降低接地电阻的方法

为了防止电能的浪费、保护人身安全和设备安全等，降低接地电阻是很有必要的，降低接地电阻的方法有很多种，下面是我在网上看到的总结比较全比较常用的方法，不知道有没有和我一样对降低接地电阻的方法存在疑惑的朋友，不管怎么样，大家一起学习一下咯！如果你知道更多的方法，也可以分享啊！共同学习共同进步！1 更换土壤 这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。 2 人工处理土壤(对土壤进行化学处理) 在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。采用食盐，对于不同的土壤其效果也不同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电阻率可减小1/31/2，砂土的电阻率减小3/53/4，砂的电阻率减小7/97/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此，一般来说，是在万不得以的条件下才建议采用。 3 深埋接地极 当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为 100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的 电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。 4 多支外引式接地装置 如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超过100m。 5 利用接地电阻降阻剂 在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。 降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。 6 利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质 充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，与接地网连接起来。当利用水工建筑物做为自然接地体仍不能满足要求，或者利用水工建筑物作为自然接地体有困难时，应优先在就近的水中(河水、池水等)敷设外引(人工)接地装置(水下接地网)，接地装置应敷设在水的流速不大之处或静水中，并要回填一些大石块加以固定。 7 采取伸长水平接地体 结合工程实际运用，经过分析，结果表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于。接地体的有效长度根据土壤电阻率。8 采取污水引入 为了降低接地体周围土壤的电阻率，可将污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管，在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔，使水渗入土壤中。 9 采取深井接地 有条件时还可采用深井接地。用钻机钻孔(也可利用勘探钻孔)，把钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。 在确定降低高土壤电阻率地区接地电阻的具体措施时，应根据当地原有运行经验、气候状况、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分析，通过 技术经济比较来确定，因地制宜地选择合理的方法。这样，既可保障线路、设备的正常运行，又可避免接地装置工程投资过高情况的发生。三种深井接地极的工作原理常规深井接地常规的深井接地极是一种最简单的长垂直接地极，是短垂直接地极在长度方面的一种延伸。根据垂直接地极接地电阻的计算公式式中：R垂直接地极的接地电阻；土壤电阻率；L垂直接地极的长度；d接地极的等效直径。 常规深井接地极主要利用下列因素提高接地电阻的降低效率：a）增加接地极的长度L；b）利用电阻率较低的深层土壤，降低土壤的平均视在电阻率；c）在接地极周围形成低电阻率材料填充区，相当于增大了接地极的等效直径d。深井爆破接地生一定数量的裂缝，贯通岩石中固有的裂隙，将所有与接地极连通的缝隙用低电阻率材料进行机械加压填充，从而改善接地极周围土壤的电阻率分布和散流性能。深井爆破接地极不但可以利用常规深井接地极降阻的有利因素，如利用了电阻率较低的深层土壤和增加了接地极的长度，而且利用人工爆破使地下岩石产生的裂缝，通过填充低电阻率材料，在地下较大范围的岩石内形成一个网状、向外延伸的散流带。从整体看产生了一个低电阻率区域，并加强了接地极与土壤（岩石）的接触，从而大幅度增大接地极的等效直径，改善接地极周围土电阻率分布，以及接地极和土壤的散流性能。深水井接地极深水井接地极是利用自身的结构形成聚积地下水的空间和地下水运动通道，从而改变了接地极周围土壤的地下水分布，人为地增加接地极周围土壤的湿度，降低这部分土壤的电阻率。深水井接地极的降阻作用主要在于充分利用土壤中的地下水，在深水井接地极周围形成一个由远到近、土壤的湿度逐渐增大、土壤电阻率逐渐降低的区域（降低幅度取决于土壤和地下水的类型）；地下水使接地极导体与周围土壤之间的空隙可以得到很好填充，从而降低了接地极与土壤的接触电阻。另外，深水井接地极与常规深井接地极一样，也可以利用电阻率较低的深层土壤、增加垂直接地极的长度等有利于降低接地电阻的因素，使深水井接地极的接地电阻在最不利的情况下也不低于常规深井接地极。3三种深井接地的适用范围常规深井接地常规的深井接地极形成前后并不改变深井以外土壤的结构、电阻率和地下水分布。也就是说，常规深井接地极对土壤的类型、地下水含量没有特殊要求，当位置选定后它的接地电阻取决于接地极的规格和土壤的电阻率。显而易见，当常规的深井接地极用于上层土壤的电阻率很大、土层厚度小于接地极长度、下层土壤的电阻率很小的地区时，它的降低接地电阻的效果很明显。然而，常规的深井接地极在上层土壤的厚度小于接地极长度、下层土壤的电阻率较上层高的地区使用时，它的降低接地电阻的效果较差。因此，从降低接地电阻的效率的角度来说，常规的深井接地极适用于土壤均匀的地区，或上层土壤厚度小而且下层土壤电阻率很小的土壤结构分层的地区；它不适用于上层土壤厚度小于接地极长度、下层土壤电阻率高的地区。常规的深井接地极对土壤的类型、地下水含量没有特殊要求。它适用于土壤均匀的地区，或上层土壤厚度小、下层土壤电阻率很小的土壤结构分层的地区，不适用于上层土壤厚度小于接地极长度、下层土壤电阻率较高的地区。常规深井接地极适用于中、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，三种深井接地方式有很强的互补性。深井爆破接地深井爆破接地极与常规深井接地极的最大区别是：在深井爆破接地极周围形成较大范围的岩石内部裂缝网，填充低电阻率材料后形成一个低电阻率区域。如果爆破或填充后在接地极周围形成的填充区极少甚至没有，这时深井爆破接地极的降阻效果与常规深井接地极基本相同。由此可见，深井爆破接地极的成功与否，很大程度取决于爆破时形成的贯通性裂缝网的大小，因此深井爆破接地极要求土壤在爆破时能够形成较好的裂缝，也就是说要求土壤有一定的硬度。在裂隙较多、土壤干燥或岩石地区，如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区，硬度稍差的各种砂岩、片岩地区，当土壤干燥时它们的电阻率极高，在进行深井爆破时容易形成较稳定的裂缝，所以这些裂缝网用低电阻率材料填充后，形成一个明显的低电阻率区域的散流通道，使接地极有很好的接地降阻作用。因此深井爆破接地是这类地区最好的接地降阻方法，特别是在地下水奇缺、土壤电阻率极高的岩石地区使用，更有其它方法无法比拟的优点。在硬度小的泥土或较松散的石砾土中进行地下爆破时，虽然可以产生较多裂隙，但是这些裂隙不够稳定，形成贯通性裂缝较为困难，能够被加压填充低电阻率材料的比例较低，深井爆破接地极在这些地方的接地降阻率比在土壤硬度大的地方低得多。因而深井爆破接地极不适用于硬度小、松散的土壤。另外，虽然在深井爆破接地极施工时产生较大的贯通性裂缝网，但是这些裂缝最终是被填充，不形成新的地下水通道，即在深井爆破接地极施工前后不改变周围的地下水分布，所以深井爆破接地极对土壤的地下水特性没有特殊要求。深井爆破接地极适用于裂隙较多、土壤干燥或岩石地区，如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区，硬度稍差的各种砂岩、片岩地区，特别是在地下水奇缺、土壤电阻率极高的岩石地区有其它方法无法比拟的优点，但不适用于硬度小、松散的土壤。深水井接地聚集的井水水面越高，潮湿层越大；土壤的透水性越好，潮湿层越厚；潮湿层越大降阻效果越明显；当土壤中的地下水含量极少时，深水井接地极产生的潮湿层很小，甚至没有明显的潮湿层，这时它的接地降阻能力与常规深井接地极基本相同，因此要求在深水井接地极周围的土壤有一定含量的地下水和较好的透水性。深水井接地极适合常年有地表水补充或在接地极到达的深度以内最低限度有少量地下水的地区，如我国南方地区、人口密集地区、周围有河流或水塘的地区。从各类土壤特性可以看到，深水井接地极适用于透水能力强、空隙度特别是孔隙度大的土壤，如粘土、石砾土、松散岩石、砂岩和片岩的土壤。从土壤结构来看，深水井接地极更适用于土壤是分层结构的地区，特别是适用在各层土壤中有一层是明显的含水层或隔水层的地区。如果深水井接地极用于含有承压水层、其它各层的透水性强的地方，则它的接地降阻效果更好。从另一方面看，深水井接地极不适用于在接地极埋设深度以内基本没有地下水或透水性极差的地区，如特别干旱区、密实岩石区等。深水井接地极适用于有一定地下水含量、透水能力强、空隙度大的土壤，更适用于土壤分层结构、在各层土壤中有一层是明显的含水层或隔水层的地区高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现麦杰恒（广东省广电集团有限公司 广州番禺供电分公司，广东 广州511400）摘要：广州番禺110 kV祈福变电站所处地域的土壤电阻率较高，地网电阻值高达1.3。为使地网电阻达到国家标准，首次在国内采用了世界先进的接地系统辅助设计工具CDEG S软件包对祈福变电站接地系统进行了可行性设计论证，并予以实施。最终使地网电阻降到了0.2 以下，确保了设备的安全运行。在此基础上，更纵深考虑了如何使在高土壤电阻率地区的变电站设计和改造工作更加科学合理，为今后在探讨相关工作时提供一套较完整的可行性系统解决方案。 关键词：高电阻率；接地网；长效降阻；设计论证；解决方案；改造 Realization of longacting resistance reduction for grounding system insubstation with high soil resistivity MAI Jieheng(Guangzhou Panyu Power Supply Branch, GPG, Guangzhou 511400, China) Abstract: Due to the high soil resistivity in 110 kV Qifu Substation area of Guangzhou, the grounding system resistance is as high as 1.3. In order to meet t he national resistance standard, an internationally advanced aided design tool f or grounding systems, CDEGS software package, was employed for the first time in China to demonstrate the feasibility of Qifu Substation grounding system. An ap propriate solution is implemented to reduce the resistance to below 0.2，ens ur ing the safe operation of the equipment. On this basis, an indepth discussion i s made on how to further rationalize the design and modification of substations in areas with high soil resistivity, thus providing a relatively complete and fe asible solution for such systems. Key words: high resistivity; ground network; longacting resistance reduction; design and demonstration; solution; modification 广州番禺110 kV祈福变电站于2000年建成运行，位于高土壤电阻率的丘陵地区，是典型的郊区户外敞开式变电站，地网电阻值高达1.3 ，严重威胁着设备安全运行。因此，必须进行工程改造。如何采取有效措施，使高土壤电阻率地区地网的接地电阻符合国家标准的规定，是摆在我们面前的重要课题。我们在参照以往工程设计、研究成果和经验的基础上，深入了解了当今世界接地系统设计的最新进展，综合考虑了现场的地理环境特点，采用当今世界上最先进的辅助设计工具进行了工程分析设计及对方案的充分论证，提供一套较完整的系统解决方案，付诸工程实践，达到了降低地网接地电阻的目的。1、接地系统辅助设计软件包的简介 我们与国内某著名大学电机系合作，首次在国内采用了世界先进的接地系统辅助设计工具CDEGS，对测量数据进行处理，对各种方案进行校核。 CDEGS是加拿大SES公司（Safe Engineering Services & Technologies Ltd）推出的集成工程软件包。CDEGS（current distribution，electromagnetic interference，groun ding and soil structure analysis）是精确接地系统设计分析、电磁干扰分析、交流信号干扰抑制研究等一系列功能模块的集合。CDEGS的核心主要是计算在稳态、故障、雷击和暂态条件下，由地上或地下导体所构成的任意形状网络周围的电磁场分布与导体及地表电位分布。该软件包的总体设计师（亦是SES公司的创始人）FDawalibi是目前国际上知名的接地系统设计分析、电磁干扰研究领域的权威。2、土壤真实电参数的获取 高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现 来自: 第一范文网 2.1现场测量不同测量间距下的土壤视在电阻率：为了得到该地区的土壤分层情况，我们分别于2002年7月、10月到该变电站站址进行了现场测量。我们所采用的是大家所熟知的Wenner方法。测量接线图如图1所示。 由于土壤分层的存在，导致以上测量得到的土壤电阻率并非某一层的真实电阻率，而是综合各种情况时的视在电阻率。测量时，通过改变极间距a，可以得到相应电流电压法的电压Ua与电流Ia数值，并根据测量结果，利用以下公式计算得到相应的视在电阻率：式中：a视在电阻率；a测量间距；Ua电压数值；Ia电流数值。计算可得视在电阻率a（电流电压法）。两次测量的方向不同，季节也不同。结果分别见表1，表2所示。论文由表1和表2我们可以看出，两次测量的结果有比较大的差异。一是由于测量方向不同，第一次引线布置在水塘边，第二次在山上，这样底层电阻率差异比较大；二是由于第一次在夏季测量，第二次在冬季测量。因此两次表层电阻率也有比较大差异。 2.2土壤地质分层结构的分析：根据以上视在电阻率随测量极间距变化的关系，我们利用建立在电磁场散流理论基础 1上的土壤参数计算程序RESAP2对以上数据进行了分析、计算。当用户输入由Wenner, Sch umberger或任意电极布置方法测得的土壤视在电阻或电阻率后，RESAP程序就可给出与测量结果非常接近的土壤分层结构。但是这种计算需要比较深的理论基础以及较多的实际设计经验，因为这一程序需要人工干预才能够得到满意的结果。 表3是由RESAP程序得到的土壤真实电阻率分层情况。表3计算结果可以看出：表层土壤电阻率比较大，中间层土壤电阻率相对较小（这是由于地下水所致），而深层土壤电阻率相对较大（地下岩层起作用）。因此，我们不难发现，如果只是采用水平地网，短路电流的流散存在较大的电阻率层阻挡，适当深度的垂直极会对于降低接地电阻有较好效果。3、接地系统降阻的可行性论证 针对施工现场具体的地形、地质条件，我们选择了几种基本可行的设计方案，分别进行分析计算。分析计算的主要辅助工具是CDEGS软件包中的MALT模块，它被广泛应用于电力系统接地网络分析和非屏蔽金属导体与管道的散流特性的研究。 MALT可以根据电力系统发、变电站，输电线路杆塔附近的土壤特性，建立起均匀的或水平、垂直、半球形的多层土壤结构模型。并以此模型为依据，分析计算出接地电阻、地电位升、接地系统土壤中任意点的电位和接触及跨步电压，以及邻近与主网不连接导体的感应电势分布。 MALT的计算是建立在以下假设基础上的，即：所有的导体是非屏蔽的，相互连接的导体在工频范围内是等电位的。显然，这一假设在我们这里是满足的，由计算结果也可以看出这一点。 根据湖南省电力勘测设计院提供的入地短路电流值约为16 000 A。 3.1原有地网方案论证：原地网水平占地面积约为90 m130 m，按水平地网常规设计对接地电阻进行计算，有关参数为： 水平接地体间距约为6 m；水平接地体采用50 mm5 mm镀锌扁钢；水平接地体埋设深度为0.8 m；地网布置为常规水平网格布置。 经计算（由CDEGS软件包计算论证），接地电阻为1.49。由软件模拟计算的结果比实 际测量的结果1.25要大，主要是因为我们在计算土壤电阻率时的取值是由测量点处电阻率均匀计算所致。 这一电阻率值远不能达到规程中0.5的要求。因此，必须考虑其它设计方案进行降阻。如果仅仅采用增大接地网面积的设计方案，要想降低到规程要求的范围，几乎是不可能的。因此我们考虑向纵深发展的策略。 3.2在站址西侧加垂直极方案论证（无爆破）高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现 来自: 第一范文网 。在不改变现有变电站设计面积的情况下，考虑用加设垂直接地极的措施来降低接 地电阻，方案如下： 水平接地体间距约为8 m；水平接地体采用50 mm5 mm镀锌扁钢；水平接地体埋设深度为0.8 m；垂直接地极采用的镀锌钢管外径为110 mm，深60 m，共8根。计算结果为0.92（由CDEGS软件包计算论证）。 3.3垂直接地极爆破、压灌低电阻率材料相结合的方案论证 ：根据以上计算的结果，我们还得考虑用其它方法来降低接地电阻。我们采用目前比较成熟、有效的方法：钻探深井爆破，加压灌注低电阻率材料3。这样做可以使低电阻率材料紧密包覆接地体并向四周扩散，从而将电流引入较深的地层散流，同时降低接地体与土壤的接触电阻。反映在理论分析上，则可以用其对于垂直接地极的等效直径3的影响来等效，从而起到较好的降阻效果4。方案如下： 水平接地体间距约为8 m；水平接地体采用50 mm5 mm镀锌扁钢；水平接地体埋设深度为0.8 m；垂直接地极采用镀锌等边角钢50 mm50 mm，深50 m，共13根（具体垂直极的位置在地网边沿，基本等间隔布置，并在其中某一侧外延增加4根，以根据现场情况作调整）。计算结果为0.48（由CDEGS软件包计算论证）。 3.4设计论证及风险控制：我们曾于2000年8月22日邀请广东某工程勘察设计院对祈福110 kV变电站地网进行过常规深井接地改造处理，在变电站四周布设8个导电孔，钻孔直径为110 mm，深度60 m，但并没有把电阻降下来。结合以往经验与本站址的具体地质、地形条件，对以上几种方案作技术经济对比分析，我们认为对于解决此地高电阻率情况下的接地问题，可采用结合深井爆破、压灌低电阻率材料综合解决方案。但因其理论计算结果