接地电阻十篇

接地电阻篇1

【关键词】土壤电阻率 双层土壤 立体（复合）接地网

1 导言

目前，在石油化工行业电气专业设计工作中，设计人对土壤电阻率对接地网接地电阻的重视程度不足，一方面，在设计前收集资料时，不注意或是收集不到建设单位当地的土壤电阻率，另一方面设计人员在设计接地网时，并未计算过其所设计的接地网的接地电阻能达到一个什么样的程度，而是通过对比周边工程及以往常规的做法，凭借经验以模式化的方式来进行设计，仅是要求接地网接地电阻达到10欧姆或4欧姆。对于大部分的工程满足要求不代表对所有的工程都适用。对所设计的接地网是否能够达到此要求没有一个可以支撑其设计方案的计算，仅依靠经验判断未免有些经不起质疑。

为了能够对未来设计接地网时能够对其接地电阻有一个预估，对土壤电阻率等参数对接地电阻影响能有一个衡量数据，特搜集了一些接地电阻计算方法的素材，经过一阶段的学习，同时为了说明问题，结合实际项目中的一个接地图来做了一个模型，对计算方法及结果进行了分析，并根据此计算简单谈一谈对公式及数据的理解和认识。

2 公式的选取

首先考虑采用针对双层土壤中接地网接地电阻的计算方法。在接地电阻的计算中，土壤的类型、含水量、温度、溶解在土壤中的水中化合物的种类和浓度、土壤颗粒大小以及颗粒大小的分布、密集性和压力、电晕等均能构影响到土壤的电阻率。而在实际工程中，埋在地下的接地体并非处于一个单一均匀的土壤里，随着深度的不同，土壤也会有所差别。

其次根据实际工程的常用做法，采用立体（复合）接地网的接地电阻计算公式。平面接地网向地层深处扩散故障电流的能力有其局限性，而增加长垂直接地极形成的立体接地网，可有效地利用垂直接地极在底层深处沿水平和垂直两个方向扩散故障电流。可以有效地降低主接地电网的接地电阻，还可以有效地改善垂直接地极顶层上面平面接地网的电位分布。目前项目中大部分接地网都是水平接地体和垂直接地体相互连接，组成了立体的接地网。

3 计算模型

图1中建筑物根据其功能对接地网接地电阻的要求是4Ω。其周边接地网的长为La=52.75m，宽为Lc=18m，接地网四角设接地检查井（带接地极），接地极共n=20根，分布于接地网周边，每根长l=2.5m，其直径为d=0.02m，分布于周边接地网上，接地网埋深h=0.8m。假设为在地下H=1.2m处土壤开始改变，即水平接地体与垂直接地体的上半部分处于某一种土壤中（假设为黏土，根据参考文献[2]中的数据，其土壤电阻率按照50Ω・m来考虑）。1.2m以下是与另一种土壤类型接触的垂直接地体的下半部分，分不同的情况，其电阻率分别考虑70Ω・m（模拟土壤含沙石较少的情况），400Ω・m（模拟多石土壤的情况），1500Ω・m（模拟砂、沙砾类型土壤的情况）。

4 计算过程

以上各参数代入计算公式，得到计算结果为：

当下层土壤电阻率为70Ω・m时，接地网接地电阻0.91Ω。

当下层土壤电阻率为400Ω・m时，接地网接地电阻3.69Ω。

当下层土壤电阻率为1500Ω・m时，接地网接地电阻9.49Ω。

5 公式及结果的分析

从数据中来分析。随着下层土壤电阻率的升高，接地网接地电阻从0.91Ω，3.69Ω到9.49Ω也在升高。最低的数值为0.91Ω，已经超出本工程的要求。但是从中可以看出在某些对接地电阻要求很高（如1Ω）的工程上，只有土壤条件非常好的情况下，简单接地网才可以满足要求，地质情况较差时简单的接地网想要满足1Ω的接地电阻非常困难；其中间的数值为3.69Ω，该数值也能够满足本次工程的要求，但是需要引起注意的是计算数据的偏差，如参考文献[1]中作者所述，此计算方法与计算机的计算误差通长都小于10%，我们在实际计算过后，仍然要考虑计入误差之后接地网的接地电阻是否仍然能满足要求（按照10%考虑误差后，接地电阻值为4.06Ω），然而对于400Ω・m以下土壤电阻率的接地网来说，一般情况下石油化工行业所需要的接地网接地电阻值就都能够满足要求了，偏差也不会太大，即使出现一些偏差，现场可以通过增加几根接地极、多埋几根接地线，再或者添加一些降阻剂等简单方法来处理；本次模拟计算中，得到的最大数值为9.49Ω，该数值已经不能满足本次工程的要求，在实际中需要通过综合多种方法来解决，而我们在设计中，遇到类此情况则需要考虑多设几组接地极，接地网布的大一些、密一些，还要考虑大量的降阻剂等方式，甚至更换土壤等方法。总之，对接地电阻要求较高的情况下，简单的接地网已不适用于高电阻率的土壤。

另外，在石油化工行业，除了变配电所、机柜间等单元要求接地电阻达到4欧姆以外，其余如装置区等要求接地电阻达到10欧姆即可，所以在工程中若非遇到极恶劣的地质情况或特殊接地电阻的要求，我们所做的设计虽未经过详细算，也是能够满足的。

6 结论

从本次计算中可以看出不同类型土壤（不同土壤电阻率）对接地网接地电阻的影响，在设计中，在不同电阻率的土壤情况下，可以参考本次分析，估计出接地网的设计难度，从而避免设计结果与实际情况差距太过巨大，导致现场无法处理的情况。而且设计前收集资料时，也应该尽可能的详细了解施工现场土壤的电阻率情况，以便对所做的工程更加了解，避免模式化的设计可能导致的错误。

参考文献

[1]王洪泽.计算双层土壤中接地体和接地网电阻的16个新公式[J].广西电力工程，1998（03）.

[2]工业与民用配电设计手册（第三版）.

接地电阻篇2

[关键词] 接地网；接地电阻；防雷；短路电流

中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：

接地技术是一项传统的基础及建筑工程技术，在电力系统电气装置中，接地工作的质量关系到人员安全，电气设备的安全及满足系统正常运行的稳定。地网承担了雷电流泄流，以及系统短路电流的安全排放，是一项综合防雷工程的基础，因此，地网的设计和接地电阻的计算是发电厂和变电站设计时重要的环节；近年来随着电力工业的飞速发展及电子信息化技术的迅猛发展，系统的容量大量增大及电子产品的功能多样化，对接地系统的接地电阻的稳定性及接地系统使用寿命提出更高更复杂的要求.

1 接地系统设计的要求

电厂的安全运行的年限内，接地电阻值满足要求，接地系统可靠稳定工作；从安全的角度：1） 电气连通，在正常及事故时都能与接地网连通，形成良好的导电通道，起到均压和泄流作用；2） 满足短路时热稳定的要求；3） 接地导体能够承受机械外力及环境气候所产生的应力。

2 接地设计的要点

1）根据项目的要求确定接地设计的原则：根据地网的类型、目的，接地要求进行设计。用于防雷接地的地网，其接地线长度应满足Le≤2姨p ；主要用于短路电流的泄流保护的地网不受上述限制，在高土壤接地电阻地区可以在2 公里范围内增设外引接地体或打接地井；特殊要求地网应独立（如烟囱、冷却塔），属于第一类防雷建筑物的防直击雷接地网要求独立于建筑物接地。2） 勘测现场：充分收集有关资料，进行现场勘查。掌握现场地形、地貌，水文、气象、地质结构、矿藏等，实测相关情况土壤电阻率。可供利用的自然接地体的情况及接地电阻值。3） 确定地网的结构，在一般情况下使用共用接地网，根据项目现场条件宜优先考虑环形接地网，地网均压网格根据项目现场实际合理设置。4） 确定地网的材质，地网材质应符合相关规范。一般情况下使用镀锌钢管作为垂直接地极，镀锌扁钢作为水平接地体。在地质条件特殊的地区可使用复合材料接地装置（有的还需加特殊的降阻剂），因为复合材料具有很多金属的特性，在发生各种反应时可以相互补充，达到接地性能的稳定，使用寿命长，从长远考虑经济性好。5） 选择合适的地网连结方式：在地下的连结点，尽可能采用放热焊接。放热焊接，温度高，焊接接头载流能力大于导线的载流能力，在相同条件下，可以节约材料，且连接器能经受多浪涌电流的冲击而不退化，应用范围广泛，且可使用于不同材质。钎焊连接，容易发生虚焊和漏焊，不利于系统的稳定。夹具连接，冷压连接和夹具连接随连接处的腐蚀容易松脱。6） 接地设计的理论计算：在地网接地电阻的理论推算，使用国际标准或国标、部标中推出的公式，在计算中由于特殊环境或特殊技术而找不到相关规范，可参考技术部门或企业提供的计算方法，但要仔细核实其可靠程度，留有设计余量。7） 根据需要及项目方要求进行校验。包括接地电阻值，跨步电压、接触电势，材质的热稳定校验等。

3 接地电阻

3.1接地电阻 就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。

3.2 测量接地地阻的要求

（1）接地电阻的测量工作有时在野外进行，因此，测量仪表应坚固可靠，机内自带电源，重量轻、体积小，并对恶劣环境有较强的适应能力。

（2）大于20dB以上的抗干扰能力，能防止土壤中的杂散电流或电磁感应的干扰。

（3）仪表应具有大于500kW的输入阻抗，以便减少因辅助极棒探针和土壤间接触电阻引起的测量误差。

（4）仪表内测量信号的频率应在25Hz～1kHz之间，测量信号频率太低和太高易产生极化影响，或测试极棒引线间感应作用的增加，使引线间电感或电容的作用，造成较大的测量误差，即布极误差。

（5）在耗电量允许的情况下，应尽量提高测试电流，较大的测试电流有利于提高仪表的抗干扰性能。

（6）仪表应操作简单，读数最好是数字显示，以减少读数误差。

4 接地电阻的计算

4.1 定义

接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和成为接地装置的接地电阻。接地电阻大小等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中的电流的比值。接地电流分工频电流和冲击电流，因此接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻。

4.2 对发电厂或变电站接地电阻的计算

发电厂（或变电站） 的接地电阻可以理解为是整个厂区水平接地体的接地电阻值和垂直的接地体得电阻的总和。

对一个任意形状的厂区总的接地电阻（即人工接地极工频接地电阻） 的计算:

式中：

Rn———任意形状边缘闭合接地网的接地电阻；

Re———等值方形接地网的接地电阻，Ω；

S———接地网的总面积，m2；

d———水平接地极的直径或等效直径，m；

h———水平接地极的埋设深度，m；

L0———接地网的外缘边线总长度，m；

L———水平接地极的总长度，m。

2） 单个垂直接地极的接地电阻计算：

当l>>d 时

式中：

Rv———垂直接地极的接地电阻，Ω；

ρ———土壤电阻率，Ω·m；

l———垂直接地极的长度；

d———接地极用圆钢时，圆钢的直径，m （当用其他型钢材料时，其等效直径应按下列公式计算，钢管d=d1；扁钢，d=b/2（b 为扁钢的宽度）；等边角钢，d=0.84b （一侧的宽度）；不等边角钢，d=0.71（b1，b2 分别为角钢的两边的宽度）

不同形状水平接地极的接地极电阻计算：

式中：

Rh———水平接地极的接地电阻，Ω；

L———水平接地极的总长度，m。

h———水平接地极的埋设深度，m；

d———水平接地极的直径或等效直径，m；

A———水平接地极的形状系数。

4.3 由公式（1）、（2） 和（3） 我们可以求出垂直接地极的数量n———为垂直接地极的数量。

5 结语：

以上是对普通的接地体接地电阻的计算，对于地质情况特殊的发电厂及变电站厂区的接地电阻，当普通的接地材料不能满足要求时，当应用特殊的接地材料时，可利用相关规范计算出水平接地体的接地电阻和垂直接地体接地电阻从而得出厂区的总的接地电阻。变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方面是站区面积不断减少，特别是城市规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。对接地网设计与施工必须予以高度重视。高土壤电阻率地区的变电站，应根据其地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理，最终实现降低接地电阻的目的。

参考文献

［1］DL/T621-1997,交流电气装置的接地［S］.北京:中国电力出版社，1998

［2］庄义国.变电站深井接地法降低接地电阻探讨.电气技术,2006年第10 期

［3］曾嵘，何金良，吴维韩，高延庆.变电站接地系统中垂直接地极作用分析.中国电力,2000 年5 月，第33 卷第5 期

［4］尹浩柳,崔翔,赵志斌.池塘对附近变电站接地电阻影响的分析.高电压技术,第32 卷第1期,2006 年1 月

［5］唐世宇,莫文强,周艳玲.高土壤电阻率地区变电站接地处理.高电压技术,第32 卷第3 期,2006 年3 月

［6］王东生.关于降低变电站接地电阻的实际应用研究.广西气象,第27 卷增刊II,2006 年12 月

接地电阻篇3

关键词：核电工程大型接地网接地电阻测试

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

核电工程防雷接地系统设计主要用于提供全厂的等电位，以限制危险的电势差和电磁干扰，保护人生和电仪设备的安全，防止直流、工频电流、雷击电流的冲击。接地网覆盖整个核电厂厂区，通过地下多根裸铜缆全部连接在一起，形成一张巨大的等电位地下接地网。

1. 地下接地网的构成

核电工程地下接地网按区域一般可以分为：核岛区域、常规岛区域、BOP区域的防雷接地网。按安装标高一般可以分为：深埋接地网、浅埋接地网。深埋接地导体埋设在建筑基础下面，即在较深的地下形成的水平接地网络；浅埋接地导体是在厂区各建筑物之间以及BOP各子项一圈的地下接地铜缆。

2. 核电工程接地网特殊性

核电厂仪控系统需完全屏蔽干扰的信号，系统接地要求高，电气高压系统短路电流大，因此需设计专门的深埋接地网。核电工程深埋接地网一般设置在占地面积较大、基础较深或其内装有高压电气设备的建筑物基础平面以下，用于在基础处形成等电位地下网络，并能把电气故障或雷电产生的接地电流导入地下，保证设备和人生安全。核岛厂房，常规岛厂房，联合泵房、主变、辅变、GIS区域均设计深埋接地网。

3. 接地网的接地电阻测试

3.1接地电阻的要求

针对大接地电流系统，《交流电气装置的接地设计规范GB50065-2011》明确规定接地网接地电阻满足R≤2000/IG，其中R是季节变化的最大接地阻抗，IG是计算用经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值。该标准无法达到时，可以通过技术经济比较适当增大接地阻抗，根据RCC-E 93版中法国电网设计的最大故障电流是63KA，按此数据则接地阻抗应满足R≤0.0317欧姆，。根据相关规范，电子设备与防雷接地共用接地极时，接地电阻应小于1欧姆。同时，技术规格书给出的全厂接地网接地电阻应小于0.5欧姆，因此本文建议核电工程接地网接地电阻至少应小于0.5欧姆，且尽可能小。

3.2接地电阻的测量

3.2.1深埋接地网的连通性测试

深埋接地网在混凝土浇筑之前需进行隐蔽验收，除常规外观检查外，还需测量引上点之间的导通连续性。由于在深埋接地施工阶段无法测量接地阻抗，现场采取测量相邻引上点电阻的办法，即任一接地引上点需要与相邻引上点测量电阻，如相同接线形式的引上点电阻相比有异常应查明原因。该方法更有利于及早发现问题，及时整改。

3.2.2接地网实测结果与分析

通过秦山二期工程接地网测量实例，介绍大型接地网接地电阻的测量方法。为提高测量数据的可靠性，秦山二期工程接地网接地电阻测量采用工频法、变频法两种测量方法，通过两种方法测量数据的对比，更加可靠地印证接地网阻值是否满足设计要求。

秦山二期工程整个接地网最大对角线Dm约600米。电流电压测量引线采用等腰夹角30度法进行布线。电流、电压测量导线拉线长度按要求尽可能达到（2～4）Dm。电流线和电压线均采用直线距离约1800米的4mm2单芯多股胶质导线。电流线沿一定方向放线，其末端即为电流极的落点，电压极的放线方向与电流极的放线方向夹角成30度，电压线的末端即为电压点的落点。注入接地网的电流入地点选择500 kV GIS外壳、主变、辅变、核岛接地井。应尽量减小电压桩、电流桩的阻抗，如果必要可浇水降低阻抗。

为提高测量的准确性，在用工频法、变频法测量时，注入接地网电流应尽可能大，但是最大电流峰值不超过50安倍。

测量过程中应注意以下事项：

（1）临时断开附近用接地网和接地零线作回路的单相负荷，如电焊机等。

（2）外引电流极及电压极两处设专人监护，防止有人靠近。

（3）临时电流极接地电阻不大于8Ω，临时电压极接地电阻不大于100Ω。

（4）为不影响正常投用的系统功能，测量过程中应防止发生接地导致地网电位升高，因此测量应安排在晴天进行。

（5）测量过程中禁止操作500kV断路器。

从测量的实际数据得出，秦山二期工程接地网通过工频法和变频法测量的接地电阻相差不大，数据是准确可靠的，满足设计及规范要求。

3.2.3区域接地网测试

核电工程施工周期长，其中220kV备用电源倒送电，500kV主电源倒送电等重大工程节点均需要高压设备带电，涉及子项的接地网接地阻抗必须满足要求，如220kV开关站、500kV开关站等高压配电设备区域的接地电阻在送电之前相关试验时就应进行测量。整体接地网测试得时间显然无法满足进度要求。本文建议可以分区域进行测试，区域接地网测试的方法和整网测试方法一致，测量过程中，一定要注意电压桩和电流桩的地点选择，保证区域接地网的独立性，防止电压桩和电流桩位置存在区域接地网的连通导体，以提高测量的准确性。

3.3 减小接地电阻的措施

核电厂建筑物周围一般都设计有防雷接地井和接地检查井，防雷接地井中设置有三个深度达7m的裸铜缆接地极。如果某一建筑物的接地阻抗不满足要求，可以通过机械钻井，增加垂直接地极的深度，并加降阻剂的方式加以改善。如一个有深埋接地网的建筑物土建施工基本结束以后，经过测试发现接地阻抗达50Ω，接地网引上线与的导通性满足要求，可能是地下基岩关系，接地阻抗无法达标。在比较经济和技术原因后，通过继续钻深防雷接地井爪型接地极，以使接地阻抗满足要求。

4. 结论

在核电工程的建设中，接地网的施工质量和接地电阻关系到电厂运行以后设备和人身的安全。由于核电工程接地网安装周期长，测量过程复杂，因此在核电项目整体完成后，应对整个接地网采用2种以上的方法进行测量，通过数据的对比，以保证测量结果的准确可靠。

参考文献

[1]李景禄，郑瑞臣. 关于接地工程中若干问题的分析和探讨[J]，高电压技术，2006（6）.

接地电阻篇4

关键词：110KV变电站；降阻； 施工

1 ．前言

随着电力系统电压等级的不断提高和系统容量的不断增大，系统接地故障电流也不断增大，为保证电力系统的安全可靠运行，要求接地网的目标电阻值也越来越小（如上海电网规定 110KV 变电所接地电阻要求小于 0.1Ω）。然而，变电所一般都建在山包或其它土壤电阻率较高的地区，此外，市区的变电所也已逐渐向 GIS 发展。 GIS 的占地面积非常小，如何合理采用降阻剂、采用深井压力灌注接地、爆破接地、外引接地、离子型接地电极等措施，使占地面积较小的变电所的接地电阻达到规程要求（接地电阻≤ 2000/Ⅰ），以及如何在地质条件差（如：多石山区或者干旱地区）、土壤电阻率较高的地区，经济有效地降低地网的接地电阻，改善地表电位分布就成为大家非常关心的问题，也是摆在设计工程师面前的重要课题。本文在参阅大量文献资料基础上，结合惠州某 110kV 变电站接地系统的实施，对该领域中的一些热点研究问题进行分析。

2 ．接地电阻

2 .1 接地电阻的估算与测量方法

变电站接地网的接地电阻要满足要求，首先要了解当地包括土壤条件、降水条件在内的诸多因素，针对工程条件，如施工允许面积、工程量等，合理选择接地材料和设计接地网系统，计算接地电阻。接地电阻通常由以下三部分组成： ① 接地装置本身的金属电极电阻； ② 接地装置与土壤之间的接触电阻； ③ 接地装置经土壤向外扩散的流散电阻。对于散流电阻，文献［ l ］给出了一个计算的参考模型。假设接地装置为掩埋在地表面的一个金属半球体，则其散流电阻池为：

（1）

式中： p 。为土壤电阻率， r 1为半球体半径。由式（ l ）可知，除了土壤电阻率，对于不同的电极形状、不同的覆土方式，其散流电阻都会发生变化。文献 [2］采用基于场路结合方法开发的接地网接地参数数值计算软件分析了接地网的接地阴．抗与接地电阻的差异。结果表明，接地电阻的概念只适用于小型接地网；随着接地网占地面积的加大以及土壤电阻率的降低，接地阻抗中感性分量作用越来越大，大型地网应采用接地阻抗设计。接地电阻计算非常复杂，工程应用中通常采用直接测量方法。

接地电阻测量方法常用有三极法、四极法、变频测量法、异频测量法、多电极布置法等。其中多电极布置法是在接地极四周布置多个电流极，以使电流场地面地位分布及测量电阻值更接近于真实值，测量误差更小。在选择变电站接地网接地电阻测量方法时，应综合考虑各方面的影响因素，选取适当的测量方法，并采取措施以减少各个环节的测量误差。

2．2 降低接地电阻的方法

为了降低接地装置的接地电阻，保证电力系统的安全可靠运行，可以从物理和化学两个方面入手进行考虑。

物理方法降阻主要有： ① 更换土壤。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。 ② 深埋接地极。当深处土壤电阻率较低或有水时，可采取该方法来降低接地电阻，尤其是对含砂土壤，效果明显； ③ 伸长水平接地体。如果附近有导电良好土壤、河流和湖泊等可采用该方法，但延伸达到一定长度后，即便再增加接地体长度，接地电阻也不再明显下降； ④ 三维立体接地网；爆破接地；深孔压力灌注。

化学方法降阻主要有：①人工处理土壤。在接地体周围土壤中加入某种化学物质，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。② 使用特殊降阻剂 。将降电阻剂施于金属接地体周围，降阻剂分为化学降阻剂和物理降阻剂，现在广泛接受的是物理降阻剂。 ③ 使用高导活性离子接地单元。

上述每种方法都有其适用的范围，在实际的接地工程中，应根据现场的实际情况，综合采用。在城市中，考虑直接扩大变电站接地网面积往往受站区四周场地的限制，特别是城市户内变电站布点困难，周围常有住宅、公建等设施。此时，可优先考虑深孔压力灌注接地。深孔压力灌注采用深井式垂直伸长接地装置，是在水平地网的基础上向大地纵深寻求扩大接地网面积，在垂直方向加大地网尺寸，与水平接地网相连，形成立体地网。它具有以下 3 个特点： ① 地中深层接地电阻稳定，不受季节变化； ② 散流能力强，特别是对高频雷电流作用明显； ③ 金属材料不易氧化等，故逐渐被广泛应用。

3 ．深孔压力灌注接地

3.1单根垂直接地极

单根垂直接地极插入均匀电阻率的土壤时，其上流过的绝大部分电流分布在直接围绕接地极的土壤层中。因此可以认为每条电流线都是从接地极出发垂直其表面，并在电场的作用下，以半球形向低阻抗土壤中扩散。这样，在接地极四周形成了一散流通道，其散流值取决于该通道的接地电阻值，单根垂直接地极的接地电阻 R 为[34］ :

（2）

式中：ρ为土壤电阻率， Ω•m;L 为垂直接地极长度， m； d为接地极直径，m。

单根接地体采用深孔分层压力灌注法，是在单孔成孔时，现场了解孔中的分层情况和岩石破碎情况，计算出孔隙率，再根据所需接地电阻值考虑所需压力的作用下降阻剂的填充范围。

降阻剂注入接地极时呈液态，具有很强的渗透性，渗透到土壤和岩石的孔隙和裂缝后便凝固成胶状体，并保留在土壤和孔隙中，这就使接地体增加了一束束电阻率很低的被注人土壤周围和岩石孔隙中伸展的根须状连续胶体，就象在接地体四周装上了千百条导电毛刺。接地体依赖这些根须提高了接地体的散流能力，这相当于增大了接地体的有效体积，从而降低了接地体的接地电阻。这种现象被称为“树枝效应”，它不但扩大了散流的广度，还扩大了散流的深度，其范围以单根垂直接地极为中点不等边地向四周扩散。地中的矿物质、地下水和溶洞等低电阻率土壤层均会使接地电阻大大降低，如图 l 所示。

由图 1 可见，若将 dl 范围内电阻率为 p2 的土壤用低电阻率 p1的材料代替，则单个垂直接地极的接地电阻为：

（3）

当 pl «p2 时，式（3）等号右边第一项可忽略不计，则接地电阻为：

（4）

由式（ 2 ）~式（ 4 ）可知，接地电阻减少的百分数为：

（5）

当单一垂直接地极的接地电阻不能满足设计要求时，应采用多个垂直接地极。

图 1 单个垂直接地极的降阻原理

3.2立体接地网

接地网的最大强度产生于垂直接地极顶端，将多个垂直接地极连接起来，便在地的深层处形成半球形散流的接地网，称为立体地网。半球形接地体的接地电阻为 [3-4]：

（6）

在立体地网中，多个垂直接地极穿透了地网中许多不同电阻率的土壤层，因而土壤电阻率不再均匀，且许多个垂直接地极之间也存在着屏蔽效应，所以立体接地网的接地电阻为[6] （7）

式中： Loi 为立体地网的等效半径；Poi为等效土壤电阻率；凡为屏蔽系数。当多个垂直接地极间距大于单个垂直接地极长度的 2 倍时，其屏蔽系数为最小。

3.3 深孔压力灌注接地降阻的原因与特点

为充分利用下层较低土壤电阻率的地层来降阻，应多布置一些垂直电极。增设垂直极对降低接触电压的原因主要二：一是垂直极的引人，降低了地电位升（ GPR ) ，而接触电压及跨步电压均与 GPR 有着直接的关系。二是因为增设垂直极后，大部分故障电流通过垂直极流入大地，相应减少了水平导体的散流量。因此，地表面的水平方向电流密度大大减少，造成水平方向电场强度大大降低。

通常，土壤的电阻率沿纵深和横向分布是不均匀的。就纵深来说，不同深度土壤的电阻率是不同的。接近地面几米以内的电阻率不稳定，会随季节气候的变化而变化，而土壤越深，电阻率则越稳定。因此，在高土壤电阻率及不能用常规方法埋设接地装置的地区，采用深孔与主接地网并联是一种有效降低接地电阻的方法。常规的深孔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（参见图 2 ) ，它主要利用下列因素提高降阻效率［6] ：增加接地极的长度 L ；利用电阻率较低的深层土壤，来降低土壤的平均视在电阻率 p ；在接地极周围形成了低电阻率材料的填充区，相当于增大了接地极的等效直径 d。

图 2 常规深孔接地极断面示意图

在有地下含水层的地方，接地体可能深入穿透水层，这时降阻效果将更好，此时可采用深水孔接地方式。它可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。

深孔接地不受气候、季节条件的影响；深孔接地除了降阻以外，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。常规的深孔接地适用于土壤均匀，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。而深水孔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[6] 。

4 ．爆破接地技术

爆破接地技术是近年来提出的降低高土壤电阻率地区接地系统接地电阻＋分有效的方法。其基本原理是[7]：采用钻孔机在地中垂直钻直径为 100 mm、深度为几拾米（在发变电站接地工程中，垂直接地极深度可能达 100m 以上），在孔中布置接地电极，然后沿孔整个深度隔一定距离安放一定量的炸药进行爆破，将岩石爆裂、爆松，接着用压力机将调成浆状的降阻剂压入深孔及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过降阻剂将地下大范围的土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地电阻的目的。已有试验和模拟计算表明「别，一般爆破致裂产生的裂纹可达几米到几拾米远。目前爆破接地技术已经在我国多项发、变电站和输电线路接地等工程实践中采用，并已取得了＋分满意的效果。

图 3 [7]所示为单根垂直接地极采用深孔爆破制裂一压力灌降阻剂法之后，形成的填充降阻区域，降阻剂呈树枝状分布在爆破制裂产生的缝隙中，填充了降阻剂的裂隙向外延伸很远，有利于散流。

图 3 形成的填充降阻剂区域

爆破接地技术能在较大范围降低接地电阻，并在大范围内改善土壤的散流特性，同时有效地利用了地下低电阻层。其接地电阻计算公式：

（8）

式中： r 为内部互联的立体地网的等值半径，约等于最深孔 h 等效制裂宽度 D ，即r=h+D,D与接地装置所在处的地质有关，如果有地下低电阻率土壤层及岩石具有发达的固有裂隙， D 取值就大，对轻风化土壤取 5 ~10m ，中风化土壤取 10~15m ，高风化土壤取 15 ~ 20m 。

5 ．深孔压力灌注接地技术的应用

惠州某 110kV 变电站站址的土壤电阻率由山坡向坡底的农田逐渐降低，山坡电阻率约为 350Ω • m , 农田电阻率约为 60Ω • m ，且在农田侧的低电阻率土壤较厚。由于该变电站附近存在着明显的土壤电阻率不均匀，因此接地网设计必须考虑到土土壤电阻率不均匀的情况，合理地利用水平与垂直接地极，经济有效地降低接地电阻。

依照土壤电阻率分布情况，经过分析，对于占地面积为 86mx65m 的该变电站接地网，如果只采用水平网，则接地电阻约为 1.34Ω • m 。由于地网施工时对回填换土等采取了控制措施，完成后实测电阻值为 1.12Ω • m ，高于规程 0 . 5Ω • m 的要求，因而需要采取进一步改造措施。由于变电站周围不允许扩大地网，所以扩大地网降阻是不可行的，必须考虑其他设计方案进行降阻，以满足要求。

6 ．结束语

合理设计变电站接地网，以降低接地电阻在目前仍是一个受到诸多因素影响的、非常复杂的问题，应充分考虑经济因素和工程因素。对于接地网方式的选择，必须结合各种实际情况进行综合对比分析。在土壤电阻率高、电阻分布不均匀、接地网水平扩张裕度有限的地区，将接地网向纵深方向发展是设计的必然思路。同时，增设垂直接地极对于降低地网接地电阻、接触电压和跨步电压也是一种行之有效的方法。

接地电阻篇5

1接地电阻的概念

电气设备接地端或者说同地面相接处与电气设备容易触及的金属部件之间的连接电阻就是接地电阻，其是一种量化指标，用来评价电气设备的接地连续性。电气设备接地性能的可靠性，用其接地电阻值的大小来表示。如果接地电阻太大，给人体带来的伤害性会较大，因为在使用电气设备的时候，电阻过大会导致其电流过大，这样在通过人体时会造成伤害。常用电气设备进行正确的接地电阻测试能够有效避免安全隐患的存在，从而达到规范电气产品市场和保障人们生命财产安全的目的。国家对于不同场合的电气设备的接地电阻具有不同的标准要求，因此有必要针对不同的接点电阻运用不同的方法。

2常用电气设备接地电阻测试方法

2.1ZC8接地电阻测试仪（辅助电极型）

ZC8接地电阻测试仪的使用方法是将电流电压打入土壤之中，用来辅助电极。如果用“Δ”测法，那么就要保持电流极、电压极、接地极三者之间20m的距离；如果用直线测法，那么就要保持电压极、测试点两者之间约为20m的距离，而电流极、测试点两者之间要保持约为40m的距离，该方法对于连接接地体的测试导线也有要求，即必须使用2.5平方毫米的铜质软导线，此外，针对测量电阻来说，为了减少导线自身电阻对其的影响作用，要尽可能使用较短的铜质软导线。其他的电阻测试仪基本上与ZC8接地电阻测试仪的测量原理差不多，辅助电极的数字接地电阻测试仪只是由以前的手摇发电装置转变为了充电的形式，或者自带电池方式。近几年类似于ZC8接地电阻测试仪的仪器型号很多，但是都具有一个共同的缺点，那就是仪器测量数据时容易受到外界的干扰，缺乏一定的稳定性，尤其是在接地体上，具有带电位的缺陷。下图为常见的电气设备辅助电气测试示意图1。上图中，a代表接地体，b代表电流极，c代表电压极，D代表接地电阻测试仪。无论是对于暴露在外面的电气设备接地体，还是其接地体埋藏在混凝土之下，用这种电气设备辅助电气测试仪进行接地电阻的测试对于变电所等设备来说，该种方法都能集中测试，需要注意的是通过圆钢、扁钢或者其他导体在设备与设备之间进行连接时，要保障设备与接地体之间是断开的状态，这样测试仪所测得的数据才是电气设备最真实的接地电阻数据。辅助电极接地电阻测试仪是常用的测量工具和测量方法，其应用也最为广泛。

2.2钳型接地电阻测试仪（非辅助电极型）

钳型接地电阻测试仪属于一种不用辅助电极形式的测试仪，具有使用方便、简单，且不容易受外界环境影响的特点，同时钳型接地电阻测试仪在测量数据时具有一定的稳定性和准确性，仪器设备也较成熟，具有一定可靠性。试，如在1处的测试，只要将卡钳卡入1点接地线，就能够通过仪器测得所需要测的1处的数据。实际上，非辅助电极钳型接地电阻测试仪是测量的一种闭环导体的回路电阻，虽然这种测量方法在一定情况下具有其自身的优点，但是这种方法并不适用于非闭环系统或者独立的系统，因此具有使用范围上的限制。

3结束语

接地电阻篇6

【关键词】10KV小电阻接地电网

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：

某些工业企业对电能质量要求较高，不允许线路单相接地运行，且10 kV线路为电缆线路，其电缆为非自恢复绝缘，发生单相接地必为永久故障，不允许继续运行，对此必须迅速切除单相接地故障，因此采用10 kV配电网经小电阻接地，单相接地直接跳闸的方式。由于对10 kV中性点经小电阻接地系统的电流互感器的配置与选择问题，在《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DIIT 5136-2001中没有明确的规定，因此值得大家探讨。

近年来,由于经济增长较快,各类用电负荷需求逐年增大。某企业10 kV配电网络结构发生了较大的变化,至今年4月底止,该企业有110 kV变电站2座,主变总容量为300 MVA,10 kV出线26回,10 kV配电线路长208 km,10 KV配电变压器842台,容量290.86 MVA。去年全年供电量6.3亿kwh,今年第一季度供电量1.4亿kwh,电网最高负荷12万kw。目前,该企业正在兴建第三座110kV变电站,并将兴建第一座220kV变电站。目前10 kV线路运行情况:

(1)由于供电量不断增长,电网结构发生很大变化, 10 kV出线全部为电缆出线。

(2)新建变电站为减少占地面积,10 kV全部使用电缆线路,且送电范围越来越小。但由于电缆线路零序阻抗较少,10 kV配电网络电容电流越来越大。

根据我国城市电力网规划设计导则规定,10kV中性点采用的接地方式有:中性点不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地等三种方式。

(1)中性点不接地。中性点不接地方式的主要特点是简单,不需要任何附加设备,投资省,运行方便,特别适用于以架空出线为主的电容电流比较小的、结构简单的辐射形电网。在发生单相接地故障时,流过故障点的电流仅为电网的对地电容电流。

但中性点不接地最大的弱点就是:中性点是绝缘的,电网对地电容中储存的能量没有释放,当系统对地电容足够大时发生弧光接地,故障点的电容电流相当大,会在接地点产生间歇性电弧,引起过电压,使非故障相对地电压大大地升高,在电弧接地过电压的作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地,使事故进一步扩大。同时,由于系统存在电容和电感元件,在倒闸操作或故障时,很容易引发线性谐振或铁磁谐振。一般说,对于馈线较短的电网会激发起高频谐振,引起较高的谐振电压,特别容易引起电压互感器绝缘击穿;而对于馈线较长的电网会激发起分频铁磁谐振,在分频谐振时电压互感器呈较小阻抗,通过电压互感器的电流成倍增加,引起熔丝熔断或使电压互感器过热烧毁。

(2)中性点经消弧线圈接地。在中性点和地之间装设一电感线圈,其目的是利用电感线圈的电感电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障电流减小,以致自动熄弧,保证继续供电。但存在以下缺点:单相接地故障时,健存相的对地电压同样升高数倍。

(3)中性点经小电阻接地。中性点经小电阻接地,就是在中性点接入一小阻值的电阻,该电阻与系统对地电容构成串联回路。由于电阻元件是耗能材料,也是电容电荷释放元件,同时也是系统谐振的阻压元件,所以中性点经电阻接地方式有以下优点:

①可降低单相接地工频过电压和弧光接地过电压。

②能有效地消除PT谐振过电压。

③限制系统中性点电位偏移。

④有利于降低系统设备的绝缘水平,节省电网投资,提高经济效益。

⑤简化继电保护,方便检测接地故障线路,隔离故障点。并能快速切除故障,避免发生人身安全事故和设备事故,具有明显的安全性。

⑥有利于性能优良的无间隙氧化锌避雷器的广泛应用,从而降低雷击过电压幅值,提高系统运行的可靠性和电气设备的运行寿命。

⑦电网运行方式灵活,不受电网运行方式改变而变化的电容电流影响,从而提高电网球的可靠性。

存在的问题是正常时无零序电流,不能带负荷测试保护。必须重视零序CT的选型及安装,确保零序保护正确动作,详细论述见下文。

目前该企业选择的中性点接地方式运行,连接方式有两种：

第一种连接方式是：接地变压器和小电阻接在主变压器10 kV母线上,由于接地变压器正常时基本没有电流通过,故障机率低,且一经投入则视为主变压器之一附件,可与主变压器同时投入及退出,但主变差动保护范围扩大。

第二中连接方式是：接地变压器在10 kV母线上,不在差动保护范围内,10 kV装有备自投保护,当一台主变故障跳闸,在备自投合上分段开关后,变为两组接地及接地电阻并联运行,接地电阻变小,造成接地保护误动,所以在备自投保护的整定时要考虑这一点。而且接地变必须装设断路器。

10 kV系统采用中性点小电阻接地后,接地电流不再是电容电流,而是短路电流,所以中性点接地投入前相应的10 kV系统零序保护也应投入,否则,可能造成事故。10 kV线路发生单相接地,如果监控系统不完善,无发出相应的接地信号,接地电流长期通过小电阻,会使小电阻过热烧坏。

倒闸操作过程或事故异常运行方式下,两台接地装置可短时并列运行。

接地装置投运前,除作常规交接试验外,必须检查接地引下线是否与主地网连通。

三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好,塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线。电缆通过零序电流互感器时,电缆金属护层和接地线应对地绝缘,否则可能造成保护拒动。

电缆接地点在电流互感器以下时,接地线应自接接地;接地点在电流互感器以上时,接地线应穿过电流互感器接地。

其目的是地线对地如果不绝缘,地线撞到电缆支架,再穿过电流互感器接地,相当于在电流互感器上安装了一个短路环,从而使该线路零序保护拒动。

由于发生单相短路时,接地电流不仅可能经大地流动,还会经电缆的外皮和铠装中流动,这部分杂散电流会降低故障线路接地保护的灵敏度。为避免接地保护误动作,在安装时,必须将电缆头的保安接地线沿电缆方向穿过零序电流互感器的铁芯,那么流过电缆外皮中的电流与电缆头保安接地线中的电流大小相等,方向相反,互相抵消,使杂散电流不会反应到电流互感器二次侧。三芯塑料绝缘电缆,其铜带屏蔽和钢铠在塑料护套之内,端部必须良好接地,否则当三相电流不平衡时,铠装层因感应电势可能发生放电现象,严重时可能烧毁保护层。因此钢铠也必须良好接地。

结语：(1) 10 kV中性点经小电阻接地系统CT配置应采用三相式。

(2) 10 kV中性点经小电阻的接地保护采用具有准确电流变比的零序电流互感器。

(3)接地变保护采用单相电流互感器。

参考文献：

[1]卓乐友，黄柏林，等.电力工程电气设计手册电气二次部分[M]. 北京:中国电力出版社，2001.

[2]贫家李，宋从拒，子.电力系统继电保护原理[M].增订版.北京:中国电力出版社，2007.

接地电阻篇7

随着我国城市居民用电负荷的进一步增长，为满足城市用电负荷分配的要求，越来越多的110kV变电站已作为配电变电站进入城区，此类变电站的特点是，变电站规模不大，110kV高压电器采用GIS设备，变电站面积小，电力系统容量不断增大而导致发变电站接地故障短路电流越来越大。因此造成其变电站在接地设计方面的突出问题是接地面积小（5000～10000m2），土壤电阻率高（一般为500～1200欧姆或更高），无可敷设外接接地条件等。另DL/T621-1997行业标准在面对当前不断增长的系统短路容量的条件下，仍维持2000V的地电位规定值不变，对地网的接触电位差和跨步电位差容许值的要求更趋严格，而根据最近工程设计情况分析，要求将接地电阻降到DL/T621-1997行业标准的值是十分困难的。本文将结合110kV云都变电站的实际工程数据，重点探讨目前高土壤电阻率地区变电站的接地设计问题。

2 安全接地设计的影响因素及解决措施

合理的设计一个安全地网，使得变电站有一个低的足够安全的接触电位差、跨步电位差、地电位是我们设计安全地网的最终目的。

接触电位差（允许值）Ut（V）： Ut= （1）

地网最大接触电位差Utmax（V）： Utmax = KtmaxUg （2）

其中： Utmax ---最大接触电位差；Ktmax---最大接触电位差系数。

跨步电位差（允许值）Us（V）： Us= （3）

地网最大跨步电位差Usmax（V）： Usmax = KsmaxUg （4）

其中： Usmax ---最大跨步电位差；Ksmax---最大跨步电位差系数。

接地装置电位（地电位）Ug（V）： Ug = IR （5）

其中： I ---入地短路电流（A）；R---接地装置的接地电阻。

影响地网上述三个参数的主要因素很多，但主要有接地故障电流的大小（I）和持续的时间（t），架空地线分流系数（K），土壤电阻率(ρ)，地表材料电阻率(ρf)，土壤电阻率的均匀性等因素。下面我们就针对地网设计中三个安全值的要求、影响因素、解决方法逐一分析如下。

为进一步说明问题，我们通过110kV云都变电站的设计数据来分析接地网的设计参数的影响因素及影响程度。

110kV云都变电站的接地设计原始参数如下：

接地短路（故障）电流的持续时间t： 0.6s

最大入地故障电流（分流后的最大值）I： 11.5kA。

测得的等效均匀土壤电阻率值（考虑季节系数）ρ：500~600Ω•m

可用接地网的面积(96×46m)S: 3840m2

表面垫层碎石的电阻率（潮湿状态）ρf： 2500Ω•m

按DL/T621-1997的要求，变电站的电气装置的接地“应敷设以水平接地极为主的人工接地网”,云都变电站的地网拟采用有水平接地极和垂直接地极组成的复合接地网。

经工程计算，110kV云都变电站的规程允许的接触电位差、跨步电位差分别为 395V、767V。按双层土壤（ρf =2500Ω•m）考虑计算的接触电位差、跨步电位差的允许值分别为773V、2483 V。而计算的接地电阻为4.1Ω，实际计算的地电位值高达47150V，远大于规程要求的2000V的要求，为满足要求，接地电阻值需降到0.2Ω以下，是原接地电阻的4.8％，也就是将土壤电阻率降到29.3Ω•m。那么，在无法降低接地电阻情况下如何使得本变电站的接地网更安全呢？下面就是本文重点讨论的问题。

2.1 接地故障持续时间对地网设计参数的影响

图表2-1的曲线接触电位差、跨步电位差随接地故障持续时间地变化曲线。从中看出，故障持续时间对安全的影响是十分明显的，因此快速切除接地故障，会使变电站运行将变得更加安全。但从实际情况来看，断路器的开断时间，保护动作时间均与设备型式及制造有关，通常是无法改变的，真要改变将花费更大的代价，是不合实际地也是不现实的。

2.2 地表电阻率对地网设计参数的影响

图表2-2表述地是地表电阻率对接触、跨步电位差的允许值的影响程度。从图表看出地表电阻率对跨步电位差允许值的影响大于接触电位差，可见为了改善跨步电位差的危害，采用隔离措施效果也较为明显。因此，在实际设计中，可采用高土壤电阻率材料设置操作平台解决接触电位差。由于地表土壤电阻率对接触电位差、跨步电位差允许值的影响较大，采用敷设高电阻率地表材料的方法可减少接地极材料的使用量。

2.3 入地电流（或分流系数）对地网设计参数的影响

由计算公式可知地电位与入地电流成线形正比关系。因此，采取减少系统的接地短路电流，增加接地电流的分流措施，减少入地电流，对有效降低地电位、最大地网接触、跨步电位差是十分有效地。实际工程中，接地短路电流是由系统容量，系统阻抗及系统运行方式决定的，通过一定的系统调度，可以将两相接地及单相接地故障电流限制到一定的值，但为了降低地电位去限制系统运行方式，是不可取的。随着系统容量的不断增大接地故障电流不但不减小，反而会增大。为减少入地电流，可行的办法是增大架空地线的分流作用，减少流入变电站地网中的电流，从而降低地电位。减少线路接地线阻抗或降低架空线杆塔的接地电阻均可增大避雷线的分流作用，但应注意线路塔电位差的影响。

2.4 地网面积大小对地网设计参数的影响

对于地网面积足够大的接地网，其接地电阻与接地网面积的平方根成反比，地网面积越大，接地电阻越小，因此在地网设计时考虑增大接地网面积对降低地网电阻是十分有效地。从图表2-3的变化曲线可以看出，地网面积增大1倍时，地电位及接地电阻均减少30％，若采用更低电阻率的土壤部分接地，降阻效果将更加明显，但从实际工程看，变电站很少具备采用增大地网降阻的条件。

2.5 接地材料数量对地网设计参数的影响

对一定的接地网，增加接地材料的数量可降低接地接触电位差，跨步电位差，特别是对跨步电位差效果更明显，见图表2-4所示，是水平接地材料数量变化对接触、跨步电位差的影响曲线。主要是因为增加接地材料，特别是增加水平接地体，减小了地网网格间距，地表面的电位分布变得更均匀，网孔中心与接地极间的电位差以及地面0.8m间距处两点间的电位差减少所致。无论地电位有多高，通过增加网格密度，均可以解决接触电位差，跨步电位差的问题，例如国外有采用0.6m×0.6m金属网格做成的操作平台。但接地材料增加过多，虽然可以解决接触电位差、跨步电位差超标的问题，但是是不经济的。合理使用接地材料、降低成本是接地设计必须考虑的。

3 完善地网设计的措施

对于采用一定的降阻措施，仍无法将地电位降低到允许值的变电站，接地设计的重点应该是处理好地网的均压、隔离问题，特别是对地网中“特殊区域”的设计，才能保证地网的真正安全。

3.1 地网边缘的均压问题

变电站接地网的设计均是基于等效的均匀土壤电阻率设计的。实际上，地网的土壤电阻率，无论是水平方向还是垂直方向都是不均匀的。按照DL/T621-1997的要求，即使地电位降到2000V以下，不经过均压处理的地网，其接触电位差、跨步电位差也很难保证满足要求。下面是防止电位差超标采取的主要措施。

1) 增加地网边缘处垂直接地极的密度及深度。

2) 在边缘周围埋设两个或更多的水平接地极，并随着离变电站的距离越远接地极的深度也加深，即采用“帽檐式”均压带。

3) 改变地网水平接地极间的间距，越接近电网边缘附近，水平接地极间距越密。

3.2 金属围栏的接地问题

防止变电站金属围栏可能出现的接触电位差构成的危险。可考虑采用绝缘围栏，或将金属围栏与地网连接，若地网在敷设围栏内，则为了防止站外人员触击金属围栏，需在变电站围栏外设置隔离带，并在围栏上悬挂“带电”指示牌；若地网敷设到围栏外，则要处理好地网边缘的跨步电位差满足安全要求。

3.3 控制电缆的接地问题

为防止反击电压对电缆及二次设备的损坏，应加强对控制电缆的接地处理。如果电缆线不是很长，只将电缆外皮一端接地可以减少单导线电缆外皮电流。对于长电缆，两端和连接处的外皮都应接地。为消除感应电势，屏蔽的控制电缆外皮两端都应接地。为避免控制电缆的外皮每个接地点的间距太大，故障时接地网上的大电位差会引起外皮中的大电流流过，在电缆外皮两接地点间平行于控制电缆线单独装设一条接地线，将外皮电流转移。

3.4 通讯电缆的接地问题

为防止转移电位，需隔离通信线路。通信线路需采取隔离措施，用来确保工作人员以及通信终端设备的安全。为了使变电站通信终端与远程终端隔离，可以考虑用通信光缆，消除高电位的转移。

3.5 低压供电线路的接地问题

为防止转移电位，隔离低压中性线。避免将变电站高地网引向用户引起的危险，在变电站内以及附近，中性线应该当作“带电”导体，用足以耐受地电位强度的绝缘体将中性线与变电站接地系统隔离，同时，中性线要布置在安全位置，防止工作人员接触而产生危险，必要时采取隔离措施。

3.6 金属管道的接地问题

为防止转移电位，隔离各种金属管道。管道和金属导线管应与变电站接地系统连接，以避免在变电站内部产生危险。为防止高电位沿金属管道传向远处，在变电站围栏处应布置绝缘隔离区域，其隔离段要足够长，以避免被附近土壤旁路。绝缘区必须能够耐受变电站与远处大地间的电势差――地电位。

4 高土壤电阻率地区接地网设计重点注意事项

4.1 重视金属围栏的接地。发生接地故障时，由于入地电流的边缘效应，变电站围栏附近会出现较高的电位差梯度。无论金属围栏是否与地网连接，均存在触电的危险，特别是高土壤电阻率地区，情况会更严重，应引起地网设计者的重视。

4.2 重视GIS的接地问题。由于GIS易引起金属对金属间的接触电位差，因此GIS外壳很小的电位差都会对人身造成伤害，应引起足够地重视。将GIS的外壳多点连接并接地，是GIS区域内减小接触电势和跨步电势危险的最好方法。对GIS的接地连接材料尺寸、接地点的设置、外壳电位差的要求，应与GIS制造商配合，重点考虑好直流分量，开关动作、接地故障等暂态情况下出现的最大电位差，做好 GIS 的等电位连接。

4.3 考虑系统容量的发展。DL/T621-1997要求按5～10年的发展设计是不合理的，应按变电站的设计寿命考虑。按前者条件设计的地网随系统发展是不安全的。据相关资料介绍，若采取后续补充和完善地网是很困难的，且实施费用会更高。

4.4 注意土壤电阻率不均匀性的影响。地网设计计算是基于等效的均匀土壤电阻率设计的。由于土壤电阻率实际的不均匀性，按此设计的地网，并不安全，特别是高土壤电阻率地区更是如此。有效的办法是在地网施工完成后，实测地电位分布曲线，根据此曲线完善地网布置，消除不安全因素。

5 结论

随着电力系统容量的增大和发电厂、变电站地网面积的减少，高电阻率地区接地网的设计变得越来越困难，需要设计者更仔细地设计。

为了减少地电位，除降低地网电阻外，还可以增加架空避雷线的分流作用，减少入地电流，其措施更容易实现。若地电位不能满足要求时，一味地降低接地电阻花费大量人力、财力是不可取的。

为了减少跨步电位差，主要考虑增加水平接地体的数量，合理布置网孔，减少跨步电位差，满足规范要求。采用不等间距布置网孔，会使接地网设计的更经济。

接地电阻篇8

关键词：接地电阻；减小；供电系统

Abstract: the modern architecture of the distribution system, many places need to use grounding measures to guarantee the normal operation of the equipment, and maintenance personnel and equipment safety. Earth resistance has become an indicator of electrical design.

Key words: grounding resistance is reduced; power supply system;

中图分类号：P631.3+22文献标识码：A 文章编号：

现代建筑的配电系统，相当多的地方都需要用接地措施来保障设备的正常运行，和维护人员和设备的安全。所有接地体以及由接地体引到电气及电子设备上的连接导线统称为接地装置。接地电阻是接地装置技术要求中最基本的技术指标，原则上要求接地装置的接地电阻越小越好。接地装置的电阻是以下几部分电阻之和：土壤电阻、土壤和接地体之间的接触电阻、接地体本身的电阻、接地体引线的电阻等。电阻。因土壤电阻存在（特别是在高土壤电阻率地区），当电流经接地装置流人大地时，电流在地中呈半球形散流，如图一所示：

在大地电阻率较大的砂质、岩盘等土壤中，为了满足低接地电阻的要求，常采用由多个接地体并联组成的接地网。但有时需要用的钢铁材料很多，而且接地面积甚大，欲达到所要求的接地所电阻往往会有一定的困难。此时可设法降低接地体附近土壤的大地电阻率，也能够达到降低接地电阻的目的。降低电阻的方法通常分为物理方法降阻与化学方法降阻。

一，物理方法降阻，指利用物理方法通过扩大接地体有效面积达到降低电阻的作用。

1 利用低电阻系数的土壤（即换土法）

利用粘土、泥炭、黑土及砂质粘土等代替原有较高电阻系数的土壤，必要时也可使用焦碳、木炭等替换的范围在接地体周围半米以内及接地体长度的1/3处，如果条件允许埋没接地体的土壤最好全部置换，其效果更佳，替换土壤应采用随取随埋的作法，不破环土壤原有的特性，以保持此法的有效性。这样处理后，接地电阻可减小为原来的3/5左右。

2 采用外引式接地

在需要接地装置的附近有导电良好的土壤，不冻的水源地时，可采用此法，尤其在山丘地区，当接地电阻值要求较小而原地又难以达到时，若附近不远处有水源或者电阻系数低的土壤，则可利用该处制作接地极或敷设水下接地网，然后再利用接地线（如扁钢带）引接过来作为外引式接地。但应注意，外引接地装置要避开人行通道，以防跨步电压触电；穿过公路时，外引线的埋深应大于等于0.8米。但施工中但在设计、施工时,必须考虑到连接地极干线的自身电阻所带来的影响,因此外引长度不宜超过100m。

3 钻孔深埋法

此法所采用的垂直接地体长度，视地质条件一般为5米～10米，再长时则效果不明显且给施工也带来困难。接地体通常采用Φ20毫米～75毫米的圆钢。不同直径的圆钢对接地电阻值的影响很小。该法适用于建筑物拥挤或敷设接地网的区域狭窄等场合。这些场合采用传统方法很难找到埋设接地极的适当位置，且安全距离无法保证。虽可通过在接地体上覆盖沥青绝缘层等措施来保证安全，但增加了施工工作量和装设成本。深埋法对含砂土壤最为有效，因其含砂层大都处在3米以内的表面层，而地层深处的土壤电阻系数较低。此外，该法也适用于多石的岩盘地区。

在施工时，可采用Φ50毫米及以上的小型人工螺旋钻或钻机打孔。在打出的孔穴中埋设Φ20毫米～75毫米圆钢接地体，再灌入碳粉浆（用碳纤维拌水浆）或泥浆。最后将同样处理的数个接地体并联，就成了完整的接地体。采用本法施工的接地体，受季节影响小，可获稳定的接地电阻值。同时由于深埋，也可使跨步电压显著减小，这对保障人身安全很有利。该法施工方便，成本不高，效果显著，势将获得推广和运用。该方法无须考虑土壤的冻结和干燥等其它影响土壤电阻率的不稳定因素。在施工中较为常用。

二，化学方法降阻，指的是通过在土壤中添加化学试剂，达到降低土壤电阻率的目的。

1 采用加食盐等人工处理法

在接地体周围土壤中加入食盐、煤渣、炭末、炉灰、焦灰等，以提高土壤的导电率。其中最常用的是食盐，因食盐对于改善土壤电阻系数的效果较好，受季节性变动较小，且价格低廉。但是对岩石及含石较多的土壤效果不大，会降低接地体的稳定性，加速接地体的锈蚀；而且因为盐的逐渐溶化流失而使接地电阻慢慢变大，所以在人工处理后2年左右即需进行一次处理。

2 采用导电性混凝土

在水泥中掺入碳质纤维来作为接地极使用。如在1立方米水泥中掺入约100千克的碳质纤维，制成半球状（直径为1米）的接地极。经测定，其工频接地电阻（与普通混凝土相比）通常可降低30%左右。此法常用于防雷接地装置。为了能够进一步降低冲击接地电阻值，还可以同时在导电性混凝土中埋入针状接地极，使放电电晕能够从针尖连续地波及碳质纤维，这对降低冲击接地电阻值有明显的作用。

3 采用降阻剂的化学处理法

这是一种用化学处理土壤以降低接地电阻的方法。实践证明：液体降电阻剂的降阻效果要比固体降电阻剂好得多。我国从上世纪开始进行长效化学降电阻剂的研究，已经取得了突破性进展，它主要机理是在液态下从接地体向外侧土壤渗出，若干分钟后固化，形成树枝状束须，起着散流电极的作用，人们称之为树枝效应。这就是如同在接地体四周装上了千百条导电毛刺，从而显著扩大接地体的等效面积。因不含电介质，故能在土壤中长期使用，也不会因地下水而流失，所以是既无公害又稳定的低接地电阻（约可比采用减阻剂处理土壤前降低1/2）。对于坚硬岩盘地带，该方法相当有效，其接地电阻比只埋接地线时约能降低40%。且此法只要在挖掘好并敷上接地线的沟内撒上粉状降阻剂或长效降阻剂，再将旧土壤回填，就可取得良好的效果。

还有一种混合型降低电阻的方式灌注法，是指在管形接地体的管壁上每隔10厘米～15厘米左右钻几个孔，孔径约1厘米左右，然后将各管打入地中，再把食盐或硫酸铜及其他降阻剂等物品的饱和溶或者其它污水液体灌入管内，让液体自动地通过管壁的小孔流入地中，从而达到降低接地电阻的目的。该方法也称污水引入法。

总之，以上几种方法各有优缺点，换土法简单易行，但降低接地电阻效果较低，为达到预定的要求，往往要花费很多人力；用填加焦碳、木炭的方法也是可行的，但它的电阻率也要随含水量变化而变化，影响其稳定性；用填加化学物品（如食盐、硫酸铜等）的办法，对于降低接地电阻来讲效果较好，但由于这些物品逐年损耗，因而需要定期检查，及时补充或更换接地体，此外填加化学物品还会对金属接地体带来腐蚀。上述几种方法完全可以使高电阻率土壤环境下的接地装置达到原设计接地电阻的理想效果，真正取到事半功倍的效果，但是任何一种方法都不是绝对的，需要根据具体的情况综合考虑，灵活运用。

参考文献：

[1] 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92.

[2] 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000版）.

接地电阻篇9

关键词：钳形接地电阻仪 测量原理 注意事项

前言：接地电阻表是一种常用的计量器具，它广泛应用于电力、防雷、通信、交通等领域的电气设备及传输线路接地电阻的测量，是电气安全检查和接地工程竣工验收必不可少的工具。与传统的接地电阻测量方法--电压-电流法相比，具有很多优势，如：操作的简便性、测量的准确度、对环境的适应性较强等。

1.测量原理

钳形接地电阻仪的基本原理是测量回路电阻。如下图所示。仪表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。仪表对E及I进行测量，并通过下面的公式即可得到被测电阻。因此，只能测量回路电阻似乎是它的一个局限性。但是，只要用户能有效地利用周围环境，钳形接地电阻仪就能测量绝大部分的接地系统。

2.有关测量方法的注意事项

钳形接地电阻仪和传统的电压电流法进行对比测试而出现较大的差异，对此，在使用的过程中需要注意如下问题：

2.1 解扣

用传统的电压电流法测试时是否解扣了（即是否把被测接地体从接地系统中分离出来了）。如果未解扣，那麽所测量的接地电阻值是所有接地体接地电阻的并联值。

测量所有接地体接地电阻的并联值大概是没有什麽意义的。因为我们测量接地电阻的目的是将它与有关标准所规定的一个允许值进行比较，以判定接地电阻是否合格。但迄今为止，我们尚未发现哪个行业的国家（行业）标准是对整个接地系统，而非对单个接地支路规定的。

例如：在GB50061-97 “66kV及以下架空电力线路设计规范”中所规定的接地电阻允许值是针对所谓“每基杆塔”而规定的。在标准的条文解释中明确指出：“每基杆塔的接地电阻，是指接地体与地线断开电气连接所测得的电阻值。如果接地体未断开与地线的电气连接，则所测得的接地电阻将是多基杆塔并联接地电阻。”这个规定是相当明确的。

前已述及，用钳形接地电阻仪测量出的结果是每条支路的接地电阻，在接地线接触良好的情况下，它就是单个接地体的接地电阻。十分明显，在这种情况下，用传统的电压电流法和钳形接地电阻仪测试，它们的测量结果根本就没有可比性。被测对象既然不是同一的，测量结果的显著差异就是十分正常的了。

2.2 综合电阻

用钳形接地电阻仪所测得的接地电阻值是该接地支路的综合电阻，它包括该支路到公共接地线的接触电阻、引线电阻以及接地体电阻；而用传统的电压电流法在解扣的条件下，所测得的值仅仅是接地体电阻。十分明显，前者的测量值要较后者大。差别的大小就反映了这条支路与公共接地线接触电阻的大小。

应该说明，国家标准中所规定的接地电阻是包括接地引线电阻的。在DL/T621-1997“交流电气装置的接地”中的名词术语中有如下规定：“接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。”这种规定同样十分明确，这是因为引线电阻和接地体接地电阻在防雷安全上来说是等效的。

正因为如此，在各行业标准中都规定了：接地引下线“宜有可靠的电气连接”。但如何检验这种可靠性，却从不涉及。我们认为原因十分简单，那就是，这对传统的电压电流法是无能为力的，而钳形接地电阻仪却完全能提供这样的测量数据。

接地系统中因土壤或某些接地棒的腐蚀或接触不良，会使整个接地回路电阻变大。因为腐蚀或接触不良的情况不一定存在于土壤中接地体上，而可能存在于引下线等位置，故仅依靠测量接地体自身的接地电阻不一定可以发现。钳表法测得的是回路电阻，因此不但可以测接地体接地电阻值，还可以发现整个接地回路的接触情况和连接情况，这是传统的接地摇表无法做到的。

这种接触电阻究竟占接地电阻中多大的份额，这是很难一言以蔽之的。各行业接地结构的不同、接地结构设计上的非规范性、施工上的非规范性、甚或非预期的连接（例如断路）恐怕都会产生较大的影响。但是，我们确实发现一些接地系统，接地引线和公共接地线的连接处正是处于承雨面。日久年深，如忽略其接触电阻，恐怕会有些失之武断了。

2.3 其它注意事项：

（1）有时使用钳形接地电阻仪进行测试，会得到小于0.01（或0.1）欧的结果（液晶屏上显示“L 0.01”或“L0.1”），这往往是由于所测的支路是由金属（例如：圆钢、角钢、扁钢等）导体形成了一个环路，所测的阻值是金属环路的电阻。此时应仔细查看此接地系统的接地结构，更换一个正确的测试点再进行测试。

（2）有时使用钳形接地电阻仪进行测试，会得到超出上量限的结果（液晶屏上显示“OL”），这往往是由于所测的支路未形成回路。此时应仔细检查测试点是否合理，如果合理，那么各个接地体的公共连接线就有可能是断路的。这种情形恰恰是钳形接地电阻仪比电压-电流法一个优越的特点，因为传统方法是测不出架空地线的故障的。

参考文献：

[1]苏泽良.《钳形接地电阻仪及其检定》.价值工程,2010

[2]张中舟,李莉,任爽.《现行测量接地电阻存在的问题及解决办法》.气象研究与应用,2009

接地电阻篇10

发电设备，在运行过程中，常常会发生单相接地或不对称等故障，从而导致电机定子绕组绝缘或电机铁芯受到损伤，如果不及时处理，将进一步导致电机绕组的相间或匝间短路，造成更大的灾难。为避免此类现象的发生，传统的工业技术，一般采用用电设备中性点高阻接地方式，即在电网中性点与地之间，串联接入某一可变电阻器，通过改变该电阻器的阻值，来限制故障点电流、防止电网等各类过压，从而保证发电设备的安全运行和提高电力系统的稳定性和可靠性。与此同时，随着电力电子产品种类和用量的不断增加，电网系统污染问题也变得更加严重，电网电流谐波分量也越发复杂，除了有大量的奇次谐波外，还有增加了大量的偶次谐波和分数谐波，这也对用电设备和电网安全造成了很大的威胁，需要采用专门设备对电网谐波等污染进行检测与处理，导致设备投资变大。基于此，本设计对传统的接地电阻柜的控制电路进行了改进，增添了多项保护、检测和监视功能，从而使得控制系统功能更加完善，有利于对电网故障进行分析以及采取相应的保护措施，并降低设备总体投资。以下本文就改进的电阻柜控制系统电路设计进行介绍。

2电阻柜控制系统的设计

本接地电阻柜控制系统设计采用微处理器+单片机，主从复合控制模式，其中微处理器为主控芯片，采用TI公司型号为DSP微处理器，用于完成接地电阻电流谐波的检测与计算等复杂算法，从而使接地柜控制系统具有较高的测量的精度和运算速度，而单片机则作为辅控芯片，在控制系统中，用于充分发挥其控制灵活的特点，主要从事控制系统相关的逻辑控制和采集数据的LCD和上位机通信作用。

3接地柜控制系统工作原理

当发电机系统出现不对称运行、单相故障接地、或谐波分量过大，导致接地电阻R1上流过的电流i1超过设定值时，由电流互感器CT1产生的电流检测信号AN0，AN0信号经过系统中电流检测与保护电路的处理，产生接地电阻过流保护信号AN1和接地电阻电流检测信号AN2和，分别送入单片机，引发控制系统的过流保护。接地电阻R1上的电流互感器CT1的副边电流通过图1中的电阻R15，变成电压信号Van0，当接地电阻R1的电流i1过大，会使得Van0上的电压超过预先在比较器LM339的负极设定电压值Van4，导致比较器LM339输出端产生上升沿脉冲信号Van2，脉冲信号Van2送入单片机，引发单片机过流中断，从而使单片机通过光耦隔离驱动电路，控制真空断路器KV1断开，切断主回路，并进行声光报警。与此同时，Van0上的电压，经过运放LM324的放大作用变成电压信号Van1,也送入单片机，经过单片机内部的A/D转换后，变成数字量。单片机把此时（接地电阻过流时），接地电阻上流过的电流i1的大小值，接地电电流过流次数，接地电阻过流持续时间等值，在LCD上显示出来。当接地电阻电流i1超过设定值时，接地电阻控制系统的信号调理电路对电流互感器CT1电流检测信号AN0进行调理，输出稳定的电压信号AN3，便于微处理器检测和采样。信号调理电路图，其作用是将电流互感器CT1采样接地电阻电流信号i1而得到的AN0信号变为稳定，能被微处理器采集的电压信号AN3，便于微处理器进行信号采集和A/D转换。与此同时，信号调理电路输出的稳定电压信号Van3，通过过零比较电路和锁相倍频电路，产生一个同步采样信号Vout2,送入微处理器，以便微处理器对接地电阻电流i1信号进行同步采样。微处理器对接地电阻过流信号i1进行同步采样，A/D转换后，变成数字量，通过进行FFT（傅立叶算法）的处理分析，得到接地电阻过流时，各次谐波的次数和电流数值大小的数字量，此数字量通过通信连接线进入单片机，经过单片机处理后，系统各次谐波的次数和电流数值大小，通过单片机在LCD上进行显示。过零比较电路和锁相倍频电路，当接地电阻电流i1信号频率与微处理器的采样频率不一致时，计算出来的各个测量参数将不可能准确，必将导致误差，为此，本系统利用过零比较器和锁相倍频电路，使得接地电阻电流频率与微处理器的采样频率同步。过零比较器采用滞回比较器形式，滞回比较器输出侧的稳压管ZD1和ZD2都采用稳压值为5V的稳压管，滞回比较器输出上限值为+5.6V，下限值为-5.6V，零点门限电压上限值为+0.5V，下限值为-0.5V，滞回比较器的作用是将信号调理电路采集到的接地电阻电流信号AN3，转变成与接地电阻电流信号同步的方波信号Vout1，送入锁相倍频电路。锁相倍频电路将接地电阻电流i1的频率放大256倍，并把它作为微处理器对接地电阻电流i1信号进行A/D转换的采样启动和读信号，以实现微处理器对接地电阻电流i1信号的同步采样。

4结语