（1重庆大学 重庆 400044；2国网淄博供电公司 山东淄博 255000）
摘要：根据辛庄110千伏变电站地质及地形条件，结合改良水平接地体土壤和垂直打井深埋接地极、离子接地棒等综合技术方案，有效降低了接地电阻值，满足了国家标准和设计要求，取得较好的社会经济效益。
关键词 接地网；地质结构；土壤电阻率；解决方案
1.引言
接地系统事关变电站设备与人身安全，是电力系统安全可靠运行的重要保障。近年来，由于站址用地的矛盾，很多变电站的站址座落在丘陵山地、废弃矿山等一些非基本农田、耕地等地域，该类地域普遍土壤电阻率较高。如何采取有效措施，使接变电站地网电阻达到国家标准及图纸设计要求就成为摆在我们面前的是一项重要的课题。本文结合淄博辛庄110千伏变电站工程建设的实际，综合几种降低接地电阻的措施进行了分析计算，最终使该站地网电阻达到国家标准和设计要求，为今后类似工程提供了较好的解决方案。
2.概况
2.1地质结构：辛庄变电站座落在丘陵山地的一处废弃矿山处，站址40m*88.5m，站址内高程相对高差15.05m。据《岩土工程勘察报告》：使用XY-100型钻机，钻孔深度13.0～20.0m，在钻探深度范围内未揭露到地下水。
①层杂填土：
杂色，松散，湿，杂色，松散，湿，主要以风化岩碎块、碎屑为主，局部为人工回填的粉煤灰料。场区普遍分布，厚度：1.70～5.50m，平均3.61m。
②层强风化泥岩：
黄色，密实，层状构造，泥质结构，主要矿物成分为黏土矿物，泥质、钙质胶结，胶结程度为中等胶结，岩芯呈块状、碎块状，岩体极破碎，开挖后易风化，风化过程中易崩解，不具吸水性和膨胀性，属极软岩。该层场区普遍分布，厚度：1.10～3.40m，平均2.03m。
③层中风化泥岩：
黄色，致密，层状构造，泥质结构，主要矿物成分为黏土矿物，钙质胶结，岩芯呈短柱状，岩体较完整，采取率约80%，开挖后易风化，风化过程中易崩解，不具吸水性和膨胀性，属软岩。场区普遍分布，该层未钻透，最大揭露厚度8.9m，最大揭露孔深25.0m。
按照站区设计标高，站址处在②层强风化泥岩和③层中风化泥岩之间。
2.2土壤电阻率：我们根据《电阻率测深法技术规程》（DL/T0072－93）及《电力工程物探技术规程》（DL/T5159－2012）于三月上旬到该站进行电阻率测试工作。采用美国福禄克Saturn Geo X接地电阻测试仪测试，采用四电极测深法测定变电所场地地表下6米内土层的电阻率，地表下6米内土层以杂填土和强风化细砂岩及中风化细砂岩为主，测试布极方法如下图：
注：1．四根极棒布设在一条直线上，极棒的间距相等为 a；
2．各极棒的打入地下深度不应超过极棒间距 a的 1/20；
②测试结果计算
当测试电极入地深度ｂ不超过 0.2ａ时，可假定ｂ＝0，则简化计算公式为：
式中：ρ－土壤电阻率（Ω•m）；
Ｒ－所测电阻（Ω）；
ａ－测试电极间距（m）；
电阻率测试成果表
③修正
土壤电阻率测试应在干燥季节或天气晴朗多日后进行，土壤电阻率应是所测的土壤电阻率数据中最大值，因此应对本场地测试计算结果进行修正，按测试时的地质气候水文条件，修正系数取3，则修正后本场地土壤电阻率ρ=326.47（Ω•m）。
④结论
辛庄110千伏变电站土壤电阻率值ρ=326.47（Ω•m）。
3.解决方案
3.1如果单纯采用外引增大接地面积的方式，该站地处山地，落差起伏大，矿坑较多，占地面积大，协调工作难度极高，投资较大，经济上不划算，条件不具备。
3.2使用方案。综合考虑，本站接地网采取以下降阻方法：
1）、填充电阻率较低的物质或降阻剂
挖宽60cm深80cm的地槽，采用风镐打碎岩石，并把碎石清除到一边，使其不与较好土壤混合；敷设水平接地体-40×4的镀铜扁钢，镀铜扁钢的连接采用放热焊接；回填清除碎石、砖块、其他垃圾的土壤，并分层浇水夯实。
2）、采取深井接地极
采用深井接地极，并填充电阻率较低的物质或降阻剂。
根据图纸选定钻深井位置，采用直径不小于150mm不大于200mm的钻头在挖好的地槽中间钻井；钻到18米深时，即完成此垂直接地极深井。先把组成垂直接地体的φ14.2L1200mm的铜镀钢棒通过连接器依次串联，顺序放入井中，等放完15根铜镀钢棒以后，把物理降阻剂FW20A倒入搅拌机，并加入适量水，充分搅拌，使水和降阻剂搅拌成流动的稀糊状流体，然后，灌入井中，分次灌入直至灌满。每10米井约使用200kgFW20A物理降阻剂。深井接地极与水平接地体的连接采用放热焊接。
3）、采用离子接地系统
每套离子接地系统井内敷设离子接地棒2套。
根据图纸选定钻离子接地井位置，采用直径不小于150mm不大于200mm的钻头在挖好的地槽中间钻井；钻到30米深时，即完成此离子接地极深井钻井。离子接地体的敷设同垂直接地体，只是在钻井后采用-TJ95铜绞线把φ50L3000mm离子接地体依次坠入井中，-TJ95铜绞线与φ50L3000mm离子接地体的连接采用放热焊接。每个离子接地井中灌入20袋FW10A离子棒专用降阻剂，然后灌满FW20A物理降阻剂；灌入降阻剂分步进行：①灌入10袋FW10A离子棒专用降阻剂，②灌入约150kg稀糊状FW20A物理降阻剂，③灌入10袋FW10A离子棒专用降阻剂，④灌满稀糊状FW20A物理降阻剂。FW20A物理降阻剂制作方法：把物理降阻剂FW20A倒入搅拌机，并加入适量水，充分搅拌，使水和降阻剂搅拌成流动的稀糊状流体。离子棒接地辫与水平接地体的连接采用放热焊接。
3.3理论计算：
土壤电阻率约为326.47Ω.m，接地电阻要求≤0.5Ω。
全站水平接地极的接地电阻为：
R1=0.5×ρ×Κ/√S
ρ为土壤电阻率约为326.47Ω.m
S为接地面积84×37
Κ为使用降阻剂系数约为100%
R1≈2.93Ω
2）、18米垂直接地极
Rv= ρ（Ln（8×L／D）-1）×Κ／2πL
R2= Rv／nη
：单个垂直接地极接地电阻，Ω；
R2：18米垂直接地极并联后的接地电阻，Ω；
n：垂直接地极的数目，30套
D：垂直接地极的等效直径，0.0142m；
Κ为使用降阻剂系数约为70%
则Rv≈23.75Ω；R2≈0.55Ω
3）、离子接地系统接地电阻
Rv= ρ（Ln（8×L／D）-1）×Κ／2πL
R3= Rv／nη
：单套离子接地极接地电阻，Ω；
R2：离子接地极并联后的接地电阻，Ω；
n：离子接地极的数目，4组
D：离子接地极的等效直径，0.18m；
Κ为使用降阻剂系数约为60%
则Rv=6.63Ω；R3=1.66Ω
4）总接地电阻为：
R：总接地电阻，Ω；
R1：站内水平接地极接地电阻，2.93Ω；
R2：18米垂直接地极的接地电阻，0.55Ω
R3：离子接地极的接地电阻，1.66Ω
η：并联系数，0.8
R≈0.45Ω
按照以上降阻方法后，经理论计算，接地电阻值即降为0.45Ω，小于0.5Ω满足设计要求。
4.实测电阻值
按照推荐方案施工完成后，使用自动抗干扰地网电阻测试仪AL-6301测量，接地电阻为0.417，比理论计算略小，达到预期目标。
5.结论
通过对淄博辛庄110KV变电站接地降阻方案的分析计算实施，在条件允许范围内采用多种措施进行降阻，通过对现场的地形、地质、土壤电阻率勘测，经过几种降阻方案的分析、比较、计算，最终选出了最佳的降阻方案，取得了较好的降阻效果，满足了国家标准和设计要求。
参考文献：
[1]《交流电气装置的接地》DL/T 621-1997
[2]《电阻率测深法技术规程》（DL/T0072－93）、《电力工程物探技术规程》（DL/T5159－2012）
[3]孟庆波等.降低接地装置接地电阻的新方法.高电压技术，1996.22（2）：67
[4]安建强等.爆破接地技术在地网改造中的应用.山东电力技术，1999.4（108）
论文作者:张玉琛1,张志民2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：电阻率论文; 电阻论文; 离子论文; 土壤论文; 变电站论文; 测试论文; 泥岩论文; 《电力设备》2019年第1期论文;