摘要：文章结合工程实践，提出了变电所接地网设计原则，总结了降低接地电阻的多项措施，对与接地相关的技术问题进行了讨论。

　　关键词：变电所；接地网；接地电阻；土壤电阻率；电位差

　　如果变电所接地设计不合理，可能造成接地系统局部电位超过安全值规定，给运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜人控制保护系统、变电所监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至因此而扩大事故，有时会带来巨大的经济损失和社会影响。同时，由于电力系统的发展扩大，接地短路电流越来越大、所区土壤电阻率越来越大，这就给变电所接地设计和施工造成了困难。针对这些情况，文章就如何作好变电所接地设计，使其达到安全运行的要求进行了探讨。

　　1接地设计

　　1.1设计原则

　　由于变电所各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL／T621-1997《交流电气装置的接地》中第5.1.1条要求及R≤2000／I是非常困难的。现行标准对接地电阻值规定要放宽到5Ω，但是放宽是有附加条件的，这就是需要满足接地标准的相关规定，根据工程的具体条件，在不超过5Ω的某一个范围内都是合格的。这就为我们接地设计和施工增加了灵活性，不必在变电所的接地工程中花费巨额投资，追求0.5Ω的接地电阻值。所以，现行标准并没有降低对接地网整体性的要求，而是对接地网的安全性要求更高更全面了，这就是接地设计必须遵循的原则和运行对接地网的考核要求。

　　1.2接地网型式

　　1.2.1220kV及以下变电所地网

　　接地网的网格布置大多数采用方格网，水平接地带间距通常为5-8m。除了在避雷针(线)和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2．5-3m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。

　　1.2.2500kV变电所地网

　　(1)部分工程仍按220kV变电所同样模式设计地网，采用方格式复合式接地网。

　　(2)另有一些工程采用不等间距网格布置，是以水平接地带为主的地网。不等间距的网格布置尺寸的确定有2种方式：①由接地计算程序输入相关数据计算确定；②根据以往工程经验，在采用不等间距网格布置时，尽量将水平接地带靠近设备，以便缩短设备引下线长度。

　　1.3接地网形式优劣分析

　　1.3.1方格地网

　　方格地网的设计简单，但因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3-4倍，因此，方格地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀，接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下的变电工程中，缺点不太突出。在500kV变电所采用方格网，上述缺点的表现十分明显，建议500kV变电所的接地网不采用方格地网。

　　1.3.2不等间距地网

　　水平接地体采用不等间距布置，即地网中部水平接地带间距大，地网边缘接地带间距小。布置尺寸按接地计算程序计算，根据地网散流的特点，不等间距地网正好弥补了方格地网的缺点。其优越性体现在以下几点：

　　(1)各网孔电势大致相等，各网孔电势与平均值相差不超过5％，最大网孔接触电势比方格网低40％以上。

　　(2)与方格地网比较，大大减少了电位梯度分布不均匀的危险，提高了人身和设备的安全水平；接地导体散流能力的利用较为充分，节约钢材和相应的施工费可达30％-40％。

　　(3)由于不等间距地网布置使人地故障电流密度分布均匀，从而达到降低接地电阻，使地表电位分布均匀，达到了有效降低接触电势与跨步电势的目的。

　　2降低接地电阻措施

　　2.1利用地质钻孔埋设长接地极

　　根据接地理论分析，接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。工程中如需设置长接地极，接地工程费主要体现在打深井上，利用地质勘察钻孔埋设长接地极，施工费可大大节省。但需注意：地网边缘的地质钻孔才可利用；间距不小于接地极长的2倍；钻孔伸人地下含水层。

　　2.2水平接地带换土

　　用换土的方法来降低高土壤电阻率区接地网接地电阻，这是大家公认的有效措施之一。据了解，贵州某220kV变电所，整个所区换土2m深，另外打有一口约200m超深接地井，钢管直径100mm，接地电阻达到0．2Ω，效果非常好，但施工费相当高，其他工程很少采用这种大范围的换土措施。500kV变电所占地面积大，要对整个所区实施换土，是不可能的。通常采用局部换土，即对全部水平接地带或部分水平接地带换土。

　　(1)局部水平接地带换土。贵阳某500kV变电所如全部实施水平接地带换土，需要低电阻率的田园土1万多方，而且找不到合适的取土点，决定采用部分接地带换土的方式。方式是：一条水平带换土，一条水平带采用降阻剂，这样交替使用。所区平整场地时，将地表土也收集起来利用，最后买土不到3000m3，减少了买土和运土费用。

　　(2)全部水平接地带换土。安顺某500kV变电所，土壤电阻率高达2500Ω·m，接地电阻的目标值为1.1Ω。因为没有可以综合利用的自然条件，要达到接地电阻的目标值困难很大，决定采用全部水平接地带换土措施。该所换土量约1万多方田园土，取土壤电阻率50Ω·m，在全所接地尚未完工时测量接地

　　电阻约为1n，已达到了目标值，这是水平接地带换土成功应用的范例。

　　2.3使用降阻剂

　　在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电和发电工程例子都很多。以前，使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。由于降阻剂对接地扁钢有腐蚀性，最近几年使用降阻剂的变电工程很少。

　　2.4利用地下水的降阻作用

　　利用所区地下水和地下含水层来降低接地电阻是非常经济有效的措施。某500kV变电工程，在所区西侧35kV场地边有一个冒泉水的水坑，回填土前，作了一个大约20m2的小地网，距地面约3m，第一次测小地网的接地电阻约3Ω，第4次测量时已有40多天没有下雨了，测得的接地电阻值降到1.4Ω；500kV并联电抗器基础施工时，基础开挖形成一个稀泥塘，深度2m多，在下方作了一个20m2小地网，接地电阻达到稳定时的测量值为1.4Ω；220kV接地网在铺设了2／3时的接地电阻值约为3.3Ω。这是利用地下水降低接地电阻的典型例子。

　　2.5超深井接地

　　采用超深井(井深超过100m)接地来降低接地电阻，在西南地区已有多个工程。由于施工费用高，效果的可预见性差，应用不普遍。云南某500kV变电所，土壤电阻率高达1600Ω·m，在所区四角打超深井，深井超过100m，地下有含水层，接地电阻的测量值小于0.5Ω，效果相当不错。在贵州有4个水电站工程采用深井接地，效果也不错。

　　2.6引外接地

　　当变电所所区附近有低电阻区(水塘、水田、水洼地等)，可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫引外接地。福建某220kV变电所，220kV设备为GIS，整个所区占地面积不大，刚好所区山下有水田，铺设了辅助接地网与所内主网相连，接地电阻未超过0.5Ω，但引外接地需注意：距离不能太远，接地体要深埋，要作好安全保护措施，防止因跨步电位差引起人身触电事故的发生。

　　2.7扩大接地网面积

　　在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可以预见的有效降阻措施。中南地区某500kV变电所成功地利用了这种措施。

　　3相关问题的讨论

　　3.1接地网寿命

　　我国目前接地网材料基本上是用扁钢，埋在地中的扁钢，常因土壤的腐蚀作用而使电气连接性能变坏，使接地电阻增高，安全可靠性降低。因地网腐蚀或发生断裂而引起的事故时有发生。所以，必须考虑腐蚀，对腐蚀性强的土壤尤其要注意。有时需要考虑用铜材，从耐受短路电流能力用材量比较，钢材为铜材的3倍；从接地阻抗比较用材量，则钢材为铜材的8倍，而且铜材的耐腐蚀能力强，铜材比钢材价格贵，但其使用寿命长，这是选择接地网材料时应考虑的。腐蚀与接地的埋设深度有关系，加深埋设深度腐蚀性将减弱，但施工费用会相应增加。

　　变电所的电气设备寿命一般按30年要求，考虑到接地网埋人地中更换相当困难。涉及腐蚀影响接地网的使用年限建议按40-50年考虑。也就是说，地面上的设备即便有些需要更换，地网仍是安全可靠的，可以继续运行。