（浙江省送变电工程公司 浙江杭州 310016）
摘要：山区丘陵地区变电站由于地质情况特殊接地电阻容易出现不满足设计要求的情况。在分析传统几种接地降阻方式的基础上，采用电解离子接地系统，通过整个接地系统的实施和测试，确定该方法能有效的降低接地电阻，确保工程实际接地电阻值符合要求。
关键词：变电工程；电解离子接地系统；接地降阻
1 引言
随着电力负荷的增长，变电站的建设也在逐年增多，而土地资源的稀缺以及对偏远地区的开发，越来越多的变电站建设在山区或丘陵地区。由于受城市建筑规划的影响和电力工程GIS、HGIS设备技术的广泛应用，变电站（包括城市变电站）总占地面积越来越小，而山区丘陵地区土壤电阻率往往较高，变电站主接地网泄流能力往往不能有效满足因系统更加紧凑导致短路电流增大而产生大泄流的需要。新变电站小面积接地网与紧凑系统产生短路电流时的大泄流之间的矛盾日益突出。
针对接地降阻措施，国内外陆续使用电解离子接地系统（Ionic Earthing Array，简称IEA）技术，但国内使用通常在非电力工业系统和低电压等级变电工程内。在500千伏市北变电站，采用IEA电解离子接地系统，很好的解决小面积接地网在山区丘陵等高电阻率地区的接地降阻问题，有效性和经济性能满足要求，具有极大的推广意义。
2 IEA电解离子接地系统实施
工程原始地貌东侧北侧临山，场地西南侧为池塘，南侧有小河，南侧淤泥层厚度为0.5-6.2米。变电站场地区域分挖方区、填方区和强夯置换区三块。其中南侧淤泥区主要采用强夯挤淤置换法，填入级配块石；东侧北侧挖方区采用爆破开挖，露出部分主要是全风化凝灰岩；填方区主要是主变区域和站用电室区域，采用强夯处理。
工程场地土壤结构存在天然的水平分层，由于场地地基进行过处理，也呈现出竖直分层情况，接地方案的计算和设计较为复杂。
本站500千伏区域采用HGIS设备，220千伏区域采用GIS设备，场地面积小，不利于故障发生时短路电流通过主接地网分流。
变电站接地电阻已满足人身和设备安全的接触电压的跨步电压为目的，国家电力行业标准DL/T-621《交流电气装置的接地》标准，对人体所能承受的跨步电压和接触电压的允许值计算方法进行了规定。
本站设计计算主接地网电阻值为1.22欧，入地电流为26.94千安，通过计算可知本站跨步电位差和接触电势均不满足要求，需采取接地降阻措施进一步降低本站主接地网电阻值。
根据《火力发电厂，变电所二次接线设计技术规程》（DL/T 5136-2001）的要求，本站的接地电阻要求值为1欧姆。
针对本工程具体情况，确定采用IEA电解离子接地系统接地方案，完成方案论证后，设计单位、勘测单位、专业接地厂家一等起对站址周围土地的土壤电阻率进行了严密的勘测，形成土壤电阻率测量记录表，并配合有关单位根据设计图纸和测量记录编制接地方案计算书、接地设计方案，自行编制施工方案和接地电阻测试方案。现场土壤电阻率的测量采用温纳四极法，测量后显示站址周围土壤电阻率平均为690欧，考虑季节因素和深层高电阻的影响，设计计算土壤电阻率采用700欧。
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综合考虑各方面原因后，形成的接地方案是在西北侧打一个接地深井，内敷设2套IEA电解离子接地极，在东北侧墙角，西南侧墙角和紧缩道路末端各打一口150米的接地竖井，每口井内各敷设3套IEA电解离子接地极，所有IEA接地极与所内水平镀锌扁钢接地网相连。
设计单位和专业接地单位完成设计方案的确定后，施工单位立即安排人员、机具、材料结合现场施工进度进行打深井、电解离子接地极埋设和填充剂填加工作，完成后组织进行接地参数进行测量验收，测量验收采用变频法，三点直线布置，最大对角线取250米，为减少误差，辅助电极离开接地网的影响范围，电流极取最大对角线的4-5倍，实测接地电阻为0.31欧，满足设计值要求。
3 技术原理分析
本工程的主接地网IEA电解离子接地极系统和变电站水平垂直接地网共同构成整体复合接地网，其中IEA电解离子接地极系统是有效降低主网接地电阻值的关键。
IEA电解离子接地极系统由电解离子接地极（中空），内部填充剂、外部填充剂和由镀锌扁钢和铜绞线做成的加长引线构成。
电解离子接地极由陶瓷合金组成，电极外表是铜合金，能确保导电性及较长的使用寿命（其使用寿命至少在30年以上）。
电解离子接地极内部及外部配装有两种负离子填充材料，外部填充剂以具有强吸水性，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、防腐蚀功能强、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；内部填充剂含有特制的电离子化合物，能通过电极顶部的呼吸孔充分吸收空气和土壤中的水分，通过潮解作用，将活性电离子有效释放的土壤中，促进导体外部缓释降阻，且保持阻值长期稳定。
接地极外部填充剂通过与接地极内部电解离子填充剂的相互作用产生针对壳层土壤的化学反应，降低壳层土壤的电阻率，同时在缓释接地极与土壤之间，形成了一个过渡带，增大接地极的等效截面积和土壤的接触面积，消除了接地极与土壤之间的接触电阻，改善地中的电场分布，填充剂有良好的渗透性能，深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大地中的泄流面积。接地极系统有很强的自动调节能力，不断向电极周围土壤补充电离子，改善周围土壤电阻率。
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。电解离子接地系统在接地体内部加入可逆性缓释填充剂，这种填充剂具有吸水、防水可逆的特点。通过这种方式产生的离子，可以有效释放到周围土壤中，使接地极成为一个离子发生装置，从而改善周边土质使之达到接地降阻要求。填充剂系统的使用年限也为30年。
土壤电阻率主要和土壤的类型、疏密、温度和水分四个因素有关，前两个因素取决于现场地质结构，后两个因素随季节、气温变化，其中和水分的关系更为密切。而本系统采用的填充剂有很好的膨胀性、吸水性，在气候干燥、土壤中水分含量较低时时也能很好的发挥作用。
4结论
与传统的主接地网接地电阻优化方法相比，电解离子接地系统具有接地效果好、持续和免维护时间长，施工方便，环保无污染，能降低施工政策处理难度和施工费用低等优点，具有良好的推广性。
参考文献：
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[2] 陈海宏，郑庆阳，吴德峰，章云耸：IEA电解离子接地系统的应用[J].电瓷避雷器,2005年第3期.
[3] 吴家尧：IEA电解离子接地系统在弱电工程中的应用[J].科技广场，2009.7.
[4] 《火力发电厂，变电所二次接线设计技术规程》（DL/T 5136-2001）.
作者简介：
林军浩（1984－），男，浙江杭州，工程师，项目管理。
储旺准（1981－），男，浙江杭州，工程师，项目管理。
论文作者:林军浩,储旺准
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/11/29
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