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摘要 本文简述流波电站升压站避雷针接地电阻偏高原因，并针对性介绍接地电阻偏大处理方法。以供相类似情况处理借鉴。
关键词 接地电阻；偏大原因；处理方法；结论
中图分类号 TM934.1；TV62 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0114-02
流波水电站的厂房坐落在响洪甸水库库尾，为引水式电站厂房，电厂（面积1200平方米）装机容量为2×12.5MW，整个电站升压站（占地面积450平方米）包括110KV开关站、2台SF9-16000/110KVA主变压器，及相应的避雷系统。升压站的两根独立避雷针（每根高度30米）的接地是一根引向厂房后山体，另一根引向河岸边。由于当初在升压站施工过程中，从不影响升压站的施工进度角度出发，出现了接地电阻未按照设计要求的施工，造成避雷针接地网接地电阻一直偏高。经技术人员检测，1#避雷针接地电阻16欧姆，2#避雷针接地电阻21Ω（按电力规程要求<10Ω）。升压站避雷针的接地的可靠性，关系着站内所有设备的安全运行。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或雷电大电流人地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，轻则导致异常放电，重则破坏升压站设备而扩大事故，带来无法弥补的经济损失和电网影响。
接地电阻对接地网的安全起着非常重要的作用，接地电阻的大小是安全接地的重要技术指标。采取各种辅助降阻措施，降低接地电阻，使接地网达到安全运行的要求，是变电站接地问题中—个重要的环节。下面就以流波电站接地电阻产生原因分析及相应降阻方法进行详解。
1 变电站接地网电阻偏高的几种原因分析
1.1 土壤电阻率偏高
流波水电站的升压站系坐落在多岩石地区由由山体平挖成形，先天的土壤电阻率偏高，而回填用的砂石较干燥造成大地导电基本是靠离子导电等地形因素影响均会导致系统接地电阻影响。
1.2 没有具体勘探资料
按规定在设计接地网接地要求时，根据地质勘探资料即可查找设计手册相对应的土壤电阻率。但是由于前期地质勘探资料的不具体因素，未具体区分不同场地不同点土壤电阻率的偏差，特别是南北方同种土壤之间差别很大，会造成很大的误差。故而造成人为设计方面的缺陷：具体情况未分别不同对待。
1.3 施工不细致
对于不同地区变电站的接地来说，不仅精心设计重要，严格施工更为重要。因为对于地形复杂，特别是位于岩石区的变电站，接地网水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打入都十分困难。而接地工程又属于隐蔽工程，如施工过程中不能实行全过程的技术监督和必要的监理，就可能出现技术偏差问题。同时，在施工工艺上，为了省工没有在原土层上施工，而是回填了一部分回填土后再施工。或者回填使用了部分建筑垃圾、大块的沙石等低阻率材料。没有用细土回填，分层进行夯实。作为流波电站升压站系统，因自身管理上的缺陷存在此诸多方面的不足。
1.4 运行中发生变化
有些接地装置在建成初期是合格的，但经一段时间运行后，接地电阻就会逐渐变大，除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外，以下一些问题也值得考虑。一是由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在山区酸性土壤中，接地体的腐蚀速度相当快，会造成一部分接地体脱离接地装置。二是接地引下线、接地极受外力破坏而损坏等。三是在接地引下线与接地装置的连接部分，因锈蚀而使电阻变大或形成开路。经实地查看，本工程接地系统存在此方面运行损坏。
2 接地电阻降阻方法的探讨
综合考虑各种因素影响，采用的降阻措施有引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等。
2.1 外接地
在高土壤电阻率地区高，当变电站主接地网的接地电阻难以满足要求时，且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源，可以采取引外接地措施以降低接地电阻，但应考虑占地面积和农田恢复的难度。
在埋设地点选择时，应考虑：选择地下水较丰富及地下水位较高的地方；接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体，利用矿体来延长或扩大人工接地体的尺寸。本站1#避雷针有一根接地线是通过扁铁引至下游河道中。
2.2 深井接地
由变电站外延接地线（40×4的镀锌扁钢），在进线塔下端打有一口约200m超深接地井，用钻机钻孔，把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量，系统接地电阻小于4Ω，符合设计要求，效果很好。
和其它辅助降阻措施相比，深井接地法有以下优点：大大降低了接地电阻；减少了变电站占用地表面积，是改造优化的最好方法；设计寿命可以非常长，设计裕度非常大；深层的土壤电阻率不受气候、季节影响，数值稳定。因此，接地电阻值也不会随气候、季节变化，这是深井接地最大的优点。但在山区岩石较多地区不适宜此方法。
2.3 电解接地
电解接地系统是我国近年出现的接地降阻方法，在国内外已有应用经验，电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道，在管道中加入电解化学物質，利用空气或土壤的潮气，与管道中的化学物质反应产生电解溶液，电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透，提高土壤的导电率，降低电极与土壤的接触电阻，在金属管道外部采用降阻材料回填，增大电解地极，具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性，可以深入岩土形成树根网状，增大泄流面积，降低散流电阻，同时保护电解地极免遭腐蚀，从而降低变电站的接地电阻。当时施工建设期间考虑用盐水池增加导电体导电率，但因为施工场地没有位置而放弃。
2.4 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土，是普遍采用的有效办法，且施工简单。例如某变电站位于山区，地质报告显示站区耕植土厚度为0.2～0.6m，部分地方有基岩露出，土层以下为砂岩和灰岩。接地设计采用换土，在土层厚度不能满足要求的地方，沿水平接地体挖接地槽，深度为1m，垂直接地极坑深度3m，底部直径1m，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土并夯实，再放接地体，回填土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。 2.5 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型：化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成，注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体，从而增大接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果，但化学降阻剂存在一定的环境污染问题，对周边生态环境易造成影响。且随时间推移，降阻效果也会降低。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成，其电阻率低，主要靠导电粉末起到降阻作用，降阻性能不受環境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率，换句话说，是降低接地网与土壤的接触电阻，而不是降低接地网本身的接地电阻。降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性都较好。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起部分接地电阻降低。
除了以上方法外，增加接地网的埋设深度、扩大接地面积和采用两层水平接地网等，也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况，可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的实际效果。本站经过与专家的联系特制定出处理方案，在原来根接地线的有效范围内挖2孔2-3米深度直径0.5米的深坑，再用扁铁做成圆形铁笼放置坑中，用扁铁焊接到接地引线上。把从厂家外购的降阻材料填充到坑里（每坑用200公斤降阻剂），外层用泥土夯实，坑口用木框增加高度充实泥土。经过处理的避雷针接地线的接地电阻用测试仪测量后，1#避雷针接地电阻是1.6Ω，2#避雷针接地电阻是2.8Ω，实际数值都满足了规程的要求。
3 结论
变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方而是站区面积不断减少，特别是规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。同时接地网设计与施工必须予以高度重视，高土壤电阻率区的变电站，应根据地区地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理来降低接地电阻。仅为有类似条件的单位提供借鉴！
作者简介
刘辉（1972—），男，籍贯：安徽六安，现职称：水利水电工程师，学历：本科，研究方向：水利水电。
关键词 接地电阻；偏大原因；处理方法；结论
中图分类号 TM934.1；TV62 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0114-02
流波水电站的厂房坐落在响洪甸水库库尾，为引水式电站厂房，电厂（面积1200平方米）装机容量为2×12.5MW，整个电站升压站（占地面积450平方米）包括110KV开关站、2台SF9-16000/110KVA主变压器，及相应的避雷系统。升压站的两根独立避雷针（每根高度30米）的接地是一根引向厂房后山体，另一根引向河岸边。由于当初在升压站施工过程中，从不影响升压站的施工进度角度出发，出现了接地电阻未按照设计要求的施工，造成避雷针接地网接地电阻一直偏高。经技术人员检测，1#避雷针接地电阻16欧姆，2#避雷针接地电阻21Ω（按电力规程要求<10Ω）。升压站避雷针的接地的可靠性，关系着站内所有设备的安全运行。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或雷电大电流人地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，轻则导致异常放电，重则破坏升压站设备而扩大事故，带来无法弥补的经济损失和电网影响。
接地电阻对接地网的安全起着非常重要的作用，接地电阻的大小是安全接地的重要技术指标。采取各种辅助降阻措施，降低接地电阻，使接地网达到安全运行的要求，是变电站接地问题中—个重要的环节。下面就以流波电站接地电阻产生原因分析及相应降阻方法进行详解。
1 变电站接地网电阻偏高的几种原因分析
1.1 土壤电阻率偏高
流波水电站的升压站系坐落在多岩石地区由由山体平挖成形，先天的土壤电阻率偏高，而回填用的砂石较干燥造成大地导电基本是靠离子导电等地形因素影响均会导致系统接地电阻影响。
1.2 没有具体勘探资料
按规定在设计接地网接地要求时，根据地质勘探资料即可查找设计手册相对应的土壤电阻率。但是由于前期地质勘探资料的不具体因素，未具体区分不同场地不同点土壤电阻率的偏差，特别是南北方同种土壤之间差别很大，会造成很大的误差。故而造成人为设计方面的缺陷：具体情况未分别不同对待。
1.3 施工不细致
对于不同地区变电站的接地来说，不仅精心设计重要，严格施工更为重要。因为对于地形复杂，特别是位于岩石区的变电站，接地网水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打入都十分困难。而接地工程又属于隐蔽工程，如施工过程中不能实行全过程的技术监督和必要的监理，就可能出现技术偏差问题。同时，在施工工艺上，为了省工没有在原土层上施工，而是回填了一部分回填土后再施工。或者回填使用了部分建筑垃圾、大块的沙石等低阻率材料。没有用细土回填，分层进行夯实。作为流波电站升压站系统，因自身管理上的缺陷存在此诸多方面的不足。
1.4 运行中发生变化
有些接地装置在建成初期是合格的，但经一段时间运行后，接地电阻就会逐渐变大，除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外，以下一些问题也值得考虑。一是由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在山区酸性土壤中，接地体的腐蚀速度相当快，会造成一部分接地体脱离接地装置。二是接地引下线、接地极受外力破坏而损坏等。三是在接地引下线与接地装置的连接部分，因锈蚀而使电阻变大或形成开路。经实地查看，本工程接地系统存在此方面运行损坏。
2 接地电阻降阻方法的探讨
综合考虑各种因素影响，采用的降阻措施有引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等。
2.1 外接地
在高土壤电阻率地区高，当变电站主接地网的接地电阻难以满足要求时，且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源，可以采取引外接地措施以降低接地电阻，但应考虑占地面积和农田恢复的难度。
在埋设地点选择时，应考虑：选择地下水较丰富及地下水位较高的地方；接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体，利用矿体来延长或扩大人工接地体的尺寸。本站1#避雷针有一根接地线是通过扁铁引至下游河道中。
2.2 深井接地
由变电站外延接地线（40×4的镀锌扁钢），在进线塔下端打有一口约200m超深接地井，用钻机钻孔，把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量，系统接地电阻小于4Ω，符合设计要求，效果很好。
和其它辅助降阻措施相比，深井接地法有以下优点：大大降低了接地电阻；减少了变电站占用地表面积，是改造优化的最好方法；设计寿命可以非常长，设计裕度非常大；深层的土壤电阻率不受气候、季节影响，数值稳定。因此，接地电阻值也不会随气候、季节变化，这是深井接地最大的优点。但在山区岩石较多地区不适宜此方法。
2.3 电解接地
电解接地系统是我国近年出现的接地降阻方法，在国内外已有应用经验，电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道，在管道中加入电解化学物質，利用空气或土壤的潮气，与管道中的化学物质反应产生电解溶液，电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透，提高土壤的导电率，降低电极与土壤的接触电阻，在金属管道外部采用降阻材料回填，增大电解地极，具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性，可以深入岩土形成树根网状，增大泄流面积，降低散流电阻，同时保护电解地极免遭腐蚀，从而降低变电站的接地电阻。当时施工建设期间考虑用盐水池增加导电体导电率，但因为施工场地没有位置而放弃。
2.4 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土，是普遍采用的有效办法，且施工简单。例如某变电站位于山区，地质报告显示站区耕植土厚度为0.2～0.6m，部分地方有基岩露出，土层以下为砂岩和灰岩。接地设计采用换土，在土层厚度不能满足要求的地方，沿水平接地体挖接地槽，深度为1m，垂直接地极坑深度3m，底部直径1m，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土并夯实，再放接地体，回填土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。 2.5 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型：化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成，注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体，从而增大接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果，但化学降阻剂存在一定的环境污染问题，对周边生态环境易造成影响。且随时间推移，降阻效果也会降低。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成，其电阻率低，主要靠导电粉末起到降阻作用，降阻性能不受環境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率，换句话说，是降低接地网与土壤的接触电阻，而不是降低接地网本身的接地电阻。降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性都较好。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起部分接地电阻降低。
除了以上方法外，增加接地网的埋设深度、扩大接地面积和采用两层水平接地网等，也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况，可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的实际效果。本站经过与专家的联系特制定出处理方案，在原来根接地线的有效范围内挖2孔2-3米深度直径0.5米的深坑，再用扁铁做成圆形铁笼放置坑中，用扁铁焊接到接地引线上。把从厂家外购的降阻材料填充到坑里（每坑用200公斤降阻剂），外层用泥土夯实，坑口用木框增加高度充实泥土。经过处理的避雷针接地线的接地电阻用测试仪测量后，1#避雷针接地电阻是1.6Ω，2#避雷针接地电阻是2.8Ω，实际数值都满足了规程的要求。
3 结论
变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方而是站区面积不断减少，特别是规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。同时接地网设计与施工必须予以高度重视，高土壤电阻率区的变电站，应根据地区地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理来降低接地电阻。仅为有类似条件的单位提供借鉴！
作者简介
刘辉（1972—），男，籍贯：安徽六安，现职称：水利水电工程师，学历：本科，研究方向：水利水电。