摘要：本文通过沪昆高铁旧县引变电站的接地降阻工程实践，进一步探讨如何有效降低地网接地电阻，包括土壤电阻率的测试，降阻方案设计，施工等。
关键词：高铁牵引变电站；接地网降阻；技术；实践
引言
随着我国高速铁路建设的迅猛发展，由于高铁沿线地址情况复杂，普遍土壤电阻率非常高，导致线路上的绝大多数牵引变电站接地网根据设计院图纸施工后出现接地电阻达不到设计要求值的情况，从而需要进行接地降阻改造措施，我公司在沪昆高铁、云贵客专、怀邵衡等高铁线路就曾对多个牵引变电站进行过接地降阻改造，下面就沪昆高铁旧县引变电站的接地降阻工程实践对牵引变电站接地降阻技术进行探讨，希望该降阻技术能得到更广泛的应用与实践。
一、项目说明
沪昆高铁旧县牵引变电站位于云南省曲靖市马龙县旧县镇东北，根据业主提供资料得知：旧县牵引变电所地网电阻值要求不大于0.35Ω；要求接地降阻不能超过项目征地范围，材料必须使用纯铜材料。
二、现场勘察
旧县牵引变电站处于云贵高原，当地降水稀少，土壤干燥场，周边覆盖土层厚度较薄，表土层有一定的植被，表土层下以风化碎石为主，场站面积约为S=57×78 m。根据最近场站周围土壤电阻率测试，经加权法计算和季节系数修正后得土壤电阻率为ρ=1780Ω.m，测量站内主接地网接地电阻为1.19Ω，远远高于设计值，所以需要采取降阻措施。
三、设计依据
（一）根据业主提供资料；
（二）GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》；
（三）变电所接地电阻R≤0.35Ω；
四、降阻方案设计
由以上勘查资料知，基础地网接地原电阻R=1.19Ω，主网面积S=4446㎡，土壤电阻率为ρ=1780Ω•m 若要把接地电阻值降至0.35欧姆，则需要多大的接地面积S？
根据公式：
即在变电所外S=6466122-4446=641676平方米范围上做地网，才能把接地电阻降至0. 35欧姆，若要在这么大的范围内做地网，其施工难度大，投资费用高，另考虑站外可征地面积也受现场条件的限制。
为此，根据我公司多年来对类似变电站接地降阻工程设计和施工的经验，结合变电站四周的环境，采用在变电站四周可外延处外延接地线是一套完善、经济有效的方法。
即：为满足该所地网接地电阻R≤0.35Ω的技术要求，在接基础地网的向四周外延接地线上，均匀布设DK-AG电解地极，通过电解质向地表深层和四周的泄放，将地网改造成半球体，采用等效半球体接地原理进行降低接地电阻，采用半球接地原理，在接基础地网的向四周外围布设DK-AG电解地极，通过电解质向地表深层和四周的泄放，将地网改造成半球体。
由于接地网内的土壤电阻率较高，接地电阻很难降下来，我们设计将接地体做成一个接地半球，如下图所示：
图1 半球接地体示意图
从半球接地电阻公式 可知，如果能将大于接地半球r的土壤电阻率降下来，接地电阻值R就可以降下来。具体的方法是：我们采用向土壤施放电解质的方法来降低土壤电阻率。选用了一种DK-AG电解地极，作为施放电解质的载体，该电解地极是在铜管内填装无毒化合物晶体，不会对环境造成任何污染，铜管埋于地下，铜管上的呼吸孔吸收土壤的水分，使化合物晶体变为电解质溶液，又从呼吸孔排泄出，并向四周流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解质离子土壤，特别是在砂土、岩石地质结构的地下，电解质液可向砂质粘土的纵深方向和岩石表面的四周渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构形成了一个良好的电解质导电通道，从而大范围地降低了土壤电阻率。
五、施工方案
（一）首先在变电站原地网四周外可施工的空地处（围墙至围栏区域），开挖地网沟敷设几条外延接地线，埋设电解地极再填充相应的回填料；在外延接地线上埋设DK-AG电解地极，共放置DK-AG电解地极23套，然后沿进场道路往外开挖一条外延接地线。外延水平接接地线采用150㎜²（裸铜）铜线作为水平接地体，共700米，每隔10米打入一根Φ18*1500mm铜棒作为垂直接地体，共70根。
（二）接地极埋设深度不小于0.5米。
（三）预留接地端子与变电所的基础地网连接良好。
（四）接地施工草图
六 接地降阻技术探讨
根据GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.10有关说明：“在高土壤电阻率地区，接地装置的接地电阻很难达到要求时，可采用以下措施降低接地电阻：（1）在变电站附近有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接地网或外延伸接地体；（2）当地下较深处的土壤电阻率较低时，可采用井式或深钻式深埋接地极；（3）填充电阻率较低的物质或压力灌注降阻剂等以改善土壤传导性能；（4）敷设水下接地网，当利用自然接地体和引外接地装置时，应采用不少于2根导体在不同地点与接地网连接；（5）采用新型接地装置，如电解离子接地极；（6）采用多层接地措施等措施。
在大量的工程实践中，我们发现，每个行之有效的方案都是不是单一靠一种措施就能有效实现降阻目标的，通常都是几种降阻技术的结合使用，最常用的有以下几种方案：
（1）外延末端打井法，即在变电站可供外延的方向较少，且扩网距离有限制的情况下，在外延水平接地体到一定距离后，在末端根据计算要求打一口深井辅助降阻；
（2）外延加离子接地极，即在外扩水平接地体上均匀敷设离子接地极辅助降阻。该方法前提条件是变电站周围有较低电阻率的土壤，且施工面积不受限制。上述工程案例中采用的即是外延加离子接地极的方法，这也是目前应用最广，最经济的接地降阻技术。
（3）外延加离子接地极加末端打井，这种方法是方法（1）（2）的结合，末端打井是考虑到接地体的有效长度，即L=2 ，在接地体的有效长度内迅速的泄放雷电流或者短路大电流。
（3）站内局部换土加深井，即在变电站内的设备集中区域，如主变附近等将该区域内一定深度内的土壤置换为土壤电阻率低的材料，然后在站内按设计打多口深井进行综合降阻的技术。
（4）深井加离子接地极等，即的按设计要求打相应数量及深度的接地深井，并在放入的深井接地体上安设离子接地极，或者直接以离子接地棒作为深井接地极。
具体要根据项目情况，因地制宜，选用最经济有效且容易施工的方案。
六 结束语
牵引变电站接地网是保证变电站安全可靠运行，保障操作人员和电气设备安全运行的基础保障和重要设施。我国高速铁路在建设的过程中需要对经济有效的接地措施进行更好的研究与应用，高度重视地网的设计和施工。在高土壤电阻率地区的牵引变电站的施工和改造过程中，应立足于地质环境条件，因地制宜，根据设计要求选择最经济有效的降阻技术方案。
参考文献:
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[5]石金铖，王殿江.防雷接地电阻异常情况的分析[J].气象科技，2006，（03）：45-46.
作者简介：
王裕超（1975.03-），男，广西桂林人，大学本科，从事防雷工程管理工作。
论文作者:王裕超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：变电站论文; 土壤论文; 电阻率论文; 电阻论文; 外延论文; 地极论文; 地网论文; 《基层建设》2018年第25期论文;