俞瑞茂
济南经纬电力工程咨询有限公司 山东 济南 250022
摘要：针对某供电局对所属110kV变电站多次地网降阻改造，阐述无法达到设计要求的问题、变电站地网仿真结果及常规的接地降阻措施，提出变电站根据实际情况进行地网降阻改造措施、探测周边土壤参数、采用仿真计算的方法设计改造方案。
关键词：降阻，改造，土壤参数，接地网。
某供电局对所属某110kV变电站多次进行地网降阻改造，但都未能达到预期目的。通过对该变电站原有地网的设计情况及地形条件的调研，发现改造过程中供电局借鉴了典型改造案例，与该变电站的实际情况不符[1]。因此，本文采用仿真的方法对该变电站接地网进行降阻改造分析[2-5]。
1问题的提出
变电站接地系统是保证变电站安全、可靠运行的重要系统，对变电站接地电阻值的要求也比较高。近年来，由于接地阻值不能满足要求而造成的系统事故逐年增多，为避免由于接地网反击电压对计算机监控系统、微机保护、自动控制装置的干扰，必须将变电站的工频接地电阻降低到0.5以下。变电站接地是否合理是直接决定人身安全以及电气设备和过电压保护装置飞常工作的一个重要条件。变电站接地装置为电气设备提供一个公共的参考地，在出现接地或相间短路系统故障时，将放障电流迅速释放掉：从而防止变电站地电位升高，保证人身和设备安全。因此,变电站接地网接地电阻是电力安全生产及鉴定接地系统是否符合规程要求的重要指标。
2变电站的发展
从第一个真正意义上的电力系统建立开始就出现了变电站，变电站作为电力系统不可或缺的部分，与电力系统共同发展了100多年，在这100多年的发展历程中，变电站在建造场地、电压等级、设备情况等方面都发生了巨大的变化。
在变电站的建造场地上，由原来的全部敞开式户外变电站，逐步出现了户内变电站和一些地下变电站，变电站的占地面积与原来的敞开式户外变电站相比缩小了很多。
在电压等级上，随着电力技术的发展，由原来以少量110kV和220kV变电站为枢纽变电站。35kV为终端变电站的小电网输送模式，逐步发展成以特高压1000kV变电站和500kV变电站为枢纽变电站，220kV、110kV变电站为终端变电站的大电网输送模式。
3仿真建模
本次仿真根据现有某110kV变电站接地网长100m，宽80m，对角线约140m，水平接地网使用50mm×5mm扁钢埋深0.8m，垂直接地体使用60mm×6mm角钢长度2.5m，有深井6口，土壤电阻率2kΩm，建立模型如图1和图2所示。
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由于土壤结构的不同，可分为均匀土壤结构与不均匀土壤结构，不同土壤结构模型如表1所示。
表1不同土壤结构模型
3.1外引接地方案
外引接地作为一种常用的降阻方案，也是一种常用的降阻方式，其主要缺点在于需要征地，也要注意外引位置的人身安全性。为表明外引接地的效果，以土壤电阻率2kΩm，深井长度25m作为基准模型，分别计算外引长度5、10、25、50、100m的降阻效果。见表2。
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由表2可以看出，对于不同的土壤结构，外引接地均能起到降低接地阻抗的效果。外引接地本质上在于扩大接地网的面积，只要外引就会有不同程度的降阻效果。
2.2深井降阻方案
根据外引接地能起到降低接地阻抗的效果，但是根据变电站实际改造中外引接地改造未根据不同土壤结构情况，不同深井长度对接地阻抗的影响对比如表3所示。
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由上表可以看出对于均匀土壤模型，深井降阻有效果，但不是非常明显，且要达到目的的降阻效果，需要的材料和施工费用很高；
对于上高下低的土壤结构，只要将深井打至低阻层内，降阻效果相当明显，适合于分层土壤结构，且上层土壤电阻率高，下层土壤电阻率低的土壤，尤其适合于上层厚度比较薄的地区。
对于上低下高的土壤结构，采用深井降阻的效果将相当差，需要考虑其他的降阻措施。1.3斜井接地方案斜井接地也是一种降阻方案。为表明斜井接地的降阻效果，以土壤电阻率2kΩm，深井长度25m作为基准模型，分别计算斜井长度5、10、25、50、100m的降阻效果，见表4。
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由表4可以看出，斜井接地在面积和深度上都对降阻起作用。
4降阻方案分析
对该110kV变电站接地网改造后，通过对几种接地降阻措施进行模型仿真，并考虑该站所处地域、气候、降水量及土壤结构等因素可知，再次采用单一的接地降阻措施无法起到降阻的目的。
（1）降阻剂虽然可以改善土壤，但随着时间的推移，降阻剂将和周围土壤具有同样的电阻率特性，并且降阻剂具有一定的腐蚀性，长时间使用会加快接地网的腐蚀程度。
（2）更换土壤及深井爆破技术都是为改善土壤结构，但对已建成站，其工作量大、成本高，深井爆破技术还可能会对在运设备造成影响，并不适用于已建成站。
（3）110kV变电站的接地网改造中已经进行的扩网的措施，但是效果甚微，因此再次扩大地网的水平占地面积并不可取，还需要考虑征地、围墙外地网维护及安全等因素。第四由于自然地理位置，地下水位较低，深井接地需要井深足够深才能起到降阻的作用，成本太高。
（4）外引接地。当在变电所2000 m以内有较低玉恆率土壤时，可敷设，外引接地极。
（5）井式或深钻式接地极。当地下较深处的土壤电思较低时，可采用井式或深钻式接地极。采用钻死街孔(也可利用勘探钻孔)，把钢管接地极打人井孔内，并向钢管内和井内灌满泥浆。
（6）换土法。在接地体周围1-4m范围内，换上比写来土壤电阻率小得多的土壤，可以是黏上、泥、黑土等，必要时也可以使用焦炭粉和碎木炭。换土后 接地电阻可以减小到原来的2/3～215。这种方志，其土壤电阻率受外界压力和温度的影响变化密六，在地下水位高、水分渗人多的地区使用效果较只，但在石质地层则难以取得较满意效果。
（7）降阻剂法。常用化学降阻剂可分为2大类：高分子树脂类和无机化合物类。实测表明，降阻效果为示处理之前电阻值的50%~30%。长效化学降阻剂不汪具有高导电性，而且降阻效果能够长久保持，即使这些流动的地下水中也不会流失，还具有降阻效果好、三钢材量少、工方法简单、占地面积小、节省劳动力等优点。
5 我国变电站接地网降阻技术所存在的缺陷及不足
5.1 变电站地下可利用地层减少
如今电子信息科技飞速发展，电气自动化技术在各个领域中得到广泛应用，成式电气设备出现，引起变电站所占区域面积减小。因此变电站地下可利用地层减少，接地网面积也随之减小。
5.2变电站地理位置分布
电力系统得到普及，中网建设分布广泛，多在险峻山区或者较为偏僻的边郊。这些地区土壤电阻率较大，对降阻来说是较为不利的区域条件。
5.3高新科技设备的引入对降阻的干扰
如今一些电子设备在管理过程中的应用愈加广泛，这些弱电装置容易受到变电站的强电装置的干扰，对电网系统造成一定影响。若想避免此类问题的产生，就必须得提高接地网技术。
现今我国的变电站接地网降阻技术还存在着较多的缺陷及不足，因此我国相关技术研究人员应将眼光放远，立足于世界先进技术水平的角度，突破传统、积极创新，为提高我国接地网降阻技术做出努力。
结语
通过对该变电站地网仿真结果及常规的接地降阻措施的分析，得出该变电站需要根据实际情况进行地网降阻改造，建议探测周边土壤参数，采用仿真计算的方法设计改造方案。
参考文献
[1]彭利强,李景禄,邓文斌,曹斌,杨德伦.宁波110kV裘村变电所接地改造分析[J].电瓷避雷器,2010(03):27-30.
[2]李谦,孟庆波.广东电网公司电力科学研究院新试验大厅接地网降阻方法探讨及工程实践[J].广东电力,2012,25(06):96-99.
[3]马超,刘渝根,梁科,彭子耀,罗梦圆.基于CDEGS降阻材料对接地电阻影响的仿真[J].电瓷避雷器,2019(06):13-19.
[4]陈伟军.变电站接地网新型降阻技术研究与应用[D].广东：华南理工大学.
[5]林雄德.变电站接地系统降阻及优化的研究[D].广东：华南理工大学, 2014.