大地結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同一土壤在不同地點(diǎn)電阻率會有所不同，所以土壤電阻率的確定必須進(jìn)行實(shí)測。在變電站站址選定后，在用物探法進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查時(shí)，收集站區(qū)內(nèi)土壤在水平方向和垂直方向的變化情況，同時(shí)，利用電探法測出站

43、區(qū)（包括站區(qū)周圍）的土壤電阻率的分布情況，并重視站區(qū)土壤電阻率隨季節(jié)的變化情況，然后，經(jīng)過對實(shí)測數(shù)據(jù)的分析處理，以便獲得設(shè)計(jì)時(shí)所需要的土壤電阻率。除此以外，還應(yīng)該調(diào)查站區(qū)土壤對普通鋼、鍍鋅鋼等金屬材料的腐蝕情況，測出對金屬材料的腐蝕速度，為地網(wǎng)設(shè)計(jì)選擇正確的金屬材料和截面提供依據(jù)。</p><p>　　3.2.3 計(jì)算入地故障短路電流</p><p>　　入地故障電流是指系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)

44、經(jīng)地網(wǎng)向地中流散并引起地網(wǎng)電位升高的那部分電流。在輸電線路有避雷線和系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地的情況下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路點(diǎn)的全部短路電流中，一部分電流由與地網(wǎng)連接的避雷線為回路流通，另一部分電流經(jīng)地網(wǎng)流回系統(tǒng)的中性點(diǎn)，而剩下的那部分電流才經(jīng)地網(wǎng)向地中流散，因此，入地故障電流并不等于故障點(diǎn)的全部短路電流。入地故障電流經(jīng)地網(wǎng)流散時(shí)，它不僅影響著接地電位升、接觸電勢、跨步電勢以及轉(zhuǎn)移電勢、局部電位差的大小，而且還影響著接地引線、均壓導(dǎo)體截面

45、的選擇，因此，在接地設(shè)計(jì)中，需準(zhǔn)確計(jì)算入地短路故障電流。根據(jù)220kV變電站的規(guī)模[2]，有：</p><p>　　I=（Imax－In）（1－ke1） ke1=0.5</p><p>　　I=In（1－ke2） ke2=0.1 （3.3）</p><p>　　取兩式中最大值為入地短路電流I入地</

46、p><p>　　式中，Imax—最大接地短路電流；</p><p>　　In—流經(jīng)變電所接地中性點(diǎn)的最大接地電流。</p><p>　　3.2.4 選擇地網(wǎng)的布置方式</p><p>　　變電站接地裝置大多數(shù)都是以水平接地極為主，外緣閉合，內(nèi)部敷設(shè)若干均壓導(dǎo)體的接地網(wǎng)。均壓導(dǎo)體一般按3m、5m、7m、10m等間距布置或按不等間距進(jìn)行布置。由于端部

47、效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，各均壓導(dǎo)體流散電流很不均勻，造成地網(wǎng)邊角處的接觸電勢和中心處的接觸電勢相差很大，而且這種不均勻隨地網(wǎng)面積的增大和網(wǎng)孔數(shù)的增多而越來越嚴(yán)重。為了保證發(fā)電廠、變電站人身和設(shè)備安全，又不過多地耗費(fèi)鋼材，設(shè)計(jì)是以比邊角網(wǎng)孔低20%~30%的次邊角網(wǎng)孔電勢不超過允許接觸電勢為原則。但這樣做還是沒有根除因?yàn)榈孛骐娢环植疾痪鶆蚨鸬氖鹿实奈ｋU(xiǎn)，還需要在地網(wǎng)邊角處采取輔助安全措施，而中部導(dǎo)體得不到合理利用。所以，大型地網(wǎng)均壓導(dǎo)體按等間

48、距布置，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都是不合理的。為了解決這個(gè)問題，最好的方法就是采用不等間距布置均壓導(dǎo)體。</p><p>　　不等間距布置接地體就是從地網(wǎng)邊緣到中心，導(dǎo)體間距按一定的規(guī)律逐漸增加，使網(wǎng)孔電勢大致相等。不等間距布置接地體由于良好的均壓特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)上的節(jié)省，在發(fā)、變電站地網(wǎng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。如果在埋設(shè)地網(wǎng)的地方土壤上層的電阻率遠(yuǎn)比下層的電阻率高，或者地網(wǎng)處于容易干燥或冰凍的土壤地區(qū)的情況下，可以在地網(wǎng)周邊埋設(shè)

49、若干垂直接地體，并與水平接地網(wǎng)相連。這樣既可以進(jìn)一步減小接地電阻，也可以維持地網(wǎng)的性能，使之不隨氣候的變化而發(fā)生顯著變化。此外還應(yīng)重視各種自然接地體(如水電廠的鋼筋混凝土基等)的利用。</p><p>　　3.2.5接觸電位差</p><p>　　接地短路(故障)電流流過接地裝置時(shí)，大地表面形成分布電位，在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與設(shè)備外殼、架構(gòu)或墻壁離地面的垂直距離1.8m處兩點(diǎn)

50、間的電位差，稱為接觸電位差;接地網(wǎng)孔中心對接地網(wǎng)接地極的最大位差，稱為最大接觸電位差。</p><p>　　當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼等接地故障時(shí)，接地電流便經(jīng)接地體流入地中，并向四面八方擴(kuò)散，形成半球形電場。此半球形球面，在距接地體愈近的地方其表面積愈小，相應(yīng)的散流電阻就愈大。在距接地體愈遠(yuǎn)的地方其表面積極愈大，相應(yīng)的散電流電阻就愈小。實(shí)驗(yàn)證明:距單根接地體約20m的地方，距多根接地體比20m稍遠(yuǎn)的地方，半球形球面已經(jīng)

51、相當(dāng)大，相應(yīng)的散流電阻己接近于零，與之對應(yīng)的電位也接近于零。電位為零的地方稱電氣上的“地”。</p><p>　　3.2.6跨步電位差</p><p>　　接地短路(故障)電流流過接地裝置時(shí)，地面上水平距離為0.8m的兩點(diǎn)之間的電位差，稱為跨步電位差。接地網(wǎng)外的地面上水平距離0.8m處對接地網(wǎng)邊緣接地極的電位差，稱為最大跨步電位差。</p><p>　　當(dāng)人步入半球

52、形電場內(nèi)時(shí)，兩腳之間就存在電位差，稱之為跨步電壓，</p><p><b>　　記為Vst，</b></p><p><b>　　Ust=U一U2</b></p><p>　　式中，U1、U2分別為兩腳所在點(diǎn)的電位。</p><p>　　跨步電壓的大小與兩腳跨距、人體與接地體之間的距離有關(guān)。跨距越大

53、，跨步電壓就越大。當(dāng)人的一腳踩在接地體上時(shí)，跨步電壓有最大值；當(dāng)人站在距接地體20m及以上的地方時(shí)，跨步電壓趨于零。一般取人的跨距為0.8m計(jì)算跨步電壓。</p><p>　　在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的接地》中，對跨步電位差進(jìn)行了如下的規(guī)定:</p><p>　　a)在100kV以上有效接地系統(tǒng)和6~35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地</p><p>　　或同點(diǎn)

54、兩相接地時(shí)，發(fā)電廠、變電所接地裝置的跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值。</p><p>　　式中:Us—跨步電位差，v；</p><p>　　—人腳站立處在表面的土壤電阻率，Ω·m；</p><p>　　t—接地短路(故障)電流的持續(xù)時(shí)間，s。</p><p>　　b)3—66kv不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后

55、，當(dāng)不迅速切除故障時(shí)，此時(shí)發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值。</p><p><b>　　4 降阻措施研究</b></p><p>　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，接地短路電流越來越大，接地裝置對設(shè)備和人身安全的影響也越來越大。在山區(qū)、高土壤電阻率地區(qū)如何有效地降低接地裝置的接地電阻，如何用較少的投資獲得較大的降阻效果，目前仍然是電力系統(tǒng)中廣大工

56、程技術(shù)人員面對的主要技術(shù)難題。對發(fā)電廠、變電所接地裝置，推薦了三種主要的降阻措施，但這三種措施如何根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況正確、合理的使用則不是一件容易的事，在實(shí)際接地工程中就曾發(fā)生過因采用的降阻措施與現(xiàn)場實(shí)際不符而造成投資大收益小的事情。還有一些在降阻措施使用不當(dāng)而造成高電位外引留下安全隱患的，因而有必要對每種降阻措施的作用、適用場所和應(yīng)注意的問題進(jìn)行深入的分析和研究，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的方法，具體的工程，具體對待，在保證設(shè)備和人身安全的前提下

57、，結(jié)合具體的工程情況和現(xiàn)場實(shí)際，特別是現(xiàn)場的地質(zhì)、地勢情況，土壤電阻率分布以及具體的工程要求，找出最佳的降阻措施，找出正確合理的降阻方法達(dá)到有效降低接地裝置接地電阻的目的。</p><p>　　此外，有些接地裝置在建成初期是合格的，但經(jīng)一定的運(yùn)行周期后，接地電阻就會變大，除了前面介紹的由于施工時(shí)留下的隱患外，以下一些問題也值得注意：一是由于接地體的腐蝕，使接地體與周圍土壤的接觸電阻變大，特別足在山區(qū)酸性土壤中，接

58、地體的腐蝕速度相當(dāng)快，會造成一部分接地體脫離接地裝置；二是在接地引下線與接地裝置的連接部分因銹蝕而使電阻變大或形成開路：三是接地引下線接地極受外力破壞時(shí)誤損壞等。</p><p>　　為了達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻之目的，首先需要從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式 R=ρε/C可以看出，降低接地電阻有以下兩種途徑，一是增大接地體幾何尺寸，以增大接地體的電容C；二是改善地質(zhì)電學(xué)性質(zhì)，減小地的電阻率ρ和介電系數(shù)ε。

59、</p><p>　　接地網(wǎng)是在接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由接地環(huán)（網(wǎng)）、接地極（體）和引下線組成，以往常有種誤解，把接地環(huán)作為接地的主體，很少使用接地體，在接地要求不高或地質(zhì)條件相當(dāng)優(yōu)越的情況下，接地環(huán)也能夠起到接地的作用，但是通常的情況下，這是不可行的，接地環(huán)可以起到輔助接地地作用，主導(dǎo)作用是用接地體來完成的。決定接地電阻大小的因素很多，下面先來分析一下計(jì)算傳統(tǒng)地網(wǎng)接地電阻的公式（僅以接地環(huán)接地時(shí)）。 </p&g

60、t;<p>　　ρ(π·m)——————土壤電阻率； </p><p>　　d(m)——————鋼材等效直徑； </p><p>　　S（m2）————地網(wǎng)面積； </p><p>　　H(m)——————埋設(shè)深度； </p><p>　　L(m)——————接地極長度(m) ； </p><p&g

61、t;　　A————————形狀系數(shù)。 </p><p>　　4.1降低接地電阻的一些常用的合理的方法 </p><p>　　4.1.1利用自然接地體 </p><p>　　充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)購物，以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻的有效措施，而且還可以起引流、分流、均壓作用，并使專門敷設(shè)的接地帶的連接作用得到加強(qiáng)。</p>

62、;<p>　　4.1.2增大接地網(wǎng)面積 </p><p>　　大地電阻率ρ和介電系數(shù)ε不容易改變，而接地電阻R與接地網(wǎng)電容C成反比：從理論上分析，接地網(wǎng)電容C主要由它的面積尺寸決定，與面積成正比，所以接地網(wǎng)面積與接地電阻成反比。減小接地網(wǎng)接地電阻，增大接地網(wǎng)面積是可行途徑。一個(gè)有多根水平接地體組成的接地網(wǎng)可以近似地看成一塊孤立的平板，借用平板接地體接地電阻計(jì)算公式，當(dāng)平板面積增大一倍時(shí)，接地電阻減小

63、29.3%。 </p><p>　　4.1.3增加垂直接地體 </p><p>　　依據(jù)電容概念，增加垂直接地體可以增大接地網(wǎng)電容。當(dāng)增加的垂直接地體長度和接地網(wǎng)長、寬尺寸可比擬時(shí)，接地網(wǎng)由原來的近似于平板接地體趨近于一個(gè)半球接地體，電容會有較大增加，接地電阻會有較大減小。由埋深為零半徑為ｒ的圓盤和半徑為ｒ的半球電容之比4ε r／2πεr可得，接地電阻將減小36%。但是對于大型接地網(wǎng)，其電

64、容主要是由它的面積尺寸決定，附加于接地網(wǎng)上有限長度（2~3m）的垂直接地體，不足以改變決定電容大小的幾何尺寸，因而電容增加不大，亦接地電阻減小不多。所以大型接地網(wǎng)不應(yīng)加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法，垂直接地體僅作為加強(qiáng)集中接地散泄雷電流之用。唯一有效的途徑是采用深井接地。 </p><p>　　4.1.4人工改善地電阻率 </p><p>　　在高電阻率地區(qū)采用人工改善地電阻

65、率的方法，對減小接地電阻具有一定效果。例如，對于一個(gè)半徑為ｒ的半圓球接地體而言，其接地電阻的 50%集中在自接地體表面至距球心2r的半圓球內(nèi)，如果將r至2r間的土壤電阻率降低，可使接地電阻大大減小。 </p><p>　　設(shè)原地電阻率為ρ2，將r至2r范圍內(nèi)的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1置換，則半圓球接地體的接地電阻為：RX=(+)/4лr </p><p>　　置換前的接地電阻

66、 RX為： RX=/2πr </p><p>　　R與RX之比為： R/RX=(+)/2 </p><p>　　當(dāng)<<，上式改寫為： R=RX/2=/4r </p><p>　　故接地電阻減小的百分?jǐn)?shù)為50%。另外由上式可以看出，用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤，相當(dāng)于將半球接地體的半徑由R增大到2R，由于接地體幾何尺寸的增加，而使

67、接地電阻減小。 </p><p>　　4.1.5深埋接地體 </p><p>　　在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方，可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規(guī)律，往往在達(dá)到一定深度后，地電阻率會突然減小很多。因此利用大地性質(zhì)，深埋接地體后，使接地體深入到地電阻率低的地層中，通過小的地電阻率來達(dá)到減小接地電阻的目的。 </p><p>　

68、　對于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方，由于地電阻率變化不大，增加接地網(wǎng)的埋深只是增大接地網(wǎng)的電容。利用電容的概念，電容具有儲藏電場能量的本領(lǐng)，它所儲藏的能量，不是儲藏在極板上，而是儲藏在整個(gè)介電質(zhì)中，即整個(gè)電廠中：介電質(zhì)中的能量密度，既與介電系數(shù)有關(guān)，又與電場的分布有關(guān)，因此，比起接地網(wǎng)的幾何尺寸小得多的有限埋深，所增加的儲藏能量的介質(zhì)空間極為有限；在有限空間中的能量密度又小，儲藏的總能量也就增加不多，即電容增加不大，所以對減

69、小接地電阻作用不大，不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。深埋接地體和敷設(shè)水下接地網(wǎng)可以大大降低直流電阻，但對降低交流電阻作用不大，故國軍標(biāo)不推薦使用該法。但結(jié)合基地航天測試實(shí)際情況，主要是低頻信號，此法簡單，效果明顯，可以使用。 </p><p>　　4.1.6敷設(shè)水下接地網(wǎng) </p><p>　　在有適宜水源的地方敷設(shè)水下接地網(wǎng)，由于水的電阻率比地電阻率小的多，可以取得比較明顯的減小接

70、地電阻的效果。而且敷設(shè)水下接地網(wǎng)施工比較簡便，接地電阻比較穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，但應(yīng)注意水下接地網(wǎng)距接地對象的距離一般不大于1000m。</p><p>　　4.1.7利用接地電阻降阻劑</p><p>　　在接地極周圍敷設(shè)了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低接觸電阻的作用。降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)降阻劑，是具有導(dǎo)電性能良好的強(qiáng)電解質(zhì)和水分。這些強(qiáng)電解質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)

71、狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨水而流失，因而能長期保持良好的導(dǎo)電作用。而降低阻劑的主要作用是降低與地網(wǎng)接觸的局部土壤電阻率,換句話說,是降低地網(wǎng)與土壤的接觸電阻,而不是降低地網(wǎng)本身的接地電阻。這是目前采用的一種較新和積極推廣普及的方法。降阻劑已有超過二十年的工程運(yùn)用歷史，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和改進(jìn)，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當(dāng)成熟的產(chǎn)品了。</p><p>　　4.1.8利用

72、電解離子接地系統(tǒng)</p><p>　　電解離子接地系統(tǒng)（Ionic Earthing Array，簡稱IEA）。IEA近幾年在新建變電所中得到廣泛的應(yīng)用，并取得一定的效果。有研究和實(shí)踐證明：土壤電阻率過高的直接原因是因?yàn)槿狈ψ杂呻x子在土壤中的輔助導(dǎo)電作用，IEA能在土壤中提供大量的自由離子，從而有效的解決接地問題。IEA由先進(jìn)的陶瓷復(fù)合材料、合金電極、中性離子化合物組成，以確保能提供穩(wěn)定的、可靠的接地保護(hù)。IEA

73、的主體是銅合金管，以確保較高的導(dǎo)電性能及較長的使用壽命，其內(nèi)部含有特制的、無毒的電解離子化合物，能夠吸收空氣中的水分，通過潮解作用，將活性電解離子有效釋放到周圍土壤中，正是因?yàn)镮EA不斷的自動(dòng)釋放活性電解離子使得周圍土壤的導(dǎo)電性能能始終保持在較高水平，于是故障電流能順暢的擴(kuò)散到周圍的土壤中，從而充分發(fā)揮接地系統(tǒng)的保護(hù)作用。另外，IEA所包含的特制回填料具有非常好的膨脹性、吸水性及離子滲透性，使IEA與周圍的土壤保持良好的接觸界面，無論天

74、氣或周圍環(huán)境如何變化，都能使IEA保持最佳的接地保護(hù)效果。但投資相對也是比較大的。</p><p><b>　　4.1.9其他方法</b></p><p>　　如何降低接地電阻目前已成為工程建設(shè)的難點(diǎn)之一，除了以上方法外，增加地網(wǎng)的埋設(shè)深度、利用深孔爆破接地技術(shù)、自然接地體、局部換土、深井接地、擴(kuò)大接地面積和采用兩層水平接地網(wǎng)等等也都有一定的可行性。根據(jù)各個(gè)工程的不同

75、情況可以選擇適合的降阻措施，而各種方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的實(shí)際效果。 </p><p>　　4.2外延接地及其應(yīng)用</p><p>　　在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)在發(fā)電廠、變電所2000m以內(nèi)有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)引外接地極；這就要求在確定降阻方案時(shí)要對發(fā)電廠、變電所周圍進(jìn)行認(rèn)真的勘探、測量，測量出發(fā)電廠、變電所四周土壤電阻率沿水平方向上的分布，找出土壤電阻率較低和適

76、合做引外接地的地方。因?yàn)樵谏絽^(qū)、丘玲地區(qū)土壤電阻率在水平方向上大都呈不均勻分布，即總有一些地方的土壤電阻率相對較低，可以的引外接地。在降阻措施中外延接地是最簡單有效的，也是在接地工程中最常應(yīng)用的措施。</p><p>　　在設(shè)計(jì)外延接地時(shí)，應(yīng)首先考慮降阻的需要決定外延地網(wǎng)的大小：再考慮安全的需要決定外延地網(wǎng)的網(wǎng)格布置、埋深和形狀：還要考慮外延地網(wǎng)不被破壞和妨礙以后的建設(shè)等綜合因素。同時(shí)在設(shè)計(jì)外延接地時(shí)還要盡量的考

77、慮減少接地體之間的相互屏蔽，使之發(fā)揮最大的降阻效果，節(jié)約投資。</p><p>　　4.3 深井式接地及其應(yīng)用</p><p>　　當(dāng)?shù)叵律顚佑休^低土壤電阻率的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)可采用深井式接地極進(jìn)行降阻或構(gòu)成立體地網(wǎng)。采用深井式接地極時(shí)要求對接地裝置及其四周測出垂直方向上的土壤電阻率分布?，F(xiàn)場可采周等距四極法測量土壤電阻率，用等距四極法測量土壤電阻率時(shí)，改變間距離a時(shí)，可測出不同深度的土壤電阻率

78、。因?yàn)榈染嗨臉O法測土壤電阻率的極間距離與反應(yīng)的土壤電阻率有0.75a的關(guān)系，所以改變不同的極間距離可測出不同深度的土壤電阻率。單個(gè)深井式接地極接地電阻可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中ρ—平均視在土壤電阻率（Ω·m）；l—垂直接地極的長度（m）；a—垂直接地極的半徑（m）；R—接地電阻（Ω）。</p&

79、gt;<p>　　采用深井式接地極可減少占地，接地裝置的接地電阻受氣候影響較小，接地問題在廠、站內(nèi)解決不與周圍農(nóng)民發(fā)生關(guān)系，因而受到電力系統(tǒng)的偏愛。但采用深井式接地極同樣要考慮屏蔽問題，深井式接地極一般應(yīng)設(shè)在水平地網(wǎng)的邊緣，深井式接地極之間的間距應(yīng)達(dá)到接地極長度的2~3倍，才能取得較好的降阻效果?，F(xiàn)場適合于采用深井式接地極的場所較少，只有在地下有金屬礦，或北方地表土壤干燥，而地下水豐富的場所才適用；而一般的地區(qū)往往都是深層

80、土壤的土壤電阻率高于表層的土壤電阻率，特別是深層為巖石的山區(qū)和坵嶺地區(qū)，深層土壤電阻率往往運(yùn)高于上層土壤的電阻率，這時(shí)是不適合于采用深井式接地極的。再則深井式接地極的施工費(fèi)用往往大于水平接地體施工費(fèi)用的若干倍，就是均勻土壤采用深井式接地極也是不經(jīng)濟(jì)的。對于線路桿塔接地、避雷針接地等以防雷為主要目的的接地裝置就更不宜采用深井式接地極，而應(yīng)以有效降低沖擊接地電阻為主，因?yàn)槔纂娏魇歉哳l電流，有很強(qiáng)的趨膚性，一般沿地表散流，深層土壤散流作用很差

81、，所以深井式接地極對以防雷為主的接地效果不大。</p><p><b>　　4.4電解地極處理</b></p><p>　　化學(xué)降阻劑在土壤中有一定的滲透能力和擴(kuò)散能力,能降低土壤電阻率,從而能降低變電站地網(wǎng)的接地電阻。其缺點(diǎn)是容易隨雨水流失,很難保持長效。此外,一些化學(xué)降阻劑或礦碴降阻劑由于含有毒性重金屬,對接地極腐蝕嚴(yán)重,降低了地極的使用壽命。更重要的是,化學(xué)降阻

82、劑埋于地下,會污染地下水,對周圍造成安全威脅,特別是附近有飲水井時(shí),會對人畜的健康造成危害。近年來,發(fā)明了1種新的降阻技術(shù),國外叫做“電解離子接地列陣”(Ionic Earthing Array),簡稱IEA技術(shù)。該項(xiàng)專利技術(shù)是將某種陶瓷合金化合物(固體)裝入有孔的銅管或銅合金管中,由于管內(nèi)含有電解離子化合物,每根銅管就變成一個(gè)電解離子接地極。銅管的作用有:</p><p>　　(1)保證地極有較高的導(dǎo)電性能。&

83、lt;/p><p>　　(2)保護(hù)管內(nèi)電解離子化合物有較長的使用壽命(減緩管內(nèi)電解離子化合物隨雨水流失的速度)當(dāng)銅管埋入地下時(shí),通過銅管呼吸孔,電解離子化合物吸收水分,發(fā)生潮解,將活性電解離子通過管孔有效地釋放到周圍土壤中。由于銅管不斷釋放活性電解離子,不但能降低周圍土壤的電阻率,還可以較長時(shí)間的保持土壤的電阻率,起到長效的作用。</p><p>　　由于電解離子銅管在使用時(shí)總是多根、直線排列

84、或交叉垂直排列,形成了一個(gè)電解地極列陣,因此,電解離子接地列陣技術(shù)由此得名。這項(xiàng)新技術(shù)已先后在廣西、云南、四川、貴州、北京、湖南各省市推廣應(yīng)用,收到了較好的降低接地電阻的效果。</p><p><b>　　4.5 降阻劑降阻</b></p><p>　　4.5.1 采用降阻劑降阻</p><p>　　降阻劑由電解質(zhì)、防腐劑、固化劑、潤滑劑及填充

85、材料組成，通常可分為2大類:化學(xué)降阻劑和物理降阻劑?；瘜W(xué)降阻劑原理是借助化合物的離子改善土壤的導(dǎo)電特性從而降低地網(wǎng)的接地電阻，有較強(qiáng)的時(shí)效性;物理降阻劑工作原理是借助其本身的低電阻率成份(主要材料為碳粉)在土壤中的滲透，降低接地體與土壤間的接觸電阻，效果比較穩(wěn)定。</p><p>　　降阻材料品種很多，一般為粉末狀，可分為通用型、灌樁型、復(fù)合型、輔助滲透型及導(dǎo)電防腐涂料(液體)等。粉末狀降阻劑主要用于變電所、升壓

86、開關(guān)站的接地系統(tǒng)，導(dǎo)電防腐涂料主要用于金屬接地體的焊接接頭及U形伸縮過縫。</p><p>　　粉末降阻劑是物理型降阻劑，使用導(dǎo)電型無機(jī)硅酸鹽類材料，采用水硬化技術(shù)，加水固化后具有很高的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定的物理性，能對包覆在其中的金屬導(dǎo)電體有永久的防銹保護(hù)作用并可增加接地面積。一般降阻劑固化后電阻率為0.02Ω·m ~0.05Ω·m，具有良好的接地降阻性能。普通型、復(fù)合型降阻劑主要用于包覆金屬導(dǎo)體

87、或桿塔的基礎(chǔ)外層、墊層。灌樁型主要用于深層接地樁用(管型接地樁)，輔助滲透型主要撒在接地體表面的回填土周圍，能增加導(dǎo)電滲透功能，減少接觸電阻，在其滲透范圍內(nèi)與土壤共同形成穩(wěn)定的低電阻層，最大限度地降低接地電阻。</p><p>　　降阻劑的降阻效果是不可置疑的，因?yàn)榻底鑴┘涸趯?shí)際的接地工程中得到大量的，長期的應(yīng)用，并被寫進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降阻劑的降阻機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾方面：</p><

88、;p>　　（1）由于降阻劑的擴(kuò)散和滲透作用，降低接地體周圍的土壤電阻率，關(guān)于擴(kuò)散和滲透作用，一般化學(xué)降阻劑強(qiáng)于其他型式的降阻劑，膨潤土類的降阻劑擴(kuò)散和滲透作用較差，但降阻劑的穩(wěn)定性和長效性與擴(kuò)散和滲透作用是矛盾的。擴(kuò)散和滲透好的降阻劑其穩(wěn)定性和長效性都比較差，因?yàn)閿U(kuò)散和滲透性強(qiáng)的降阻劑容易隨雨水的流失而流失。</p><p>　　（2）接地體同周圍施加降阻劑后，相當(dāng)于擴(kuò)大了接地體的有效截面，這機(jī)理對固體降阻

89、劑和膨潤土類降阻劑最為明顯，而化學(xué)降阻劑和樹指狀的降阻劑隨著時(shí)間的流失有效截面的增大則不太明顯，會越來越小。</p><p>　?。?）消除接觸電阻，接地體的接地電阻R可以分為兩部分，一是接地體與周圍的大地所呈現(xiàn)的電阻Rd；二是接地體與周圍土壤的接觸電阻Rj，R=Rd+Rj，Rj的大小與接地極周圍的土壤有關(guān)，一般土質(zhì)越密實(shí)，接觸電阻越小，土壤越松散，接觸電阻越大；接觸電阻還與電極表面狀況有關(guān)，接地極表面越光滑，接

90、觸電阻越小，接地極表面越粗糙，接觸電阻越大。接地極生銹后，接觸電阻會逐漸增大。接地體施加降阻劑后，會減少或消除接觸電阻，但只有某些物理降阻劑和膨潤土類降阻劑才具有這方面的功能，而化學(xué)降阻劑和流質(zhì)降阻劑則不具有這方面的功能，有些降阻劑由于腐蝕還會使接觸電阻變大。</p><p>　?。?）降阻劑的吸水性和保水性改善并保持土壤導(dǎo)電性能，土壤的導(dǎo)電性能除了與土壤所含金屬導(dǎo)電離了的濃度有關(guān)外，還與土壤的含水量有關(guān)。某些降

91、阻劑具有較強(qiáng)的吸水性和保水性，如膨潤土類降阻劑，具有較強(qiáng)的吸水性，吸水后體積膨脹并能長期保持水分成為漿糊狀，使接地電阻一直保持穩(wěn)定不受氣候的影響。</p><p>　　4.5.2降阻劑降低接觸電阻的機(jī)理</p><p>　　降阻劑施于金屬接地體周圍后，緊緊地包裹在接地體周圍并與土壤層緊密連接，形成一個(gè)直徑較大的導(dǎo)電體。此導(dǎo)電體在大地中出現(xiàn)樹枝狀的延伸體，產(chǎn)生擴(kuò)散效應(yīng)(降阻劑通過土壤縫隙滲透

92、到土壤里去)。這樣，降阻劑成為一個(gè)最好的媒介，降低了接地體與土壤的接觸電阻。</p><p>　　4.5.3降阻劑增大了金屬接地體的尺寸，降低了接地體電阻</p><p>　　根據(jù)接地電阻的定義，半球電極和棒電極的接地電阻：</p><p><b>　?。?.2） </b></p><p><b>　?。?.3

93、）</b></p><p>　　式(4.2)和(4.3)中R1、R2為半球和棒極的接地電阻(Ω)；為土壤電阻率(Ω·m)；r為半球電極的半徑(m)；L為電阻埋在地中的長度(m)；d為棒電極直徑 (m)。</p><p>　　顯然，對于一定的土質(zhì)，土壤電阻率值是一定的。要降低接地電阻的數(shù)值，只有增大電極的幾何尺寸。</p><p>　　綜上所述，

94、降阻劑的功能是在接地體周圍形成一個(gè)變化平緩的低電阻區(qū)域。</p><p>　　4.5.4影響土壤腐蝕性的因素</p><p>　　影響土壤腐蝕性的因素有:酸性、氧(空隙度)、含水量、電阻率、含鹽量、雜散電流和細(xì)菌的作用等。</p><p>　　降阻劑能降低腐蝕速率，除了防腐材料的作用外，主要控制腐蝕的環(huán)境，對上述諸多因素均有不同程度的改善作用。</p>

95、<p>　　4.5.5降阻劑的選擇</p><p><b>　　（1）降阻特性</b></p><p>　　使用降阻劑的目的，要求降阻劑有較低的電阻率?！稌盒屑夹g(shù)條件》規(guī)定:在室溫(25士15℃)下降阻劑在工頻小電流下的電阻率應(yīng)小于50Ω·m，這對于土壤電阻率里100Qm的地區(qū)來說已經(jīng)足夠，但對于土壤電阻率薈500m的地區(qū)或因地域面積限制而需使用

96、降阻劑時(shí)，應(yīng)要求降阻劑有更低于的電阻率(如接近10m)，才能有效地降低地網(wǎng)接地電阻。因此建議采用降阻劑的電阻率比土壤電阻率小20倍以上。為了擴(kuò)大敷設(shè)降阻劑時(shí)的滲透半徑，要求粒度愈小愈好，一般要求降阻劑粉末能通過200目篩孔，降阻劑粉末中更不允許有結(jié)塊和粗顆粒存在。</p><p>　　（2）降阻劑的腐蝕性</p><p>　　降阻劑的使用應(yīng)對金屬接地極無腐蝕性，暫行技術(shù)條件規(guī)定的試驗(yàn)室的試

97、塊試驗(yàn)中表面腐蝕率應(yīng)不大于0.03mm/年，在埋地的電極腐蝕試驗(yàn)中腐蝕應(yīng)不大于0.05mm/年，這一性能非常重要。在用戶作此試驗(yàn)不方便的情況下注意到以下兩點(diǎn)，腐蝕性即是較弱的：</p><p>　　第一，降阻劑漿料的PH值應(yīng)在8~2的范圍內(nèi)，降阻劑即呈弱堿性；</p><p>　　第二，降阻劑漿料在24小時(shí)內(nèi)應(yīng)完全凝固。從化學(xué)角度看，降阻劑如不能凝固，不僅降阻劑會隨地下水流失，電極浸泡在導(dǎo)

98、電漿液中將加速金屬電極的腐蝕，而凝固后的降阻劑將成為金屬電極的固體保護(hù)層，隔離土壤中腐蝕液體的侵入。</p><p>　?。?）降阻劑的穩(wěn)定性</p><p>　　使用降阻劑后，希望地網(wǎng)接地電阻穩(wěn)定，即降阻劑的性能不會隨時(shí)間發(fā)生變化，降阻劑的導(dǎo)電物質(zhì)不會隨地下水的移動(dòng)而流失。這表明穩(wěn)定性和使用降阻劑的壽命緊密相關(guān)。判定降阻劑的穩(wěn)定性，《暫行技術(shù)條件》規(guī)定應(yīng)進(jìn)行失水、冷熱循環(huán)、水浸泡三項(xiàng)理化

99、性能試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)后降阻劑的電阻率為60Ω·m。還應(yīng)通過降阻效果穩(wěn)定性試驗(yàn)，即在地下埋設(shè)2m長水平接地體，在試驗(yàn)期限至少4個(gè)月中，每20天測量一次接地電阻，最大值與平均值之比不得超過1.5。應(yīng)該指出，這里所說地網(wǎng)接地電阻的穩(wěn)定不變性是把由于氣候季節(jié)變化帶來的土壤況變化而引起的接地電阻值的自然變化排除在外的，因此，試驗(yàn)時(shí)需要把使用降阻劑和使用降阻劑兩個(gè)接地體作對比試驗(yàn)。這些試驗(yàn)工作對用戶來說可能有困難，但以下兩點(diǎn)是容易做到而又很

100、重要的: ①凝固性的好壞。觀察測試降阻劑電阻率的試塊凝固情況，在24小時(shí)內(nèi)是否能完全凝結(jié)為固體，其強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到純水泥塊的50%以上。因?yàn)榻底鑴┑哪绦阅芎镁鸵馕吨诘叵滤鲃?dòng)時(shí)降阻劑中的導(dǎo)電物質(zhì)不易隨地下水流失，穩(wěn)定性也較好，反之則穩(wěn)定性不好且降阻劑的壽命也不長。②作水浸泡試驗(yàn)。把測試的降阻劑試塊浸泡在水中，每天換</p><p>　　4.5.6 降阻劑的不足之處</p>

101、<p>　　降阻劑在實(shí)際的工程應(yīng)用中確實(shí)也存在有一系列的問題，比如降阻劑的腐蝕性問題，降阻效果問題，降阻穩(wěn)定性問題，以及對地下水資源的污染問題。在選擇使用降阻劑時(shí)應(yīng)注意如下指標(biāo)：</p><p>　　（1）降阻劑的電阻率，要想獲得理想的降阻效果，首先降阻劑本身的電阻率值要小。用戶在選擇降阻劑時(shí)首先要考慮的就是降阻劑自身的標(biāo)稱電阻率，一般情況下，降阻劑自身的標(biāo)稱電阻率越小越好；</p>&l

102、t;p>　　（2）降阻劑對鋼接地體的腐蝕率，降阻劑對鋼接地體的腐蝕率要低，一些降阻劑對鋼接地體有腐蝕作用，但也有一些降阻劑對鋼接地體有防腐保護(hù)作用。降阻劑是否具有防腐作用，一般要看其對鋼接地體的平均年腐蝕率是否低于當(dāng)?shù)赝寥缹︿摻拥伢w的腐蝕率，一般土壤對鋼接地體的平均年腐蝕率為:扁鋼為0.05～0.2mm/a；圓鋼為0.07～0.3mm/a。如果降阻劑對鋼接地體的腐蝕率低于當(dāng)?shù)赝寥缹︿摻拥伢w的腐蝕率就認(rèn)為降阻劑對鋼接地體具有防腐作用

103、；否則就認(rèn)為具有腐蝕作用；</p><p>　?。?）降阻劑的穩(wěn)定性和長效性，我們希望接地裝置的接地電阻一直穩(wěn)定在某個(gè)值以下，不希望其經(jīng)常變化，而某些降阻劑的降阻效果會隨土壤干濕度的變化而變化，特別是一些無機(jī)降阻劑，離子類降阻劑，一旦缺水就會析出顆粒狀的晶體，失去導(dǎo)電特性，還有一些靠非電解質(zhì)導(dǎo)電粉末的降阻劑，或固體降阻劑，導(dǎo)電水泥等，其降阻效果受土壤干濕度的影響也較大。另外，有些降阻劑雖然具有較強(qiáng)的滲透性、護(hù)散性

104、，在短期內(nèi)降阻效果好，但容易隨水分而流失，隨著時(shí)間的推移逐漸失去其降阻效果，甚至失效，使接地電阻回升，這是我們特別應(yīng)該注意的；</p><p>　?。?）對環(huán)境有無污染，選擇降阻劑時(shí)一定要選無污染，無毒性，使用安全的降阻劑，對降阻劑要看其組分，要查有無環(huán)保部門的檢測報(bào)告；</p><p>　?。?）使用是否方便，價(jià)格是否合理，降阻劑的使用，特別是在山區(qū)送電線路桿塔接地使用時(shí)，應(yīng)便于操作，方

105、法簡單，最后才是價(jià)格問題，要做綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，即要滿足性能上的要求，又要價(jià)格合理、經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　4.5.7 降阻劑的使用注意事項(xiàng)</p><p>　　在降阻劑的使用上要特別注意：</p><p>　　（1）小型接地裝置，降阻劑用在小型接地裝置的降阻效果是非常有效的，如35kV及以下的變電所接地，送電線路桿塔接地，避雷針接地和微波信站的接地，使用降阻

106、劑進(jìn)行降阻是非常有效的，選用合適的降阻劑后，應(yīng)嚴(yán)把施工工藝關(guān)，關(guān)鍵是要通過合理的設(shè)計(jì)，并按要求施工。</p><p>　?。?）大中型接地裝置，大、中型接地裝置由于其相互屏蔽作用，在接地網(wǎng)內(nèi)部施加降阻劑效果并不明顯，這時(shí)要結(jié)合合理的設(shè)計(jì)和施工來體現(xiàn)降阻劑的降阻效果，把降阻劑用在接地網(wǎng)四周，外延接地，及深井式接地。對發(fā)電廠、變電站網(wǎng)狀接地體可采用不等量施加降阻劑法.即在地網(wǎng)四周和內(nèi)部每隔一定的網(wǎng)格加大施加劑量.這樣