周伟++裘晓炜
摘 要：变电站的设备耐压水平却直线下降，特别是在遭遇雷击时，很容易造成设备损坏。对变电站的接地设备来说，工频接地电阻的量值是衡量接地装置的主要指标，它可能引起伤亡事故，造成巨大的损失，因而也是现场接地工程中重点管理的技术课题。很多地方泥土电阻率相当高，要使接地装置工频接地电阻降到（R≤2000/I）規定值难度极其大。以下为目前现阶段减小变电站接地网工频接地电阻的几种处理措施，如采取井筒式接地极、采取扩网或水下地网、采取填充电阻率较低物质或减小阻值剂、外引接地极等。
关键词：工频 电阻率 接地
中图分类号：T6；M82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0032-02
按照DL/T621—1997《交流电气装置的接地》规程的6.1.3条表述，在泥土电阻率较高的地域，可通过下列途径减小接地电阻值：（1）当地面下方较深处泥土电阻率较低时，可以采取井筒式接地桩。（2）采用扩网及布设水底地网。（3）添加电阻率较低填充物或减小阻值剂。（4）当配电房和变电所2000m内有较低电阻率的泥土时，可布设外引接地极。
1 井筒式接地极
当地面下方远处有泥土电阻率较低的地质构造时，可以采用井筒式或深钻式接地极。和变电站原有地网构成复合式地网，采取地基层低电阻率的地基层来减小阻值。这是因为变电所接地网接地电流沿着纵向和横向散开来，在匀称电阻率的泥土中呈半圆形等电位面散播，在最大程度上把电流纵向的分量散播开区，将大部分电流引入大地网的深处，使地网更好的吸收雷击或其他电流。
需要利用地层较低泥土电阻率的地层来减小阻值，应多布置一些纵向电极，并且接地极插入下层泥土的长度要尽可能大，井筒式接地极有互相屏蔽的现象存在，布设时要尽可能降低屏蔽效果，接地极大部分情况布设在地网周围，接地极的间隔大小通常应为纵向极长度的2倍。
相当部分的沙质黏土地区，采取人工打轧井筒或机械式井筒的方法进行，井筒可一贯打到低电阻率的基层或地面水层以下25～60m。接地极可以采用扁铁网，也可用钢筋网，一节节的焊接起来插入地层下方井筒内，接着在多口井上方用平面接地体拼接起来组成一个全方位地网，能够达到很好的减小阻值作用
2 扩大地网及设置水底地网
从公用公式R=0.5ρ/√A可得，接地电阻数量值，首先决定于接地网的范围大小及单位体积泥土的电阻率。配电站周围的地质情况扩大地网前一定要对其详细勘探，查明是否有泥土电阻率较低的地方，扩大地网就利用该地方泥土进行。实际实施过程中，没有可直接利用的地质用来扩大接地网是通常会遇到的问题，需要我们具体问题具体分析，结合扩大地网及水平延长的方法优点，来具体操作实行。金华地区某110kV变电站就是采用在站外道路下方预埋10根长300m的水平外延角钢，将最初的1.1Ω降到了0.23Ω，大大改善了变电站的接地阻值。
一般山区的水力发电站所处位置偏僻，范围小并且泥土电阻率大，扩大地网的方法较难实现，这就需要我们适当利用自然接地体如水电站基础管道、主体结构等。水电站大坝或河流敷设水下地网，也不失为一种建立地网的辅助手段。
3 填充电阻率较底物质或减小阻值剂人工改善泥土电阻率
利用电阻率较小的泥土来代替电阻率较高的泥土，这个方法称之为改变泥土电阻率，且相当有效果，缺点在于大型变电站来说由于其巨大的工程量很少采用，主要考虑其经济成本影响。添加减小阻值剂，是目前阶段使用较广泛的方式。通过添加减小阻值剂，主要原理是增加接地体的等效截面积；扩大接触面从而减少接地电阻；减小阻值剂的渗透作用，在于改变接地体周围的泥土电阻率；减小阻值剂具有吸收水分和保持水分的效果，从而地体四周的泥土导电性能大幅改进。以上都是改变泥土电阻率行之有效的方法。
泥土电阻率较高的中小型接地网最适用减小阻值剂，如避雷针杆塔的接地、35kV配电站的接地、小型水力发电站的接地等。大型接地网，往往存在较大的屏蔽作用影响，因而减小阻值效果不好，在平均电压和保持接地电阻的平稳性起到一定的效果。经过多次实践证明外引接地极配合减小阻值剂适用是可以达到较好效果的，屏蔽会大大削弱，我们的减阻效果会更加显著。
当然在使用减小阻值剂时，还有一个关键问题需要考虑，就是腐蚀对接地体的影响。现阶段有些减阻值剂可以获得非常好的减小阻值数值，但无机盐的含量加大是不可避免的，因为无机盐品种繁多对接地体的腐蚀作用也各不相同，这个因素会减少接地网的使用寿命，不久以后接触电阻会迅速增大，加速地网接地效果的减弱，导致电阻快速变大。
4 外引接地极
对于一个工程来说，实施最容易、方便快捷的方式无异于采取外引接地法，也是优先使用的方法。换种角度来讲等效成原有接地网面积的增大，对已经建成的接地网扩大，在泥土电阻率较低的位置，新建一个等面积或更大的外接接地网，最后接地网相互连接后，接地电阻的数值就会明显降低。
4.1 外引接地电阻计算
下面是不同泥土电阻率的两地网连接的接地电阻R的相关理论依据，按式（1）～（3）得结论。
（1）
（2）
（3）
式中，ρ1为旧地网的电阻率（Ω·m）；
ρ2为新地网的电阻率（Ω·m）；
A为地网面积之和（m2）；
A1为旧地网的面积（m2）；
A2为新地网的面积（m2）；
K为屏蔽系数；
R1为旧地网的接地电阻（Ω）。
R2为新地网的接地电阻（Ω）。
4.2 影响外引接地接地电阻大小的因数
4.2.1 外引接地的泥土电阻率
根据公式（1）（2）得，外引接地极的电阻数值和泥土电阻率为正比关系。
4.2.2 外引接地的面积
根据公式（1）（2）得，面积比值关系，减小接地电阻值起着决定性作用。因此，在旧地网外找到电阻率低的场地是关键，并且接地面积不能太小，不然减小电阻效果差。一旦外引地网的面积没有达到预期的量，即使外引地网接地电阻值极小，那么在新旧地网互相连接后，总接地电阻并没有多大的减小，影响使用效果浪费资源。
4.2.3 外引距离和屏蔽系数
假定一旧地网和外引地网相连，S为两地网等效中心间距（m）；D1为旧地网等效直径（m）；D2为外引地网等效直径（m）。
公式（1）（2）换算出，当两地网距离值恒定时，地网之间距离较近部分，屏蔽因素存在，就需要引入屏蔽系数这一概念。屏蔽系数K可以近似用表1计算。
从表1得出，两地网距离越大，K就越小，减小阻值效率越好，当两网中心距超过1.2倍旧地网距离，则效果非常理想。两地网中心距不能过分远，国家规程规定不大于 2000m，由于地球的本身电阻，2000m时便可有0.1Ω左右，当泄入大地短时电流达到40kA，此时电压压降便达到了4kV左右，存在地网电位极不平均的情况。在外引接地极长度大于某一长度时，外引接地极降低不了受雷电等冲击电流引起的冲击接地电阻数值。
5 结语
总而言之，实施工程时，需要运用科学的方法进行判断，根据实际的土质、地形情况，综合分析各种减小接地电阻的方法及评估采用后的效果、经济成本大小及以后运行维护中会遇到的问题，最后决定使用哪种方法或几种方法结合的方式来减小接地电阻。
参考文献
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