变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。调查表明，我国曾发生多起由于接地系统的接地电阻未达到要求所导致的事故或事故的扩大，这种事故不仅经济损失巨大，而且对社会造成更严重的间接经济损失。据统计，我国发生的由于接地系统引起的事故损失每次都在数百到数千万元，由此产生的间接经济损失则更大。
1 降低接地电阻的基本思路
影响接地网接地电阻的因素归结起来主要有两方面。第一是土壤的电阻率，如果土壤电阻率很低，则接地电阻会很低；其次是接地网的规模，这又包括接地网横向的占地面积和接地网纵向的跨越深度。由此降低接地网的接地电阻的思路可以归结为三类，第一是改变土壤电阻率，第二是扩大接地网占地面积，第三是增加接地网纵向跨越深度。目前的接地网降阻问题均可以从以上三类思路中寻找解决措施。
2 改变土壤电阻率的降阻方法
2.1降阻剂
降阻剂一方面降低了接地极和土壤之间的接触电阻，另一方面相当于增大了接地极的直径，减小了散流电阻。降阻剂降低接地电阻的另一个原理是具有很强的渗透能，在接地极周围形成了一个渗透了降阻剂的区域，可以在接地装置周围较大范围内改善土壤的散流性能，降低散流电阻。但接地降阻剂必须满足多方面的要求，如安全性、良导电性、低腐蚀性、操作简便性等。
2.2局部换土
土壤电阻率的高低直接影响接地电阻的大小。对于某些位于高土壤电阻率地区的接地装置，如果采用其它方法降阻困难，可以采用局部换土的方法。用土壤电阻率较低的土壤或接地降阻剂来更换接地装置周围的高电阻率土壤，以获得较低的接地电阻。这种方法的使用必须从技术经济上作全面的比较，避免造成经济上的浪费。
2.3电解离子接地系统和接地模块
电解离子接地系统的特点是将某种陶瓷合金化合物（固体）装入有孔的铜管或铜合金管中，由于管内含有电解离子化合物，每根铜管就变成一个电解离子接地极。当铜管埋入地下时，通过铜管呼吸孔，电解离子化合物吸收水分，发生潮解，将活性电解离子通过管孔有效地释放到周围土壤中。由于铜管不断释放活性电解离子，不但能降低周围土壤的电阻率，还可以较长时间的保持土壤的电阻率，起到长效的作用。
3 扩大接地网横向占地面积的降阻方法
3.1扩大变电站接地网的面积
均匀土壤下变电站的接地电阻与接地网面积的平方根成反比，地面积越大，其接地电阻也就越低。无疑增大变电站接地网的面积是降低其接地电阻的一种行之有效的方法。但此方法只能因地而异。对于一些建在山区的变电站无法扩大其接地网面积，另外对于一些建在市区内的变电站，采用扩大变电站接地网面积的方法不但技术经济上不合算，同时也难于找到合适的场地来扩大接地网面积。
3.2引外接地
引外接地是指将变电站主接地网与主接地网区域以外某一低土壤电阻率区域敷设的辅助接地网相连的方法，以达到降低整个接地系统接地电阻的目的。应当注意，在变电站和远处接地设备之间存在显著的电位差，特别是在雷电等高频冲击作用时电位差将更大。应确保主接地网与引外接地有多根接地导体连接。
3.3利用自然接地
自然接地包括周边建筑物的钢筋混凝土的钢骨架，水电站进水口拦污栅、闸门及引水管等。对于这些自然接地，由于它们本身具有较低的接地电阻，因此在设计变电站接地网时应充分考虑利用这些自然接地极与主网相连，以达到降低接地网接地电阻的目的，特别是在水电站，利用自然接地的降阻效果相当明显，并且不需要增加多少投资。
4 增加接地网纵向跨越深度的降阻方法
4.1增加接地网的埋设深度
埋设深度指水平接地网埋设处到地面的距离。在接地网其它参数不变的情况下增加接地网的埋深会使接地电阻减小，但其降阻效果不是很明显，这在高土壤电阻率地区更是如此。因此工程中一般不采用这种方法。
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4.2长垂直接地极、爆破和深水井接地
长垂直接地极不受气候、季节条件的影响；除了降阻以外，还可以克服场地窄小的缺点，这在城市和山区是一种行之有效的方法。接地井由于增加接地极的直径（接地棒加上回填低电阻率材料）而能明显降低总体接地电阻。如果接地井与地下水层相连，则将降低接地电阻的季节变化，同时增加电极的通流，而不导致电极过热或使接地井中的回填材料变干。深井接地必须配合使用低电阻率材料才能取得较低的接地电阻。回填材料可以采用高导电率的粘土（如膨润土）和水组成的泥浆。由于回填材料能从周围环境中吸收湿气，接地井不需要任何维护也不会变干。另外，也可以采用深孔爆破制裂－压力灌降阻剂法来形成一个巨大的低电阻率区域，以达到降阻的目的。
5 不同降阻技术的适用范围及优缺点比较
5.1 降阻剂
最传统的降阻方法就是使用降阻剂，目前在电力系统接地工程应用越来越少。其存在的区域仅在接地体周围，对于大型接地网，仅仅减小接地体附近的土壤的电阻率并不能明显降低接地网的接地电阻。降阻剂最大的作用在于有效减小土壤与接地体之间的接触电阻，便于电流向土壤泄流。因此，在实际工程中，可是使用细土代替降阻剂，以达到减小土壤与接地体之间接触电阻的目的。
5.2局部换土
用土壤电阻率较低的土壤或低电阻率材料来更换接地装置周围高电阻率的土壤，以获得较低的接地电阻。但是如果建设电站的地区在山区或是地质结构属于不易开挖的情况，使用这种方法的难度则会比较高，所以必须从技术经济上作全面的比较，避免造成经济上的浪费。
5.3 电解离子接地系统
使用电解离子接地系统实际上就是改善接地系统周围的土壤电阻率，如果改善的区域比较大，相当于换土。在遍布岩石很难找到低电阻土壤的山区或是地质结构属于不易开挖的地方，使用电解离子接地系统的工程量会比换土小。所以在保证电解离子接地系统长期可靠性的前提下，应当针对实际工程从技术经济上与局部换土作全面的比较，避免造成经济上的浪费。
5.4扩大接地网面积
均匀土壤条件下，接地网的接地电阻与接地网面积的平方根近似成反比，地网面积越大，其接地电阻也就越低。增大地网的面积无疑是降低接地电阻的一种行之有效的方法。扩大地网面积来降低接地电阻的方法只能因地而异。如果周围没有合适的地皮来扩大地网面积，采用扩大变电所地网面积的方法将在技术经济上很不合理。
5.5外引接地
引外接地是指将变电站主接地网向外铺设水平接地带，以达到降低整个接地系统接地电阻的目的。采用引外接地的条件是变电站外的电缆沟、进站道路允许铺设长距离的水平接地带，同时要注意外引水平接地带沿线的跨步电压不超过安全限制，如果超过，则需要额外铺设绝缘层来保证人身安全。
5.6 增加地网埋设深度
在接地网其它参数不变的情况下增加地网的埋深会使接地电阻减小，但其降阻效果不是很明显，这在高土壤电阻率地区更是如此。同时，增加地网埋设深度可以减小跨步电压，但增加了接触电压。因此工程中需要平衡考虑。
5.7长垂直接地极
对于深层土壤电阻率比表层低的变电站，使用长垂直接地极深入到低电阻率土壤可以明显降低接地电阻。但对于深层土壤电阻率高于表层土壤的变电站，长垂直接地极的降阻效果并不明显，对于大面积接地网，降阻效果更差。另外，垂直接地极对季节系数，尤其对于冬季冻土的影响有明显的改善作用，为此可以密集使用2~3米的垂直接地棒。
5.8 深水井接地
在有地下含水层的地方，接地体可能深入穿透水层，降阻效果好。深井接地不受气候、季节条件的影响；深井接地除了降阻以外，还可以克服场地窄小的缺点，这在山区建设水电站时是一种行之有效的方法。但深井接地的一个重要缺点就是深井必须达到一定的深度时才能起到较好的降阻作用。
6.结论
对于高电阻率地区接地系统，各种降低接地电阻的方法都有其应用的特定条件，针对不同地区、不同土壤条件采用不同的方法进行合理的设计，才能在最大程度上降低接地电阻，在技术经济上达到最优。
论文作者:郝俊琦,,柳慧琴
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
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