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关于垂直接地极降低地网接地电阻的若干问题
摘要接地是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的重要措施。本文从技术合理和经济节约的角度出发, 研究变电站如何科学选择和布置垂直接地极的有关问题, 为系统运行和接地工程设计提供参考依据。

关键词接地网接地电阻垂直接地极
中图分类号:+22 文献标识码:A 文章编号:


1 引言
发变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用,其接地电阻、跨步电压与接触电压是变电站接地系统的重要技术指标,是衡量接地系统的有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的重要参数。然而,有些变电站由于受地理条件的限制,不得不建在高土壤电阻率地区,导致这些变电站的接地电阻、跨步电压与接触电压的设计计算值偏高,无法满足现行标准的要求。近年来,随着电力系统短路容量的增加,由于接地不良引起的事故扩大问题屡有发生,因此接地问题越来越受到重视。在设计施工过程中如何合理确定接地装置的设计方案,降低接地电阻,这是变电站电气设计施工的重点之一。

2 垂直接地极的布置位置分析
入地短路电流通过接地极向大地深处流散时,会受到其他接地极散流的影响,即电流屏蔽作用。事实上,不仅水平接地导体之间、垂直接地导体之间存在电流屏蔽现象,水平接地导体与垂直接地导体之间也存在电流屏蔽现象。考虑到垂直极与水平接地网之间的屏蔽作用,先分析单根垂直极在水平接地网上的位置不同时对整个接地网接地电阻的影响。
水平地网面积设为150m ×150m , 均压导体平均间距取10m , 土壤电阻率为250Ω/ m , , , , 长度为50m。分别在地网图中标出的不同位置处添加一根同样规格的垂直极, 地网布置图如图1 所示。

经计算, 。不同位置加入垂直接地极后的降阻效果如表1 所示。

垂直极对接地网的降阻效果可用降阻率ζ来表示


式中R0 ———水平接地网的接地电阻
R′———加入垂直极后的接地电阻
由图1 和表1 可以看出, 距离地网中心点从近到远的顺序为1 →4 →
2 →5 →3 , 而降阻效果从低到高的顺序也为1 →4 →2 →5 →3 。因此, 为了降低地网接地电阻而增加垂直极时, 应将垂直接地极布置在水平接地网的边缘, 使之与水平地网间的屏蔽作用达到最小。
3 垂直极根数的选取
在水平地网的边缘加入垂直极, 且尽量等间距布置。水平地网的面积取为160m ×160m , 水平均压导体的平均间距取10m , 土壤电阻率为250Ω/ m , , , 垂直极的长度取为50m , , 垂直极根数从1 根到28 根时三维接地网的接地电阻随垂直极数量的变化曲线如图2 所示。


图2 接地网电阻R 和垂直极根数N 的关系

由图2 可看出, 在水平地网保持不变的情况下, 接地网的接地电阻R 随垂直极根数N 的增加而降低, 当N 达到一定数值时R 值趋于恒定。这是因为垂直极间距减小后, 相互之间