電力系統(tǒng)接地技術(shù)（電力系統(tǒng)接地技術(shù)）

背景

接地裝置不僅為各種電氣設(shè)備提供一個(gè)公共的參考地，而且在發(fā)生故障或雷擊時(shí)，能夠?qū)⒐收想娏骰蚶纂娏餮杆偕⒘?，限制地電位的升高，保證人身和設(shè)備安全，因此接地是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，其可靠性及安全性能一直受到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行部門(mén)的高度重視。電力系統(tǒng)接地就其目的來(lái)說(shuō)可分為工作接地、防雷接地和保護(hù)接地3種。工作接地是為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，如采用中性點(diǎn)接地的方式；防雷接地是為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和線路桿塔等都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便把雷電流導(dǎo)入大地；而電力設(shè)備為保證人身安全必須接地的情況則稱為保護(hù)接地。

我國(guó)電力工業(yè)在未來(lái)15-20年內(nèi)仍將保持快速增長(zhǎng)，而且西電東送和南北互供的全國(guó)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，均需建設(shè)大量超/特高壓輸變電系統(tǒng)。隨著電壓等級(jí)提高的同時(shí)，輸送容量也越來(lái)越大，造成變電站的短路電流也相應(yīng)的增加，從過(guò)去的幾kA已增加到63 kA；流經(jīng)接地網(wǎng)的電流頻率也非常豐富，不單有工頻故障電流，還有雷擊、操作、特快速暫態(tài)過(guò)電壓(VFTO)的高頻暫態(tài)電流；同時(shí)，二次系統(tǒng)在微機(jī)化、智能化的趨勢(shì)下，抗干擾能力卻很難明顯提高，因而對(duì)于變電站的接地網(wǎng)要求也更高。另一方面，接地網(wǎng)的面積在不斷增加，最大邊長(zhǎng)大于500米，地電位的均勻性越來(lái)越難以保證，覆蓋的土壤結(jié)構(gòu)也越來(lái)越不均勻。與此同時(shí)，由于土地資源日益稀缺，變電站的地質(zhì)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，高土壤電阻率、凍土、鹽堿土等特殊地質(zhì)條件給接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)困難，因此要在入地電流大、占地面積大、接地體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、土壤電阻率分布不均勻的地區(qū)開(kāi)展接地設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)工作存在很多問(wèn)題。

與變電站接地網(wǎng)相一致，輸電走廊的緊張使得線路越來(lái)越向山區(qū)發(fā)展，雷擊等自然災(zāi)害對(duì)線路的安全運(yùn)行影響越來(lái)越大。提高輸電線路的耐雷水平、降低雷擊跳閘率對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有非常重要的意義。在其他因素一定的情況下，接地裝置的沖擊接地電阻值越低，線路反擊閃絡(luò)的概率也越低。因此，輸電線路接地裝置在雷電流作用下的沖擊暫態(tài)特性直接影響到輸電線路的防雷效果，是電力部門(mén)迫切需要解決的實(shí)際難題。

近年來(lái)的研究進(jìn)展

由于接地裝置需要設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)，因此接地技術(shù)的研究貫穿于以上各個(gè)階段，包括安全指標(biāo)、仿真分析、降阻措施、測(cè)試和評(píng)估等方面，在每個(gè)方面又需要從工頻和暫態(tài)等多個(gè)角度分析問(wèn)題，目前，對(duì)接地技術(shù)的研究已經(jīng)全面展開(kāi)，并且已經(jīng)取得了一定成果，一些技術(shù)和理念已經(jīng)成功用于解決工程實(shí)際難題，下面分別介紹。

我國(guó)在接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面主要存在兩方面的問(wèn)題，一是設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，二是過(guò)于強(qiáng)調(diào)接地電阻，而不重視接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位差等。過(guò)去入地短路電流I只有幾kA，接地電阻容易滿足要求。隨著接地故障電流的不斷增大，發(fā)變電站接地電阻R要滿足要求很難，導(dǎo)致目前標(biāo)準(zhǔn)中的2 000 V地電位升限值并未在實(shí)際接地設(shè)計(jì)中被有效執(zhí)行，失去了應(yīng)有的規(guī)范作用。同時(shí)，即使地電位升滿足要求，但若接地裝置設(shè)計(jì)不合理，在發(fā)生接地故障時(shí)，地面仍可能出現(xiàn)高電位梯度，給運(yùn)行人員帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，研究接地設(shè)計(jì)所需考慮的參數(shù)及其限值，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)、改造接地裝置，對(duì)于確保發(fā)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。通過(guò)大量理論分析、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用，目前國(guó)標(biāo)GB50065已經(jīng)給出了以上安全指標(biāo)的相應(yīng)限值。明確相關(guān)指標(biāo)的作用，可以在地電位升或接地電阻難以滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求時(shí)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)接地裝置保證設(shè)備和人身的安全。

電力系統(tǒng)接地的目標(biāo)就是確保一、二次設(shè)備以及人身的安全。事實(shí)上，對(duì)設(shè)備和人身造成安全影響的均為接地點(diǎn)之間的電位差。目前保護(hù)設(shè)備和人身安全的相應(yīng)指標(biāo)包括接地電阻(地電位升)、接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位差等均通過(guò)電位差體現(xiàn)，如圖所示，下面分別討論。

接地安全指標(biāo)示意圖

接地電阻和地電位升一直是設(shè)計(jì)和運(yùn)行中主要分析的參數(shù)，是接地技術(shù)研究的熱點(diǎn)，一些研究成果已總結(jié)在GB 50065中。對(duì)于小面積接地網(wǎng)或者銅接地網(wǎng)，接地網(wǎng)地電位升與工頻入地電流之間的相位差很小，相應(yīng)比值稱為接地電阻；對(duì)于大面積鋼接地網(wǎng)，接地網(wǎng)地電位升與工頻入地電流之間的相位差較大，相應(yīng)比值稱為接地阻抗。地電位升主要影響一、二次設(shè)備安全。由于二次設(shè)備耐壓較低，因此是確定地電位升限值的主要考慮因素。

傳統(tǒng)的變電站存在通信等二次電纜與站外設(shè)備有金屬性連接的情況，此時(shí)，地電位升全部施加在二次設(shè)備上，由于微機(jī)保護(hù)等二次設(shè)備的耐壓在2000 V左右，因此GB 50065規(guī)定，地電位升不應(yīng)超過(guò)2000 V。現(xiàn)代變電站的二次系統(tǒng)與站外的連接通常通過(guò)光纖，因此二次設(shè)備的金屬連接部分通常全部位于變電站內(nèi)。此時(shí)其承受的最大電壓即為變電站內(nèi)兩端接地點(diǎn)之間的電位差，不是全部的地電位升，這里稱之為地電位差。影響該電位差的主要因素是二次系統(tǒng)兩接地點(diǎn)之間接地網(wǎng)的連通性，并不是接地網(wǎng)的絕對(duì)地電位升。減小接地點(diǎn)之間的電位差的最有效方式是使用良導(dǎo)體接地網(wǎng)、增加接地網(wǎng)密度，包括沿電纜溝并鋪銅排等。當(dāng)接地系統(tǒng)連接緊密時(shí)，即使土壤電阻率很高導(dǎo)致地電位升很高，變電站接地體之間的最大電位差也很小。因此對(duì)于沒(méi)有高電位從二次設(shè)備引出變電站的情況，限值地電位升小于2000 V非常不合理，而應(yīng)當(dāng)是限值變電站內(nèi)地電位差小于2000 V。由此，變電站的地電位升可以進(jìn)一步提高。事實(shí)上，對(duì)于各種高電位引出或者低電位引入的情況(也就是轉(zhuǎn)移電位差)，如果采取合理的隔離措施，如增設(shè)隔離變壓器，則均可以消除絕對(duì)地電位升的影響，從而放松對(duì)地電位升的要求。

但是，即使地電位差小于2000 V，地電位升限值也并不是一味地可以提高。事實(shí)上，此時(shí)還需要考慮地電位升對(duì)一次設(shè)備的影響。對(duì)于變電站內(nèi)高、中壓一次設(shè)備，由于其耐壓較高，即使地電位升很高也不會(huì)影響其安全運(yùn)行。耐壓最差的一次設(shè)備是電壓較低的設(shè)備，如10kV或35kV站外供電系統(tǒng)。由于10 kV或35 kV變壓器中性點(diǎn)并不接地，且其本身為感性設(shè)備，考慮故障電流的暫態(tài)特性，變電站中、高壓側(cè)有故障電流入地，導(dǎo)致地電位升高時(shí)，10 kV或35 kV各相的電位并不一定同時(shí)升高(其參考點(diǎn)可能在站外的電源)，并且可能存在滯后效應(yīng)。此時(shí)，考慮到三相之間的相位差，很可能10 kV或35 kV某相的電位與變電站的地電位升反相，造成相應(yīng)避雷器承受的電位是相電壓與本變電站地電位升之和。如果該電壓過(guò)高，將導(dǎo)致避雷器動(dòng)作以保護(hù)10 kV或35 kV電源供電系統(tǒng)的安全，當(dāng)避雷器的容量夠不夠時(shí)，避雷器可能爆炸。可見(jiàn)，對(duì)于一次設(shè)備，變電站受地電位升影響最大的是10kV或35kV避雷器，地電位升高不應(yīng)對(duì)其造成損壞。

綜上，對(duì)于沒(méi)有二次系統(tǒng)引出站外的變電站，其地電位升可大于2000 V，但應(yīng)小于其他所有高電位引出系統(tǒng)的耐受能力，比如10 kV或35 kV站外供電系統(tǒng)避雷器的動(dòng)作電壓。同時(shí)，要保證接地網(wǎng)內(nèi)的電位差盡量小，不超過(guò)二次設(shè)備等的耐受值。對(duì)于有二次系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)引出站外的情況，采取適當(dāng)?shù)母綦x措施后，地電位升也可以進(jìn)一步提高?？傊?，接地設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)更注重減小地電位差，使地電位分布更均勻，而不是絕對(duì)地電位升。減小地電位差可以通過(guò)加密接地體、使用良導(dǎo)體接地等，而不是一味的降低接地電阻。目前這一設(shè)計(jì)思想已經(jīng)在我國(guó)高土壤電阻率中的超、特高壓變電站、電廠得到了應(yīng)用。

2)接觸電位差、跨步電位差

接觸電位差、跨步電位差的限值保證了人身安全。我國(guó)原有行標(biāo)規(guī)定的安全限值沒(méi)有考慮高阻層的影響。GB 50065參照美國(guó)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，引入了考慮高阻層影響的衰減系數(shù)，修正了接觸電位差和跨步電位差的限值。

我國(guó)以前對(duì)接觸電位差、跨步電位差不夠重視，認(rèn)為只要接地電阻小，接觸電位差、跨步電位差就沒(méi)問(wèn)題了。但事實(shí)上，接地電阻與接地網(wǎng)的面積相關(guān)，而接觸電位差、跨步電位差與接地網(wǎng)的密度相關(guān)，兩者并沒(méi)有非常緊密的聯(lián)系。占地很大的接地網(wǎng)，接地電阻可能很低，但如果接地網(wǎng)格稀疏，接觸電位差、跨步電位差可能會(huì)很大。因此降低接觸電位差、跨步電位差并不需要采用降阻的方法，而是需要增加接地體密度。極限的情況，如果變電站接地采用金屬板，則接地電阻仍然存在，但接觸電位差、跨步電位差卻幾乎為0 ? 。

20世紀(jì)90年代，重慶大學(xué)提出接地體不等間距布置本質(zhì)上也是在接觸電位差、跨步電位差較大的接地網(wǎng)邊緣增加接地體密度，以達(dá)到降低最大接觸電位差和跨步電位差的目的[}zo}。接地體不等間距布置基本不影響接地電阻。

接地網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮接地系統(tǒng)中最嚴(yán)重的接觸電位差、跨步電位差以及接地網(wǎng)上最大電位差的情況來(lái)作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。事實(shí)證明，在大多數(shù)情況下，只要通過(guò)精心、合理的設(shè)計(jì)，可使危險(xiǎn)電位降低到最低值。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是根據(jù)土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用多層土壤結(jié)構(gòu)模型，分析接地系統(tǒng)的接地電阻、地電位升、地電位差、接觸電位差和跨步電位差，確保施工完成的接地系統(tǒng)滿足安全要求。另外一方面，科學(xué)的設(shè)計(jì)能夠根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，因地制宜進(jìn)行接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)有效地降低接地電阻、地電位差、接觸電位差和跨步電位差。

到目前為止，國(guó)內(nèi)外在接地系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算方面開(kāi)展了大量的研究工作。主要包括如下三方面：一是確定符合實(shí)際的土壤結(jié)構(gòu)模型，二是接地系統(tǒng)電氣參數(shù)計(jì)算，三是入地電流和分流系數(shù)的計(jì)算。

1)土壤結(jié)構(gòu)分析

在均勻土壤中，水平接地網(wǎng)的接地電阻與接地系統(tǒng)所處土壤電阻率成正比，與地網(wǎng)面積的平方根成反比，因此土壤電阻率對(duì)于接地電阻的影響非常顯著。土壤電阻率的合理估計(jì)是進(jìn)行接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。早期的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)把土壤看成均勻的，利用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)接地電阻值進(jìn)行估計(jì)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代末期以后，通過(guò)借鑒地質(zhì)研究中的沉積巖構(gòu)造理論，人們意識(shí)到土壤分層結(jié)構(gòu)對(duì)于接地系統(tǒng)參數(shù)的影響，開(kāi)始進(jìn)行土壤分層的研究。鑒于土壤分層計(jì)算的復(fù)雜性，早期的研究局限在兩層土壤結(jié)構(gòu)的分析上。一方面的研究工作是將各種可能的土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)組合制成所謂的“量板”，將測(cè)量結(jié)果與量板上的曲線對(duì)比來(lái)確定土壤分層結(jié)構(gòu)；另一方面的研究工作是通過(guò)理論推導(dǎo)，得到了分析雙層水平分層土壤結(jié)構(gòu)的數(shù)值解。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)多層土壤模型進(jìn)行了比較深入的研究?；境霭l(fā)點(diǎn)都是從點(diǎn)電流源產(chǎn)生的電場(chǎng)推導(dǎo)得到隨測(cè)量極間距變化的視在電阻率的解析表達(dá)式，采用合適的數(shù)值計(jì)算方法反演分析得到土壤的結(jié)構(gòu)參數(shù)。各研究者研究方法的不同之處，在于反演求解土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)采用的數(shù)值計(jì)算方法不同。

從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，武漢大學(xué)、清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校在消化吸收國(guó)內(nèi)外研究先進(jìn)成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了深入的地中電場(chǎng)計(jì)算、多層土壤結(jié)構(gòu)反演工作，并開(kāi)發(fā)了相關(guān)軟件，目前在土壤結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算方法方面已經(jīng)走在了世界前列。

2)接地系統(tǒng)電氣參數(shù)分析方法

為了確保發(fā)變電站的安全運(yùn)行，進(jìn)行符合實(shí)際情況的地網(wǎng)參數(shù)計(jì)算是極其重要的。接地系統(tǒng)接地參數(shù)的計(jì)算方法可以分為兩類：一類是采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，另一類則是采用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行比較精確的計(jì)算。

采用簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式分析接地系統(tǒng)的接地參數(shù)是各種標(biāo)準(zhǔn)推薦的發(fā)變電站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，如IEEE Std80-2000、我國(guó)的接地標(biāo)準(zhǔn)等均采用簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)進(jìn)行發(fā)變電站接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。各種經(jīng)驗(yàn)公式是基于對(duì)接地系統(tǒng)的近似處理，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算及模擬試驗(yàn)分析得到的。這些計(jì)算公式在如下方面做了近似處理：

(1)將接地裝置的幾何形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯员阌谶M(jìn)行數(shù)學(xué)分析。如將水平接地網(wǎng)用實(shí)心圓盤(pán)來(lái)代替，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以考慮地網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)；在我國(guó)接地規(guī)程中推薦的地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算公式則是根據(jù)圓盤(pán)和圓環(huán)的接地電阻理論公式用線性內(nèi)插法分析得到的。

(2)假設(shè)電流在接地系統(tǒng)的所有接地導(dǎo)體上均勻分布。這與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)，對(duì)于大型接地網(wǎng)，內(nèi)部導(dǎo)體被外部導(dǎo)體屏蔽，導(dǎo)致電流分布不均勻。

(3)假定土壤結(jié)構(gòu)均勻?，F(xiàn)代發(fā)變電站占地面積大、地下情況復(fù)雜，對(duì)于電阻率不均勻土壤，如土壤分層時(shí)，計(jì)算方法不再適用。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，各國(guó)學(xué)者將各種數(shù)值計(jì)算方法應(yīng)用到接地參數(shù)的計(jì)算中來(lái)，如有限差分法、有限元法、模擬電荷法、邊界元法等。采用數(shù)值計(jì)算方法，能夠比較全面地考慮地網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)及故障電流流散時(shí)的實(shí)際情況，即考慮到地網(wǎng)不同部分導(dǎo)體散流的非均勻性，對(duì)于任意復(fù)雜接地網(wǎng)都能得到比較滿意的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)也能在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上達(dá)到最優(yōu)，解決了采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算中的各種問(wèn)題。

20世紀(jì)70-80年代提出的差分法、有限元法、模擬電荷法、邊界元法、多步法、平均電位法、矩陣法和解藕法等更適合于均勻土壤及雙層土壤模型中接地參數(shù)的數(shù)值計(jì)算。而90年代以來(lái)提出的濾波法、基數(shù)鏡像法及復(fù)數(shù)鏡像法更適合于多層土壤結(jié)構(gòu)模型中接地參數(shù)的分析。

3)入地電流及分流系數(shù)

電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，只有一部分短路電流經(jīng)接地網(wǎng)流入大地，其余部分經(jīng)變壓器中性點(diǎn)、與地網(wǎng)相連的架空地線、電力電纜的屏蔽層流回系統(tǒng)。因此研究故障時(shí)的電流分布，確定入地電流是分析接地系統(tǒng)安全指標(biāo)的基礎(chǔ)。獲得準(zhǔn)確的故障電流分布需要明確電流分布的機(jī)理和模型。入地電流與總故障電流的比值(分流系數(shù))除受變電站接地電阻、線路地線電阻、桿塔接地電阻等的阻性分流影響比較大外，線路地線與相線之間的互感也會(huì)起很大作用。實(shí)際變電站故障發(fā)生時(shí)，故障電流由線路的相導(dǎo)線提供，即相導(dǎo)線作為電流引線，如圖所示。

此時(shí)，由于相導(dǎo)線與其地線一直保持長(zhǎng)距離平行，之間的距離也非常近，造成它們兩者之間的互感很大。相導(dǎo)線提供的故障電流會(huì)通過(guò)互感的作用在地線中感應(yīng)出很大的反向電流，這部分電流是分走故障電流的主要部分之一。并且，由于互感的作用，如果有多回線路的情況，提供故障電流多的線路地線分走的電流多，其他線路地線分走的電流少。

入地電流的準(zhǔn)確計(jì)算主要取決于建立精確的短路電流模型，而該模型的計(jì)算方法目前已經(jīng)比較成熟。在眾多短路電流計(jì)算方法和軟件中，被電力系統(tǒng)肯定并經(jīng)常使用的有運(yùn)算曲線法、PSASP和PSD-BPA等。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等基于電路模型，開(kāi)發(fā)了專門(mén)計(jì)算短路電流分流系數(shù)的軟件，方便了工程應(yīng)用。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了分流系數(shù)的測(cè)試研究，驗(yàn)證理論分析結(jié)果的有效性。

為降低接地裝置的接地電阻，人們采取了各種各樣的措施。傳統(tǒng)的措施主要在接地網(wǎng)的2維方向進(jìn)行研究，包括擴(kuò)大接地網(wǎng)面積、引外接地、增加接地網(wǎng)的埋設(shè)深度、利用自然接地、局部換土、接地模塊和離子棒等。隨著接地系統(tǒng)降阻要求的逐步提高，新型降阻技術(shù)不斷出現(xiàn)，充分利用接地網(wǎng)周?chē)牡匦巍⒌刭|(zhì)特性，構(gòu)建3維立體接地網(wǎng)成為趨勢(shì)，除垂直接地極外，斜接地極技術(shù)、深水井接地技術(shù)和深井爆破接地技術(shù)施工已經(jīng)在很多高土壤電阻率地區(qū)變電站的接地改造中取得顯著的成效。但目前各種降阻措施的研究工作大部分僅針對(duì)某一種措施展開(kāi)，缺乏組合降阻措施的研究，各種降阻措施之間也缺乏系統(tǒng)的比較，實(shí)際在降阻措施的選用中存在盲目性。當(dāng)前我國(guó)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于接地系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)和優(yōu)化降阻只能依靠工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和思維，而一旦不具備這種經(jīng)驗(yàn)或考慮不周，就會(huì)造成設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣反復(fù)，而且可能造成設(shè)計(jì)結(jié)果脫離實(shí)際、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性權(quán)衡不足，一旦設(shè)計(jì)結(jié)果付諸實(shí)踐，則會(huì)致使工程存在安全隱患，或者導(dǎo)致財(cái)力物力的浪費(fèi)。

應(yīng)當(dāng)注意，各種降阻方法都有其應(yīng)用的特定條件，針對(duì)不同地區(qū)、不同條件采用不同的方法才能有效地降低接地電阻。在高土壤電阻率地區(qū)，設(shè)計(jì)發(fā)變電站接地裝置時(shí)，其接地電阻很難滿足要求，特別是面積比較小的發(fā)變電站，采用長(zhǎng)垂直接地電極來(lái)降低其接地電阻已被越來(lái)越多的工程設(shè)計(jì)人員所采用。清華大學(xué)、武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、西南交通大學(xué)、長(zhǎng)沙理工大學(xué)、廣西大學(xué)、重慶大學(xué)以及很多降阻公司依托具體工程，開(kāi)展了研究工作。另外各種方法也不是孤立的，在使用過(guò)程中必須相互配合，以獲得明顯的降阻效果。

泄放雷電流、保證雷擊時(shí)設(shè)備和人身的安全是接地裝置的重要作用之一。由于雷擊而引起的事故日益增多，雷電成為影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。國(guó)內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和理論分析表明，有效改善接地網(wǎng)性能是提高雷擊保護(hù)效果的有效措施。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外從土壤放電特性、接地裝置沖擊特性等方面開(kāi)展了一系列研究，有力的指導(dǎo)了防雷接地設(shè)計(jì)。

1)接地裝置附近土壤的雷擊放電模型

迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)表了很多關(guān)于接地裝置沖擊特性的研究論文。大部分沖擊試驗(yàn)的結(jié)果都是在時(shí)域中直接進(jìn)行分析的，得到的結(jié)論也都是對(duì)時(shí)域而言。

限于試驗(yàn)場(chǎng)地和工作量，一些學(xué)者在高壓實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了模擬接地體的沖擊試驗(yàn)。這類試驗(yàn)方法是利用相似原理，將接地體的尺寸、沖擊電流波頭等物理量進(jìn)行了相應(yīng)的尺度變換，從而可以在實(shí)驗(yàn)室中使用較小的電極來(lái)模擬實(shí)際的接地體進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室中，利用模擬試驗(yàn)，可以比較容易地改變一些參數(shù)，如電極類型、土壤電阻率、埋深等，得到這些參數(shù)影響接地體沖擊特性的規(guī)律。前蘇聯(lián)的一些學(xué)者在20世紀(jì)70年代應(yīng)用相似理論計(jì)算了集中接地體的沖擊特性。國(guó)外還有一些學(xué)者通過(guò)模擬試驗(yàn)的方法總結(jié)出了一些經(jīng)驗(yàn)公式和用于估計(jì)接地體沖擊特性。隨著沖擊裝備制造水平的提高，國(guó)內(nèi)開(kāi)始開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)的真型沖擊實(shí)驗(yàn)研究，目前該方面研究還處在初步階段。

2)接地裝置雷電特性仿真計(jì)算

接地系統(tǒng)除了要確保工頻短路時(shí)的安全性外，還要確保雷電等作用時(shí)的暫態(tài)安全性。目前對(duì)接地系統(tǒng)暫態(tài)性能的仿真主要有以下幾種方法：電路理論和傳輸線理論、電磁場(chǎng)理論。

基于電路和傳輸線理論的方法，是由電阻-電感-電容-電導(dǎo)組成的兀型等值電路來(lái)模擬計(jì)算接地導(dǎo)體暫態(tài)特性的一種直接的、有效的方法。與其它方法相比易于執(zhí)行，在對(duì)計(jì)算資源的消耗(內(nèi)存及計(jì)算時(shí)間)及結(jié)果的精度方面都是可以接受的。但這些方法都沒(méi)有考慮土壤在沖擊電流作用下的電擊穿現(xiàn)象。隨著土壤擊穿效應(yīng)逐漸被廣大學(xué)者所重視，地網(wǎng)導(dǎo)體參數(shù)的時(shí)變特性需要體現(xiàn)到暫態(tài)仿真的算法之中。

1)在接地電阻測(cè)量技術(shù)方面

接地電阻是接地裝置相對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)電位與流入大地電流的比值。實(shí)際測(cè)量中電壓極不可能設(shè)在真正的無(wú)窮遠(yuǎn)處，而電流極的存在又會(huì)使地中的電流場(chǎng)發(fā)生畸變從而影響到地面的電位分布，所以接地電阻的測(cè)量會(huì)存在誤差。圍繞著如何盡可能有效地減小測(cè)量誤差、測(cè)得盡量真實(shí)的接地電阻值，國(guó)內(nèi)外電力工作者提出了各種各樣的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器。傳統(tǒng)測(cè)量接地電阻的方法有兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法、電位降法、四極法等。目前我國(guó)測(cè)量接地電阻常用的方法是IEEE標(biāo)準(zhǔn)推薦采用的電位降法。由此派生出的0.618法和30度夾角法更為常用。

傳統(tǒng)的0.618法和30度夾角法沒(méi)有考慮土壤不均勻的情況。土壤不均勻時(shí)，基于均勻土壤得出的補(bǔ)償法的結(jié)論不再適用，應(yīng)當(dāng)改變電壓極位置。IEEE Std.81-1983中推薦的電位降法，將電壓極位置在待測(cè)地網(wǎng)與電流極之間改變，做出視接地電阻曲線，找出曲線平坦段對(duì)應(yīng)的視接地電阻即為地網(wǎng)的實(shí)際接地電阻。采用這種方法進(jìn)行測(cè)量工作量很大。為了滿足測(cè)量精度的要求，測(cè)量引線需要很長(zhǎng)，實(shí)際操作中將消耗大量人力物力。針對(duì)以上問(wèn)題，中國(guó)電科院、清華大學(xué)、陜西電科院、華北電力大學(xué)等積極研究接地電阻的短距離引線測(cè)試技術(shù)，并且通過(guò)理論分析、計(jì)算仿真以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)證明了電流引線最短到2D下這種方法的可行性。

在接地電阻測(cè)試時(shí)，由于存在線路地線分流的情況。我國(guó)通過(guò)仿真與測(cè)試，提出了分流系數(shù)的測(cè)量方法，并開(kāi)發(fā)了測(cè)試設(shè)備。

2)在接地網(wǎng)腐蝕診斷方面

構(gòu)成接地網(wǎng)的導(dǎo)體埋在地下，常因施工時(shí)焊接不良及漏焊、土壤的腐蝕、接地短路電流電動(dòng)力作用等原因，導(dǎo)致接地網(wǎng)導(dǎo)體及接地引線的腐蝕，甚至斷裂，使接地網(wǎng)的電氣連接性能變壞、接地電阻增高。接地網(wǎng)腐蝕已構(gòu)成影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。

現(xiàn)在了解接地網(wǎng)腐蝕及斷點(diǎn)的常用方法就是停電抽樣開(kāi)挖，即過(guò)一定年數(shù)后，根據(jù)地區(qū)的土壤腐蝕率，經(jīng)驗(yàn)地估計(jì)接地網(wǎng)導(dǎo)體電阻腐蝕程度，然后抽樣挖開(kāi)檢查。這種方法帶有盲目性、工作量大、速度慢，并且還受現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件的限制，不能準(zhǔn)確的判斷斷點(diǎn)和腐蝕程度。同時(shí)，發(fā)變電站承擔(dān)著國(guó)民生產(chǎn)和人民生活的巨大任務(wù)，每一次停電都不可避免地要帶來(lái)許多經(jīng)濟(jì)損失，這樣帶來(lái)了實(shí)際操作上的困難。另外的方法就是通過(guò)測(cè)量接地電阻來(lái)分析接地網(wǎng)的腐蝕情況。這種方法在原理上存在問(wèn)題。當(dāng)接地網(wǎng)腐蝕或存在斷點(diǎn)時(shí)，接地網(wǎng)的接地電阻基本上沒(méi)有變化。即使接地網(wǎng)由于嚴(yán)重腐蝕導(dǎo)致接地網(wǎng)的解裂，由于兩部分接地網(wǎng)間的互電阻的作用，解裂后測(cè)量得到的接地電阻仍不會(huì)有較大的變化。另外接地電阻隨土壤電阻率的季節(jié)變化、測(cè)量方法、測(cè)量方位的變化而有較大的變化，即測(cè)量得到的接地電阻變化不是由于接地網(wǎng)腐蝕及斷裂引起的。從另一方面來(lái)說(shuō)，即使接地網(wǎng)的接地電阻能反映接地網(wǎng)的腐蝕情況，但也沒(méi)法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。只好人工抽樣開(kāi)挖檢查，或者大范圍開(kāi)挖檢查，造成了成本昂貴、檢測(cè)工作量大等弊端。

查找接地網(wǎng)的斷點(diǎn)及嚴(yán)重腐蝕段已成為電力部門(mén)一項(xiàng)重大反事故措施。電力系統(tǒng)迫切需要找到一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、不受現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件的限制，實(shí)現(xiàn)在不停電和不開(kāi)挖的情況下，對(duì)接地網(wǎng)的故障進(jìn)行診斷的方法。清華大學(xué)和重慶大學(xué)基于接地點(diǎn)之間的導(dǎo)通性，開(kāi)展了接地網(wǎng)腐蝕診斷方面的研究工作。隨后陜西省電力科學(xué)研究院、武漢大學(xué)、廣東電科院等也開(kāi)展了研究。華北電力大學(xué)等通過(guò)接地體周?chē)拇艌?chǎng)，研究接地體的導(dǎo)通情況，進(jìn)一步推算接地體的腐蝕。

存在的問(wèn)題

我國(guó)已經(jīng)在接地安全指標(biāo)、仿真分析、降阻措施、測(cè)試和評(píng)估等方面開(kāi)展了全面的研究，并且初步取得了豐碩成果，一些技術(shù)和理念已經(jīng)成功用于解決工程實(shí)際難題，為接地技術(shù)的進(jìn)一步研究打下的深厚的基礎(chǔ)。但是由于接地的復(fù)雜性，相關(guān)技術(shù)仍然存在較多問(wèn)題。

雖然對(duì)于接觸電位差和跨步電位差限制指標(biāo)規(guī)定已經(jīng)比較明確，但對(duì)于地電位升的安全限制仍然缺乏深入研究。例如，雖然前面分析認(rèn)為變電站內(nèi)10 kV或35 kV供電系統(tǒng)避雷器最易受到地電位升的影響，但此時(shí)10 kV或35 kV避雷器的耐受能力如何、動(dòng)作電壓是多少，仍然需要深入研究，尤其是考慮外部從10 kV或35 kV電源和線路到站內(nèi)配電裝置的整體下，加在10 kV或35 kV避雷器的電壓值仍需要更細(xì)致的計(jì)算分析。此外，是否還有其他更易受到地電位升影響的設(shè)備沒(méi)有考慮到，其承受的電壓和耐受的能力等仍然需要仔細(xì)的論證。

雖然已經(jīng)可以分析分層土壤下復(fù)雜接地體的接地性能，但由于所處環(huán)境的復(fù)雜性，所分析的情況仍然存在簡(jiǎn)化。接地仿真分析存在如下問(wèn)題：

1)土壤模型主要為分層模型，實(shí)際超、特高壓變電站、發(fā)電廠等土壤結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，很多為分區(qū)域分層的情況，因此目前土壤模型與實(shí)際還存在一定差距。

2)目前的接地計(jì)算僅考慮一個(gè)電流入地點(diǎn)的情況，而實(shí)際中由于高低壓側(cè)線路地線的分流、變壓器的接地等，入地電流是通過(guò)多點(diǎn)流過(guò)接地網(wǎng)的，這樣接地網(wǎng)上的電位差、熱穩(wěn)定校核等應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際流過(guò)的電流，對(duì)于大型接地網(wǎng)，這一影響可能會(huì)很大。

3)接地網(wǎng)并不是獨(dú)立的，而是通過(guò)電纜接地、電纜溝、龍門(mén)架等地上部分形成了一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，目前的接地計(jì)算沒(méi)有考慮這些影響，尤其是其與二次電纜之間的影響，值得深入研究。

4)對(duì)于大型接地裝置，故障電流分布會(huì)受到接地點(diǎn)之間地電位差的影響。目前入地電流計(jì)算將變電站的所有接地點(diǎn)視為同一個(gè)點(diǎn)，即接地網(wǎng)視為等電位，這在小規(guī)模銅接地網(wǎng)中沒(méi)有問(wèn)題，但對(duì)于大型鋼接地網(wǎng)，可能會(huì)存在較大誤差。

雖然接地系統(tǒng)仿真軟件已經(jīng)可以分析很多降阻措施的效果，然而，隨著接地模塊、離子棒、深水井接地、爆破接地極等新型降阻技術(shù)不斷出現(xiàn)，這些降阻措施如何在仿真軟件中等效，如何通過(guò)接地系統(tǒng)仿真軟件合理評(píng)估這些降阻技術(shù)的效果，以便科學(xué)指導(dǎo)降阻工程，成為擺在國(guó)內(nèi)外接地技術(shù)研究人員面前的重要問(wèn)題。目前的國(guó)內(nèi)外研究中，均沒(méi)有合適的分析評(píng)估模型，需要從機(jī)理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論建模等多方面開(kāi)展深入研究工作。

同時(shí)以上接地降阻裝置隨土壤溫濕度變化、大電流沖擊下的穩(wěn)定性、長(zhǎng)效性等仍然缺乏有效的驗(yàn)證，也缺少相關(guān)檢測(cè)手段，是需要進(jìn)一步深入研究的內(nèi)容。

目前，針對(duì)接地裝置雷電沖擊特性研究存在以下問(wèn)題：

1)縮尺模型下的實(shí)驗(yàn)多，真型尺寸下的實(shí)驗(yàn)少。由于土壤放電的非線性，縮尺模型結(jié)果與真型尺寸下結(jié)果的等效性還有待驗(yàn)證。

2)沖擊下的接地測(cè)量方法有待深入研究。由于沖擊發(fā)生器成本高、使用不方便，并且為了保證波形完好引線不能過(guò)長(zhǎng)。因此回流極對(duì)接地裝置電流分布及周?chē)娢环植加绊戄^大，如何既保證接地裝置電流分布與實(shí)際接近，又保證測(cè)量波形符合要求，仍然是需要解決的問(wèn)題。

3)對(duì)桿塔接地裝置沖擊特性的研究多，對(duì)接地網(wǎng)的沖擊特性研究少。目前的研究重點(diǎn)集中在接地網(wǎng)的工頻特性上，沒(méi)有深入研究接地網(wǎng)的暫態(tài)特性。國(guó)外IEEE標(biāo)準(zhǔn)也僅考慮了短路電流的暫態(tài)影響，而沒(méi)有明確雷擊的影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行實(shí)踐中造成比較大的混亂。由于雷擊變電站時(shí)電流大、頻率高，接地網(wǎng)上的電位差更加明顯，導(dǎo)致接地網(wǎng)本身局部電位差和接地網(wǎng)電位異常升高。

4)雖然已經(jīng)開(kāi)始研究雷擊接地網(wǎng)造成的地電位不平衡，但在雷擊接地網(wǎng)狀態(tài)下地網(wǎng)暫態(tài)電位升高對(duì)二次系統(tǒng)的安全的影響研究沒(méi)有涉及，這方面的系統(tǒng)性研究總體上還是一片空白，在目前一次設(shè)備的裝備制造水平和設(shè)備絕緣質(zhì)量已較以前上了一個(gè)臺(tái)階的形勢(shì)下，雷擊對(duì)二次系統(tǒng)或二次設(shè)備絕緣和電磁干擾的影響顯得尤為突出，迫切需要就雷擊下地網(wǎng)導(dǎo)體電位升高和場(chǎng)區(qū)壓差對(duì)二次設(shè)備和二次回路的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論分析研究，給出綜合考慮工頻和雷擊下地網(wǎng)導(dǎo)體電位升高和場(chǎng)區(qū)壓差取值的依據(jù)，指導(dǎo)接地網(wǎng)工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)。

5)由于智能變電站剛剛出現(xiàn)，到目前為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有開(kāi)展變電站地電位升高對(duì)智能設(shè)備的危害研究。隨著雷擊等暫態(tài)事故的頻發(fā)，需要深入研究雷擊下暫態(tài)地電位差對(duì)智能設(shè)備的影響。

6)我國(guó)的接地裝置大量使用鋼材，最近也開(kāi)始使用銅覆鋼等新型接地材料，而國(guó)外普遍使用純銅作為接地材料。接地材料的差異使得我國(guó)雷擊下地電位差的問(wèn)題更加突出，迫切需要開(kāi)展相關(guān)研究工作。

7)缺少二次系統(tǒng)雷擊防護(hù)措施的研究。目前，對(duì)傳統(tǒng)二次設(shè)備的抗干擾措施研究已經(jīng)取得了大量研究成果，但雷擊下的防護(hù)需要具體問(wèn)題具體分析。設(shè)備的工作方式、安裝位置差異較大，很難將傳統(tǒng)二次設(shè)備的抗干擾措施用于雷擊防護(hù)。需要深入研究雷擊下二次電纜端口特征，以便提出合理可行的防護(hù)措施。

目前對(duì)接地系統(tǒng)安全性評(píng)估主要針對(duì)接地電阻、接觸電位差、跨步電位差、接地體導(dǎo)通性等工頻特性以及接地體的腐蝕問(wèn)題展開(kāi)。

隨著接地網(wǎng)面積增加，接地網(wǎng)各處對(duì)應(yīng)的接地阻抗、跨步電位差、接觸電位差等差異較大，因此需要從多個(gè)空間維度對(duì)接地網(wǎng)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；隨著接地網(wǎng)上通過(guò)電流的多樣化，電流的頻率成分也呈現(xiàn)多樣化，從頻率較低的直流、工頻，到頻率逐步增加的開(kāi)關(guān)操作、雷擊、 VFTO等，因此需要從多個(gè)頻率維度對(duì)接地網(wǎng)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；由于接地網(wǎng)一方面時(shí)刻可能經(jīng)受雷電、操作、VFTO、短路等短時(shí)過(guò)程的考驗(yàn)，另一方面在長(zhǎng)期運(yùn)行中也會(huì)受到腐蝕、不平衡電流等的影響，因此也需要從多個(gè)時(shí)間維度對(duì)接地網(wǎng)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。最后接地網(wǎng)的評(píng)估還涉及到電、熱、化學(xué)等多種物理量?？梢?jiàn)，對(duì)接地網(wǎng)安全特性的檢測(cè)和評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)是多維度、全方位的，現(xiàn)有規(guī)程僅從工頻參數(shù)來(lái)對(duì)接地裝置進(jìn)行評(píng)估已經(jīng)不滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。

接地技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，比較常用的接地技術(shù)有以下三種：即工作接地、保護(hù)接地以及防需接地，下面重點(diǎn)對(duì)這幾種接地技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用以及接地網(wǎng)施工中的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析。

工作接地就是將電力系統(tǒng)的某個(gè)點(diǎn)進(jìn)行接地，主要目的是滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，通過(guò)這種接地方式，能夠?yàn)殡娐返恼＿\(yùn)行提供一個(gè)基準(zhǔn)電位，其值通常設(shè)置為零，該電位即可設(shè)為電路中的某一個(gè)點(diǎn)，也可設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一段，當(dāng)其與大地相連接時(shí)，可將其視作為相對(duì)的零電位。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用工作接地后，能夠使電網(wǎng)的對(duì)地電位更加穩(wěn)定，有利于對(duì)地絕緣的降低，如變壓器的中性點(diǎn)接地等。工作接地的主要功能是確保電力系統(tǒng)在各種不同的工況下，如正常、故障等，都能夠有一個(gè)相對(duì)適宜的運(yùn)行條件，為繼電保護(hù)等裝置的可靠運(yùn)行提供保障。根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，工作接地的電阻值不宜超過(guò)4歐姆，這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在具體應(yīng)用時(shí)注意，以免影響工作接地作用的發(fā)揮。

保護(hù)接地能夠防止電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備原本不帶電的金屬部分在發(fā)生故障帶電后對(duì)人體造成傷害的情況發(fā)生，這種接地技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種保護(hù)方式。電力系統(tǒng)中有很多的電氣設(shè)備和裝置，由于它們都處于長(zhǎng)期不間斷地運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，故此，絕緣極有可能出現(xiàn)老化、磨損等情況，這樣一來(lái)，電氣設(shè)備或裝置上原本不帶電的部分便會(huì)帶電，原本帶有低壓電的部分會(huì)帶上高壓電，由此除了會(huì)引起電氣設(shè)備損壞之外，若是人體觸碰還會(huì)導(dǎo)致觸電傷亡的安全事故。

為防比此類意外情況的發(fā)生，必須在電力系統(tǒng)中應(yīng)用保護(hù)接地技術(shù)，以此作為一種有效的安全防護(hù)措施。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)而言，如果人體意外接觸到帶電的設(shè)備金屬外殼時(shí)，電流便會(huì)經(jīng)由人體的電阻、接地電阻以及導(dǎo)線的對(duì)地電容構(gòu)成一條同路，由于人體本身的電阻與接地電阻之間是一種并聯(lián)的連接方式，因此，接地電阻的阻值越小，流入到人體中的電流也就越小，對(duì)人體造成的傷害就越輕微，由此可知，若是可以將接地電阻的阻值限制在某個(gè)特定的范圍之內(nèi)，使流入人體的電流小于安全電流，便可確保人員的安全。

（1）在接地電流相對(duì)較大的系統(tǒng)中

若是出現(xiàn)單相接地的現(xiàn)象，則會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)中保護(hù)裝置動(dòng)作，其接地裝置的電阻值應(yīng)當(dāng)不超過(guò)0.5歐姆；在接地電流比較小的系統(tǒng)當(dāng)中，如果發(fā)生單相接地的情況，通常系統(tǒng)中的保護(hù)裝置不會(huì)自行動(dòng)作，接地裝置出現(xiàn)電壓的時(shí)間會(huì)隨之延長(zhǎng)，操作人員接觸到的可能性會(huì)有所增大，此類系統(tǒng)中的接地體電壓應(yīng)當(dāng)不超過(guò)250V。接地電阻的阻值不得超過(guò)10歐姆。

（2）在電源中性點(diǎn)直接接地的低壓電網(wǎng)中

為防比接地與保護(hù)接零混用的情況發(fā)生，必須采用保護(hù)接地的方式，同時(shí)，在正常運(yùn)行情況下不帶電但由于故障可能會(huì)導(dǎo)致帶電的金屬部分，均必須進(jìn)行保護(hù)接地，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備的外殼及底座、配線鋼管等等。

（3）在低壓系統(tǒng)中

保護(hù)接地的電阻值應(yīng)當(dāng)不超過(guò)4歐姆；容量在100kV以內(nèi)的配變，因其布線相對(duì)較短，故此保護(hù)接地電阻的阻值可以設(shè)定為10歐姆；對(duì)于土壤電阻率比較高的地區(qū)，保護(hù)接地電阻的阻值應(yīng)當(dāng)不超過(guò)3歐姆。

雷電是自然界的一種現(xiàn)象，雷電流會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的設(shè)備、裝置造成危害，因此，在電力系統(tǒng)中，需要采用合理可行的防雷接地技術(shù)，將雷電流送入到大地當(dāng)中。相關(guān)研究結(jié)果表明，接地電阻的阻值越小，散流的速度就越快，遭受雷擊的物體高電位保持的時(shí)間也就相應(yīng)越短，危險(xiǎn)性越低。鑒于此，對(duì)于計(jì)算機(jī)場(chǎng)地內(nèi)的接地電阻器阻值應(yīng)當(dāng)不超過(guò)4歐姆，并以共同接地的方式，將防需接地與電氣安全接地和交直流接地統(tǒng)一為一個(gè)接地裝置

(1)以水平方式進(jìn)行布設(shè)的接地網(wǎng)的埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)控制在0.8m，垂直接地極打入到地下后應(yīng)當(dāng)預(yù)留出100mm左右的高度，這樣便于和水平接地網(wǎng)進(jìn)行連接。

(2)對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及施工圖紙的要求進(jìn)行操作，以此來(lái)確保焊接質(zhì)量，這是保證接地網(wǎng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵。

(3)接地引下線與電纜溝接地扁鋼均應(yīng)當(dāng)涂刷環(huán)氧瀝青漆，對(duì)土體進(jìn)行同填的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將好土埋在接地網(wǎng)的鋼材上，土中不得摻有雜物，當(dāng)填土厚度達(dá)到200mm時(shí)，進(jìn)行一次夯實(shí)，以此來(lái)確保接地網(wǎng)與土壤之間的緊密結(jié)合。

發(fā)展趨勢(shì)展望

隨著電網(wǎng)向著高電壓、高智能、高可靠性的方向發(fā)展，對(duì)接地裝置性能的要求越來(lái)越高，接地技術(shù)的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)。由于接地技術(shù)包含的內(nèi)容很多，這里不一一列舉，其中如下方面值得重點(diǎn)研究：

1)復(fù)雜地質(zhì)條件下的接地仿真分析技術(shù)。隨著接地裝置所處地區(qū)的地質(zhì)條件日益復(fù)雜，對(duì)接地裝置的仿真技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。尤其是對(duì)于水電站、直流接地極等特殊接地系統(tǒng)，相關(guān)研究尤為迫切。

2)接地裝置的沖擊特性及其與其他電力系統(tǒng)設(shè)備的交互影響。如前所述，目前針對(duì)工頻接地特性的研究已經(jīng)相對(duì)比較全面。如果工頻下地電位升可以進(jìn)一步提高，接地降阻、均壓優(yōu)化等都不再成為難題。然而，沖擊下由于接地體的導(dǎo)通性變差，其與接于其上的其他系統(tǒng)和設(shè)備之間的交互影響目前仍然不是十分清楚。隨著智能化設(shè)備、緊湊化變電站的大量應(yīng)用，設(shè)備的電磁敏感性變強(qiáng)，干擾源的頻率越來(lái)越高，迫切需要開(kāi)展相關(guān)研究。例如，研究接地裝置與其上二次設(shè)備在沖擊下的相互影響，并進(jìn)一步研究二次系統(tǒng)的接地方式和防護(hù)措施，提出在沖擊下對(duì)接地裝置性能的要求。再如，考慮桿塔時(shí)域沖擊特性的線路防雷研究，并且可以將該研究推廣到鐵路、通信等相關(guān)領(lǐng)域。

3)接地裝置與其他行業(yè)設(shè)施之間的相互影響。目前利用大地的設(shè)施眾多，鐵道、管道、大地監(jiān)測(cè)等均會(huì)受到接地裝置產(chǎn)生的地電位分布的影響。同時(shí)，多個(gè)行業(yè)的設(shè)施共用接地裝置也已經(jīng)大量存在，例如電信門(mén)的大數(shù)據(jù)中心由于用電量巨大，會(huì)與變電站共地。因此，迫切需要開(kāi)展相關(guān)研究。

4)接地系統(tǒng)多維度評(píng)估技術(shù)。有必要針對(duì)接地裝置的直流特性、工頻特性、沖擊特性、高頻特性、腐蝕性和土壤環(huán)境開(kāi)展綜合研究，建立接地網(wǎng)的多維度檢測(cè)方法及檢測(cè)體系，并基于此，研制出適于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的便攜式接地裝置多功能沖擊阻抗測(cè)試系統(tǒng)與接地裝置高頻特性測(cè)試儀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接地裝置的全面考核和綜合判斷。

5)接地材料及防腐技術(shù)研究。由于地質(zhì)條件日益復(fù)雜，接地體的腐蝕問(wèn)題日益突出，接地裝置運(yùn)行的人力、物力成本越來(lái)越高，接地網(wǎng)腐蝕問(wèn)題也成了電力系統(tǒng)非常棘手的問(wèn)題。研究新型接地網(wǎng)材料和防腐技術(shù)已成為電力系統(tǒng)的迫切需求。雖然目前接地新材料的穩(wěn)定性、可靠性等還有待檢驗(yàn)，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)以及新材料新工藝的不斷出現(xiàn)，研究接地網(wǎng)新材料已成為可能。