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35KV变电站辅助接地措施分析与运用 中图分类号：F294 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2014）10-000-02 下载 摘 要 少数新建35KV变电站的接地电阻达不到技术要求，为满足变电站投运后的安全运行，需要采取辅助接地的方法进行改善，其中深井接地极和离子电解降阻接地极得到了广泛的应用，此处对此两种接地设施的设计理论及实际应用做一简要讨论。 关键词 辅助接地 深井接地极 电解离子接地极 一、前言 近年来国家下达了不少35KV输变电工程项目的投资计划，这些项目大多数采用了标准设计管理模式，为设计工作的标准、高效创造了条件，但同时也会存在一些问题，其中变电站的地址因用地条件限制而存在特殊的地质条件，如岩石地基、卵石地基等，电阻率高达2000?m以上，35kV变电站的工作和保护接地电阻一般要求不高于4，按照标准设计，通常在站内设置镀锌接地桩和镀锌扁铁连成接的水平接地网，在高电阻率地基条件下往往达不到要求，同时因地基坚硬，接地桩打入地中的施工难度非常大，因此需要在具体实施过程中采取纵向或者水平延伸的辅助接地的方法进行完善，以满足变电站投运后的安全运行。 二、深井接地极和电解离子降阻接地极的基本设计理论 （一）深井接地极 深井接地极是指首先通过深井钻孔，然后将设计深度等长的垂直接地极置入孔中，采用低电阻率材料填充空隙，最后达到高效降低接地电阻目的一种垂直接地体。主要有通过常规深井接地、深井爆破接地、深水井接地三种深井的接地方式来降低接地电阻，这三种深井接地有着不同使用条件和适用范围，常规深井接地适用于中、低电阻率土壤，深井爆破接地适用于高电阻率土壤，深水井接地适用于中、高电阻率土壤，三种深井接地有很强的互补性。下面分析常规的压力灌浆深井接地极接地电阻的理论计算公式。 单口压力灌浆深井接地极接地电阻计算公式为： 式中： -单口压力灌浆深井接地电阻（）； L -单口压力灌浆深井深度（m）； d -单口压力灌浆深井直径（m）； -深井设计深度平均土壤电阻率（?m）； 深井设计深度平均土壤电阻率计算公式为： 式中： -取表层平均土壤电阻率（?m）； -取下层平均土壤电阻率（?m）； H -覆盖层厚度（m）。 从以上计算公式可以得出单口深井接地极的接地电阻与土壤电阻率成正比的关系，与井深和井的直径成反比关系；具体的施工方案，可以按照技术要求先确定接地电阻以及其它已知数据，然后再代入式中计算出井的深度或井的直径，一般是情况是计算井深为主，确定井深和井的直径后再选择合理的施工机械和施工方案。 （二）电解离子降阻接地极 电解离子接地极由先进的陶瓷合金化合物组成，电极外表是紫铜合金，以确保最高导电性能及较长使用寿命，并配以内外两大种类填充剂。经实验证明，土壤电阻率过高的直接原因是因为缺乏自由离子的辅助导电作用。接地导体外部的回填料是以具有强吸水力，强吸附力和阳离子交换性能高的材料为主体，配以长效、降阻、防腐功能强、膨胀系数高不受温度变化影响、耐高电压冲击的多种化学材料为辅料。 电解离子接地极主要用于解决接地导体周围的湿度、离子生成含量、防腐保护等问题，使导体与大地紧密结合，从而降低了电极与土壤的接触电阻，改善了周边土壤的电阻率，有效地增强了雷电以及短路电流导通释放能力。导体内部填充材料含有特制 的电离子化合物，能充分吸收空气中的水分，通过潮解作用，将活性电离子有效释放到土壤中，与土壤及空气中的水分作用，更加促进导体外部缓释降阻，且保持阻值长期稳定。导体内部的化合物，随时间的延长逐步化合成胶质透明状态。利用胶质化合物的导电性能，使整个系统能够长期处于离子交换的状态中，从而构成了理想的电解离子接地系统。导体内的缓释填充剂埋设后，接地电阻会逐渐下降，半年至一年内达到稳定值，埋设缓释过程可以长达50年。 电解离子电极接地电阻计算公式通常为： 式中：R -接地电阻（） R0 -现有接地网接地电阻（） R1 -单根离子接地极的接地电阻（） n -接地极数量（根） K -离子系统接地效率（1.2-1.6） 此公式既可以应用于总接地电阻要求值已知、单根接地极的接地电阻已知、现有接地网接地电阻已知、离子系统接地效率已确定，求出接地极的数量的情况；也可以应用于总接地电阻要求值已知、接地极数量要求已知、现有接地网接地电阻已知、离子系统接地效率已确定，求出单根接地极的的接地电阻，便于对厂家的产品进行选择。前者的意义在于接地极产品定型，可选择规格不多，但现场场地条件比较宽裕的情况，而后者则多用于现场条件受限制，着重接地极本身的性能的适应性的选择。综合来看，后者的实用性意义更大一些。 三、工程实际应用范例 文山供电局新建35kV八道哨变电站接地工程比较典型，站址多岩石地基，变电站土壤电阻率为1884?m；季节系数1，所以该变电站计算采用的电阻率为18841=1884（?m）。 原设计站内铺设水平地网后的变电站的理论接地电阻值：25 技术要求：变电站土壤电阻率值=1884?m条件下，将变电站接地地网电阻降到R4。 依据以上现状，本设计因站内面积小，站外多为岩石区域条件恶劣，土壤电阻站较高，拟采用站外打井加离子接地极复合电阻方案 ： 井内埋设50mm5mm80m热镀锌钢管做垂直接地体，单井深度80m，电解离子接地极以及离子换土料采用MEN型，使用-406mm热镀锌扁钢做接地连接导体，将深井垂直接地体以及离子接地体与原接地网水平接地体焊接，并在焊接部位做防腐处理，接地连接导体埋深0.8m；此方案中考虑做外引接地措施，外引距离以施工实际施工情况来定。 应用以上两种方法进行设计计算： （一）压力灌浆深井降阻工程设计计算 由地质报告分析知，深度越深土壤电阻率越大，因此设计外引1孔深80m压力灌浆接地深井可保证该变电站工频接地电阻长期稳定： 表层土壤电阻率 取实测平均土壤电阻率1884?m 考虑季节系数1.0、因此表层土壤电阻率 =18841=1884 ?m 下层土壤电阻率 估算平均土壤电阻率2100?m 考虑季节系数1.0、；因此下层土壤电阻率 =21001=2100 ?m 1）根据公式 计算出80米深平均土壤电阻率 =2103?m 单口压力灌浆深井的接地电阻 =36.69 2）站内水平接地网与压力灌浆深井外引并联后的接地电阻计算如下： =14.925 不符合要求 所以还需再考虑增加添加电解离子接地极进一步降低综合接地电阻。 （二）电解离子接地极数量计算 本工程事先已经确定使用长度为3m的离子接地极，故根据公式： 计算接地极数量： =18 注：R -接地电阻4 R0 -现有接地网接地电阻14.925 R1 -单根离子接地极的接地电阻0.08 K -离子系统接地效率0.75 根据上述公式计算， n值为18根。 四、结论 深井接地极和电解离子降阻接地极的设计理念充分考虑了地下水层的分布和深度对接地网工频接地电阻的影响，较易施工，并能有效降低接地网工频接地电阻，设计的计算符合DL/T621-1997交流电气装置的接地标准及IEEE Std 80-2000交流变电站安全接地导则的规定，设计误差较小，所使用的设计计算方法在实际工程应用中得到证