变电站地网工程设计方案模版
二、接地电阻降阻方法
为了达到降低接地网接地电阻之目的，首先需要从理论上研究降低接地电阻的方法。由公式R= P￡/C可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，?是增人接地体几何尺寸，以增人接地体的电容C；二是改善地质电学性质，减小地的电阻率P和介电系数
接地网是在接地系统的基础，由接地环（网）、接地极（体）和引下线组成，以往常有种谋解，把接地环作为接地的主体，很少使用接地体，在接地妥求不高或地质条件相当优越的情况下，接地环也能够起到接地的作用，但是通常的情况下，这是不可行的，接地环可以起到辅助接地地作用，主导作用是用接地体来完成的。决定接地电阻人小的因素很多，下而先来分析?下计算传统地网接地电阻的公式（仅以接地环接地时）。
式中：
P （Q.m） -?土壤电阻率：
d（m）----- 钢材等效直径；
S （m2）------ 地网面积：
H（m）----- 埋设深度：
L（m）------ 接地极长度（m）：
A ----------- 形状系数。
式（1）衣明，传统的接地力式在土壤电阻率已经确定的情况下，妥想达到设计要求的电阻必须有足够的接地而积，要降低接地电阻只有扩人接地而积，每扩人4倍的接地面积，接地电阻会降低?倍。
式（2〉、（3）衣明，在上述的接地网中，要降低接地电阻的另?个方法是加大接地材料的尺寸，但是耗材太大而且效果并不理想。以下降低接地电阻的-些常用的合理的方法。
、增大接地网面积1.
由上而接地电阻的物理概念，人地电阻率P和介电系数￡不容易改变，而接地电阻R与接地网电容C成反比：从理论上分析，接地网电容C主要由它的面积尺寸决定，与而积成正比，所以接地网而积与接地电阻成反比。减小接地网接地电阻，增人接地网面积是可行途径。?个有多根水平接地体组成的接地网可以近似地看成?块孤立的平板，借用平板接地体接地电阻计算公式，当平板面积增大一倍时，接地电阻减小29.3%。
2、增加垂直接地体
依据电容概念，增加垂直接地体可以增人接地网电容。当增加的垂宜接地体长度和接地网长、宽尺寸可比拟时，接地网由原来的近似于平板接地体趋近于?个半球接地体，电容会有较人增加，接地电阻会有较大减小。由埋深为零半径为r的圆盘和半径为r的半球电容之比4 er/ 2 n er 可得，接地电阻将减小3 6%。但是对于人型接地网，其电容主要是由它的面积尺寸决定，附加于接地网上有限长度（2?3 m）的垂直接地体，不足以改变决定电容人小的几何尺寸，因而电容增加不大，亦接地电阻减小不多。所以人型接地网不应加以增加垂直接地体作为减小接地电阻的主要方法，垂直接地体仅作为加强集中接地散泄雷电流之用。唯-有效的途径是釆用深井接地。
3、人工改善地电阻率
在高电阻率地区采用人工改善地电阻率的方法，对减小接地电阻具有?定效果。例如，对于?个半径为r的半圆球接地体而言，其接地电阻的50%集中在自接地体农而至距球心2 r的半圆球内, 如果将r至2 r间的土壤电阻率降低，可使接地电阻大大减小。
设原地电阻率为P 2,将r至2 I?范圉内的电阻率为q 2的土壤用低电阻率的材料P 1置换，则半
圆球接地体的接地电阻为: 置换前的接地电阻RX 为: R 与RX 之比为： 当 P 1?P2,上式改写为：R=RX'2= P 2/4
n r
故接地电阻减小的百分数为5 0%o 另外由上式可以看出，用低电阻率的材料置换半球附近高电 阻率的土
壤，相当于将半球接地体的半径由R 增人到2 R,由于接地体几何尺寸的增加，而使接 地电阻减小。
4、 深埋接地体
在地电阻率随地层深度增加而减小较快的地方，可以采用深埋接地体的方法减小接地电阻。地的 电阻率随深度而减小的规律，往往在达到?定深度后，地电阻率会突然减小很.
多。因此利用人地性质，深埋接地体后，使接地体深入到地电阻率低的地层中，通过小的地电阻 率来达到减小接地电阻的目的。
对于地电阻率随地层深度的增加而减小不大的地方，由于地电阻率变化不人，增加接地网的埋深 只是增人接地网的电容。利用电容的槪念，电容具有储藏电场能量的本领，它所储藏的能量，不 是储藏在极板上，而是储藏在整个介电质中，即整个电厂中：介电质中的能量密度，既与介电系 数有关，又与电场的分布有关，閃此，比起接地网的几何尺寸小得多的有限埋深，所增加的储藏 能量的介质空间极为有限：在有限空间中的能虽密度又小，储藏的总能量也就增加不多，即电容 增加不人，所以对减小接地电阻作用不人，不宜采用深埋接地体的方法减小接地电阻。深埋接地 体和敷设水下接地网可以大人降低宣流电阻，但对降低交流电阻作用不人，故国军标不推荐使用 该法。但结合基地航天测试实际情况，主要是低频信号，此法简单，效果明显，可以使用。
5、 敷设水下接地网
在有适宜水源的地方敷设水下接地网，由于水的电阻率比地电阻率小的多，可以取得比较明显的 减小接地电阻的效果。而且敷设水下接地网施工比较简便，接地电阻比较稳定，运行可靠，但应 注意水下接地网距接地对象的距离一般不大于1000m 。
6、 利用自然接地体
充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结购物，以及上下水金属管道等自然接地体，是减小 接地电阻的有效措施，而且还可以起引流、分流、均压作用，并使专门敷设的接地带的连接作用 得到加强。
三、接地网的设计与施工
接地工程本身的特点就决定了周围环境对工程效果的决定性的影响，脱离r 匸程所在地的具体情 况来设计接地工程是不可行的。设计的优劣取决于对当地土壤环境的诸多因数的综合考虑。土壊 电阻率、土层结构、含水情况、季节因数、气候以及可施匚面积等等因数决定了接地网形状、）＜ 小、工艺材料的选择。
1、接地材料的选择
现在广泛使用的接地工程材料有各种金属材料（最常用的如扁钢）、接地体、降阻剂和离/接地 系统等。金属材料如扁钢，也常用铜材替代，主要用于接地环的建设，这是人多接地工程都选用 的：接地体有金属接地体（角钢、铜棒和铜板〉这类接地体寿命较短，接地电阻上升快，地网改 造频繁（有的地区每年都需要改造），维护费用比较高，但是从传统金属接地极（体）中派生出 类特殊结构的接地体（带电解质材料），使用效果比较好，?般称为离心或中空）接地系统：另 外就是非金属接地体，使用比较方便，几乎没有寿命的约束，各方面比较认可。降阻剂分为化学 将阻剂和物理降阻剂，化学降阻剂自从发现有污染水源事故和腐蚀地网的缺陷以后基本上没有使 用了，现在广泛接受的是物理降阻剂（也称为长效型降阻剂）。在以下的讨论中以非金属接地块、 物理降阻剂和离/接地系统为代衣进行探讨。下而将设计RX=(Pl+p2)/4nr
RX= P 2/2 n r
R RX=( P 1+ P 2)/2 P
中考虑的主要因素进行简要的说明。
物理降阻剂（也称为长效型降阻剂）。物理降阻剂是接地匚程广泛接受的材料，属于材料学中的不定性复合材料，可以根据使用环境形成不同形状的包裹体，所以使用范圉广，可以和接地环或接地体同时运用，包裹在接地环和接地体周圉，达到降低接触电阻的作用。并且，降阻剂有可扩散成分，可以改善周边土壊的导电属性。现在的较先进降阻剂都有?定的防腐能力，可以加长地网的使用寿命，其防腐原理?般来说有几种：牺牲阳极保护（电化学防护），致密覆盖金属隔绝空气，加入改善界而腐蚀电位的外加剂成分等方法。物理降阻剂有超过二十年的工程运用历史，经过不断的实践和改进，现在无论是性能还是使用施匸工艺都已经是相当成熟的产品了。
接地模块是在通讯、广电等部门广泛使用的匸程材料。基本成分是导电能力优越的非金属材料复合加工成型的，加工方法有浇注成型和机械压模成型的，?般来说浇注成型的产品结构松散、强度低、导电性能差，而且质量不稳定，?些小型厂家少量生产使用这样的办法；机械压模法，是使用设备在几到十几吨的压力下成型的，不仅尺寸精度较高、外观较好，更重要的是材料结构致密、电学性能好、抗人电流冲击能力强，质量也相当稳定，但是生产成本较高，批量生产多采用。选型时，尽量采用后者，特别是接地体有抗人电流或人冲击电流的要求（如电力工作地、防雷接地）时，不宜采用浇注成型的非金属接地体。非金属接地体的特点是稳定性优越，其气候、季节、寿命都是现有接地材料中最好的，是不受腐蚀的接地体，所以，不需要地网维护，也不需要定期改造，但是，非金属接地体施工需要的地网面积比传统接地面积小很多，但是在不同地质条件下也需要的保证足够接地面积才可以达到良好的效果。
离（接地体是传统的金属接地改进而来，从匚作原理到材料选用都脱胎换骨的变化，形成各种形状的结构。这些接地系统的共同点是结构部分采用防腐性更好的金属，内填充电解.
物质及其载体组分的内填料，外包裹导点性能良好的不定性导电复合材料，?般称为外填料。接地系统的金属材料已经出现的有不锈钢、铜包钢和纯铜材的。不锈钢的防腐较钢材好，但是在埋地环境中依然会多多少少的锈蚀，以不锈钢为主体的接地系统不宜在腐蚀性严重的环境中使用。农而处理过的铜是很好的抗锈蚀材料，铜包钢是铜-钢复合材料，钢材衣而覆盖铜，可以节约人量的贵金属一铜材。套管法或电镀法生产，衣而铜层的厚度从O.Olinm到0.50inm,厚度越厚防腐效果越好。纯铜材料防腐性能最好，但是要耗用人量的贵金属，在性能要求较高的工程中使用。由于接地系统人多向垂直方向伸展，所以接地面积人多要求很小，可以满足地形严重局限的匸程需要。特别是，补偿类型的接地系统有加长的设计，笔者曾使用过加长至24M的接地系统，辅以深井法施工，可以达到非常好的效果。介绍的接地材料各有优势，但是都有自身的局限。我们捉倡各取所长，选择适当的材料满足不同的工程情况。
传统接接地模降阻离了?接地
地网与接地接地地网与接地类接地简简较简简新建地网施复较简改造地网施复简恶劣地质条适用环普通地网通地网而积小的城腐蚀通境较高要求地或复杂山岩环较价格比地好要求低便宜，较坏要求高较贵或很有防腐作较好抗腐能抗腐不被腐不气候稳定较优普通短,常需要改造长
使用寿命较长最长2、地网形式地网的形状色接影响接地达到的效果和达到设计要求所需要的地网站地积。首先应建立接地环
（或接地而），捉倡使用水平接地极（常用的是外部接地环）和水平垂直接地体配合使用。在很容易达到接地目的，要求低的接地中可以选用平面的接地方法（接地环接地）：?般应用接地体和接地环配合使用，形成三维的结构。
三维的接地有三种不同类型：等长接地、非等长接地和法拉第笼式接地。A、等长接地用相同的接地体，
这种方式接地体的埋设深度基本?致，施工方便同时可以取得较好的效果。B、非等长接地是更科学的接地方式，采用不同的接地体相互配合，由于接地体长度和埋设深度不同，人人的加大了等势而积，突破地网而积局限。要求设计人员对多种接地工艺有?定认识，本身施匸并不困难，使用得当可以完成相当难度的接地工程。这种方法夜叫“半法拉第笼”接地匸艺。C、法拉第笼式接地是多层水平接地网，用垂直接地体相互连接形成笼式结构。由于施匚量大，并不常用。在设计中还应考虑地网集肤效应、跨步电压等因数。
3、复杂岩土条件的设计施工
A、岩土类型
岩土直接关系接地的难度，设计中最重要的参数之?就是的是岩土的土壤电阻率，但仅仅考虑土壤这个参数是不够的，还要考虑开挖（钻进）难度、破碎还是整体岩石、持水能力等因数。有的岩土电阻率高，但是在整体岩石之间常有较好的土壤间隙层，在这样的环境中，避开整体岩石，在间隙中开挖灌降阻剂效果很好。
B、地形制约
施匸环境常常是受到各种情况的制约，按照理想的模式考虑人面积的地网是不现实的。有专家认为，接地面积淀后，如果接地极长度不超过地网1/20,要想突破局限是不可能的，即使做成整块铜板也没有用的。实践中也应证了这?理论。所以，当地形局限时，我们可以考虑地网的纵深方向，使用离子接地系统或深井施工工艺。西昌某航天观测站，土
壤电阻率1100Q.ni,设备需要4Q信号-屏蔽独立地，考虑季节因数，应作到2.75 Q ,而可供施工的而积只有S平方的狭长位置，采用加长（20m）离（接地系统3套安装后，达到2.5 Q的接地电阻。
C、含水情况
?般来说，湿润的土壊导电性较好，但是，实际丄程中我们发现，当含水量超过饱以后，接地效果反而不好。当地底下有潮湿，接地体深入到这?层时，降阻效果会好得多。例如，云尾移动通讯站，土壤电阻率测量值1200欧，使用接地块240块，接地电阻达到1欧以下：同样的，湖南柯壶口变电所也是1200欧的从土壤电阻率，地衣破碎沙石层，但是开挖150mm发现潮湿土层，埋设接地块80只，原预计达到4欧的地网，结果达到了 1.2欧。
D、施工工艺
准确的施工工艺才能达到良好的设计的实施效果，看起来不重要的实施细节常常导致严重的后果。因为接地工程是隐蔽工程，当施工完成后，错谋不?定马上可以检测到，即使发现问题补救也是很麻烦的，尤其是防腐细节。
使用接地模块时，埋设应尽量选择适合的土层进行，预先开挖SO-lOOcm的土坑（平埋），底部尽量平整，使埋设的接地块受力均匀。接地块水平设置，用连接线使连接头与接地网连接，用螺栓连接后热焊接或热融接，焊接完成以后应去处焊渣等，再用防腐沥青或防锈漆进行焊接衣血的防锈处理，回填需要分层夯实，保证土壤的密实和接地块与土壤的接触紧密，底部回填40-50cm 后，应适量加水，保证土壤的湿润，令接地块充分吸湿。
使用降阻剂时，为了防腐，包裹厚度应在30mm以上。接地用的钢材?般有50nimX50mmX4min
或 5 Onim X 5 Omin X 5 mill 角钢：40min X 4nim 或 4 Onim X 5111m 的扁钢；
50mm 、h>3mm 的钢管。角钢对角线长的约为70mm,短的约为56.6mm 。若包裹厚度为。对水 平扁钢来说，由于地而开挖高低不平，扁钢130inm,地网开挖直径尺寸应在30inm
本身弯曲不直，在施匸中许多部位刚刚被降阻剂盖住。这样，钢材实际上处在两个介质的交界处， 人人地加快门离蚀程度，因此地网开挖尺寸也应该加人。我们认为垂直极灌降阻剂直径以130— 200nmi 为好，水平沟以1 SOniinX lOOnim 为好（扁钢竖放）。这样做的开挖工程量和降阻剂用量 都会增加，但从整体降阻、防腐效果看是合理的。
离/接地系统埋深?般为3000-4000min ?当加长时相应加深，有条件的用钻机施工。孔径保证 100-250min （根据接地系统的形式选择）。施工中应保证导电为辅料包裹密实，消除空管和气泡。
四、接地网设计方案
《工业与民用电力装置的接地设计规范》GB50059-92 《建筑物防雷设计规范》 《交流电气装置的接地》 A 、变电站总占地而积为X X X X 平方M 。B 、工程所在地土层平均厚度估算约为X XXX M ： C 、工程为XXkv 变电站；设计；XX Q ?m 、土壤电阻率D
E 、变电站接地要求应为0.5 0：
3、设计分析： 根据GBJ65-83《工业与民用电力装置的接地设计规范》附衣1.1接地电阻的计算公式计算，在 不重新征地的情况下，仅靠普通环型地网即使设置普通垂直接地极（2.5m 角钢）也达不到设计 要求，必须釆用其他办法人量地降低接地电阻，下降到常规地网方式接地电阻的17.3%,及降阻 率82.3%。根据施工经验，要达到?定的降阻率，需要采用的施匚方式为（在电力地网中，采 用大地网接地电阻率测试仪测量的情况下）： 材料型号及要采用的施工方降阻序扁40*笋设置垂直接地角钢（钢管接地
50*50*垂直接地角10?20C50*垂巴接地钢扁401哆设置垂直接地角钢（钢管）使用
阻50*50*垂直接地角20-30^50*直接地钢
长效物理降阻扁40*换土、深井法、离子接地体并使用
阻离了接地50?80长效物理降阻、 扁钢40*4换土、深井法、接地模块、降阻剂组1、 成的非等长接地系统，并要求，深井 ①50*4、接地钢管240?60%4穿越水层：30%至少.. 、长效物理降阻剂3①150*800、接地模块4
综上所述，基本方案中应选用的材料为：
1）、接地环釆用5OX5nim 热镀锌扁钢：2）、地极采取两种：a 、深井接地体采用
3）、使用降阻剂作为降阻辅助材料：
4）、土壊（包含沙土）厚度为10M,水层平均深度以20M 估算。深井应取30\1为宜。5〉、需 设计地而变电站接地网和水下接地网两个地网，两地网和连接。
为保障电力系统故障泻流时，附近人员的人身安全，应尽量降低跨步电压（接触电势），《匸业与 民1、 引用标准
GBJ65-S3
计规范》
GB50057-94
DUT621-97
2、 环境简况
<35-110KV 变电所设