摘要: 本文对目前在接地工程设计中关于斜井的应用、斜井在主地网中的降阻功效、斜井与主网并联后的屏蔽系数等相关参数取值进行了系统的讨论，分析了目前在接地设计和地网改造中在这些方面存在的误区和难题，结合某220kV 户外常规变电站地网工程应用斜井降阻的实例，从而探讨出具有实际应用价值的接地工程设计方法。
关键词: 斜井降阻,并联屏蔽,接地工程设计
0 引言
关于降低变电站接地电阻，通用方法是一般根椐 (为土壤电阻率，S为接地网总面积)来近似计算，传统方法是扩大变电站面积来降低接地电阻 。有些变电站由于受地理条件的限制，不得不建在高电阻率地区，而且接地网敷设范围受到很多方面限制，导致这些变电站的接地电阻值偏高，无法满足现行标准的要求。常见的接地电阻的方法有增大地网面积、深井接地极、增设接地体、引外接地、局部改善接地网周围的土壤电阻率等。增大地网面积是降低地网接地电阻最为有效的措施。
增设接地体是通过增设水平接地体、加装并深埋垂直接地体而达到降阻的目的，水平接地体能在一定程度上减小接地极附近的电流密度，但由于相互之间的屏蔽作用而使效果受到影响。加装并深埋垂直接地体，从减小冲击接地电阻来看，通常有一定的效果，但从降低地网工频电阻来看，效果甚微。而深井接地是目前能有效降低接地电阻的常用方法，但在实际工程施工中也存在了极大的与主网并联后的屏蔽问题，导致深井降阻出现了接地电阻降至某一固定值后，再也无法降下去的现象频频发生。
目前接地施工工程中，在原有打深井的基础上，进行斜井补充方法，不仅可以克服场地窄小的缺点，不占用土地面积，而且极大的扩充了水平地网的面积，也不受气候、季节等条件的影响，来降低接地电阻。但斜井接地要注意与打深井相同的以下几个方面：
(1)深井接地的深度，要大于接地面积的等效半径。
(2)深井接地的布置要合理。为避免垂直接地极的屏蔽作用，根据规程要求，垂直接地极的间距应小于其长度的两倍。
(3)计算用的土壤电阻率取值要正确。土壤电阻率的测量如果只有十几米的极间距离，则只能反映表层的土壤电阻率，如果计算用值 和实际土壤电阻率 存在较大偏差，将直接影响整个接地网的设计。
1 深、斜井降阻方法论述
1. 1 深井式接地极及其应用
当地下深层有较低土壤电阻率的地质结构时可采用深井式接地极进行降阻,或构成立体地网。采用深井式接地极时要求对接地装置及其四周测出垂直方向上的土壤电阻率分布。现场可采周等距四极法测量土壤电阻率,用等距四极法测量土壤电阻率时,改变间距离a时,可测出不同深度的土壤电阻率。因为等距四极法测土壤电阻率的极间距离与反应的土壤电阻率有0.75a的关系[2],所以改变不同的极间距离可测出不同深度的土壤电阻率。单个深井式接地极接地电阻可按下式计算：
式中 ρ—平均视在土壤电阻率,Ω.m; l—垂直接地极的长度,m; a—垂直接地极的半径,m; R—接地电阻, Ω。
现场适合于采用深井式接地极的场所较少,只有在地下有金属矿,或北方地表土壤干燥,而地下水丰富的场所才适用;而一般的地区往往都是深层土壤的土壤电阻率高于表层的土壤电阻率,特别是深层为岩石的山区和坵坽地区,深层土壤电阻率往往运高于上层土壤的电阻率，这时是不适合于采用深井式接地极的。
1. 2 斜井接地及其应用
通过非开挖技术(类似敷设电缆的外顶管技术)，将接地极从站内的主接地网边缘，沿着变电站的进站道路和线路的终端塔(建筑的保护距离区间内)外引至站外电阻率较低的地区，达到理想的扩网效果。由于斜井里的接地极是埋设在道路或架空线行(属于永久性设施)地下几米深的土壤中，不会遭遇外部破坏和产生危险的跨步电压。斜井的具体实施过程中，要根据周围的地质情况，确定斜井的数目及延伸的方向、敷设的长度。钻头入土的角度、埋设深度，使其可以避开地下管网到达预定地点。斜井降阻方案接地电阻可用垂直接地极接地电阻计算方法进行计算处理。
在外引地网难以落实、寸土寸金的情况下，斜井能有效的扩大变电站的地下水平网面积，根据接地电阻原理：
当电流I经由接地半球流入土壤时，在距接地半球中心距离为r的半球面上任一点的电流密度δr为：
该点电位梯度为：
即设dRr，是一以r为半径，dr为厚度的半球面形薄层的微分电阻，由于半径为r处电流I的微分压降为dvr，因此：
图中虚线所示是一个以接地半径为中心，并以rx为半径的半园球体，自接地半球表面至半径为rx半球体的扩散电阻：
当 rx ∞时，接地半球扩散电阻为：
以上可得：当接地体的半径如果能有效扩大时，只要将接地体周围尽可能大的范围内土壤电阻率ρ降低，就能将接地电阻降下来。适当的加入电解离子极，进行综合降阻，使原来整个地下扩大的水平地网土壤形成了一个良好的电解质导电通道，大范围地降低了土壤电阻率。
2 深、斜井与主地网并联后的屏蔽系数取值分析
大中型接地装置，大、中型接地装置由于其相互屏蔽作用，在接地网内部并联后降阻效果并不明显，这时要结合合理的设计和施工来尽可能的减少存在的屏蔽效果。
采用深井和斜井式接地极同样要考虑屏蔽问题,深井式接地极一般应设在水平地网的边缘,深井式接地极之间的间距应达到接地极长度的2—3倍,才能相对的降低屏蔽，取得较好的降阻效果。中型地网屏蔽系数η取0.75(深井间距接近电极长度)
而斜井接地在理论上未能有文献可查，单个外引斜井测量没有实际降阻效果，一般经与主网并联后，测得接地电阻值得到有效降低，按1.0～1.2Ω/口考虑(经大量实际工程验证，由厂家提供基本有效数值)。与主接地网并并联后的屏蔽系数kp取值范围：
在能很好的确定屏蔽系数的前提下，即可计算得出，一个变电站降到0.5 以下，结合适量的电解离子极和降阻剂后，斜井的数量。经计算得，110kV等级的变电站打4-6口降阻斜井，220kV等级的变电站打6-8口，500kV等级的变电站打8-10口。
3 实例分析与应用
1) 220kV旗乐站位于中山市南区某半山腰上，新建变电站内水平接地网及接地模块施工完毕后，测量接地电阻值约为1.5Ω。根据某供电分公司、设计院提供的资料和要求，结合现场勘察实际情况，进行技术分析，根据220kV旗乐站的地理特殊性以及测量数据及测量分析：
场地综合等值土壤电阻率：
ρ=ψρ0=1.5×480=720Ω.m
式中ρ—为实测土壤电阻率
ψ—为季节系数取1.5
本站地处高势，且为上半层为回填土，土壤电阻率不均，在结合部往往很长时间难以亲和，长时间形成两张皮,影响接地电流向大地散流，造成接地电阻偏高。但变电站三周环绕鱼塘，可视土壤电阻率较低，有着良好的天然外引源，根据DL/T621—1997《交流电气装置的接地》之6.1.3条的规定:“在高土壤电阻率地区,可采取下列降低接地电阻的措施:(1)当在发电厂、变电所2000m以内有较低电阻率的土壤时,可敷设引外接地极;(2)当地下较深处的土壤电阻率较低时,可以采用井式或深钻式接地极;(3)填充电阻率较低的物质或降阻剂。”
综上所述，我们对本站址场地及地网设计特点作了进一步的分析，现总结如下：
①水平地网及接地模块均已施工完毕，水平接地网接地电阻测量值为1.5Ω。
②在靠近主干道的两侧地网外缘布置6口斜井，并沿两条主干道两侧先呈45度角打斜井至低土壤电阻率层后，穿过防阻墙再沿可利用的公路近似水平掘进，每口斜井深度为10米，总长约200m，每个斜井各安装3套，共装18套DK—AG型电解离子接地极。外引斜井电阻值按1.0～1.2Ω/口考虑。
③考虑斜井间屏蔽影响，根据主地网的大小，确定之间的屏蔽系数kp，(kp:接地网的屏弊系数,对中大型地网，kp一般为1.2—1.4).此地网面积为7040m2 ，属于中大型地网，屏蔽系数kp取1.3，6口斜井并联后的接地电阻：
Rx=1.0～1.2/6*1.3=0.22～0.26Ω
④并入主网后，本站复合地网的接地电阻：
R=0.25～0.32Ω
理论满足要求，屏蔽系数kp取1.3。2009年11月，本站地网施工结束，经建设单位验收，接地电阻值为0.38，在理论计算值范围，满足小于0.5Ω的要求。
2) 110kV五桂山变电站，位于中山市五桂山镇，地处丘陵山地, 站内地网面积8784平方米。外扩地网约2900平方米,在站基础南面、西面沿公路低洼地带分别打了3口24米深井和7口42米深井,在井中灌满降阻剂约两吨，施工完工后，测得接地电阻为1.7Ω左右。站基地质情况，地下黄土层平均厚度约为0.3-7米，强风化层2.5-23米，23米以下为岩层，经现场实测土壤电阻率为600Ω.M,土壤电阻率较高，降低地网接地电阻R≤0.5Ω存在一定难度。
根据本站实际情况，结合深斜井后，通过放置电解离子极，再与主网并联，达到最后的预期接地电阻值效果。具体方法如下：
①在原地网格四周打四口斜井，每口斜井深度为10米，井长度约400米左右，沿地网四周地下2-10米深，水平等距安装19套专用电解地极，配相应降阻填充料,然后用扁钢与原地网连接起来。外引斜井经与主网并联后测得，电阻值为1.2Ω/口。
②考虑斜井间屏蔽影响，根据主地网的大小，确定之间的屏蔽系数kp，(kp:接地网的屏弊系数,对中大型地网，kp一般为1.3).此地网面积为8784m2 ，属于中大型地网，屏蔽系数kp取1.3，4口斜井并联后的接地电阻：
Rx=1.2/4*1.3=0.39Ω
理论满足要求，2008年05月，本站地网施工结束，经建设单位验收，接地电阻值为0.34，在理论计算值范围，满足小于0.5Ω的要求。
4 总结
本文通过对斜井外引极的相关系数进行正确分析和取值，能计算得出地网降阻时需要的正确斜井数量，且通过对斜井屏蔽系数在于各种等级变电站的准确定位，能快速制定有效的接地网降阻方案，一旦措施确定，即能有效的减少屏蔽，发挥最大的降阻功效，不会浪费降阻所消耗的人力，物力以及费用。当然，在具体工程中必须结合现场的地质、地势特别是土壤电阻率在垂直和水平两个个方向上的分布测试情况。
参考文献
1、李景禄,实用电力接地技术[M]中国电力出版社93-99,202年第一版。67-99
2、李景禄, 关于接地工程中相关参数取值的探讨[J]高压电器2004.4第40卷 264--266
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