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[摘要]变电站接地网的降阻设计和施工是一个难题，作者通过对常用的7种降阻方法进行分析，提出其优缺点和适用范围，推荐几种节约投资的经验，供从事变电站接地网设计和施工的工程技术人员参考，共同促进接地网降阻技术的实际应用，以达到投资省，效果好的目的。
[关键词]接地网 降阻 方法
1 前言
随着经济的快速增长。社会用电负荷的屡创新高，变电站的建设步伐也相应加快，而变电站的选址与用地矛盾却日益突出，多数变电站的站址只能选择在土壤电阻率较高的山地。然而，土壤电阻率高对变电站接地网的设计和施工提出了较高的要求，如何降低变电站接地网接地电阻是摆在设计和施工技术人员面前的一大难题。下面，本人通过对当前设计和施工常用的几种降阻方法的利弊进行分析，以供有关人员根据实际选取一种能够使变电站接地网的投资省、降阻效果好的施工方案。
2 几种降阻方法分析
通常，变电站的接地网是根据变电站的面积，由水平接地体和垂直接地极组合敷设而成。水平接地体一般采用热镀锌圆钢或扁钢水平敷设成不小于“5m×5m”的方形网格，并埋深0.8m；垂直接地极一般采用热镀锌角钢、钢管或槽钢垂直敷设于地下。上端与水平接地体可靠焊接在一起，根据具体情况计算，确定垂直接地极的数量。接地体、极之间的搭接焊焊接长度应该满足扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍，且是双面焊接。该种方法用于土壤电阻率较低的变电站接地网，接地电阻一般可以达到规程的要求。但对于土壤电阻率较高的变电站接地网是不能满足要求的，需采用降阻的方法，一般有如下几种降阻方法。
2.1 利用自然接地体
在变电站接地网设计、施工过程中，应充分利用埋设在地下的金属结构物、与大地有可靠连接的建筑物和构筑物的金属结构和钢筋混凝土基础及施工时钻打的金属取水管井等自然接地体，将接地网与自然接地体连成一体。因该方法不增加接地网的投资，且在降阻上起到一定的作用，是降阻设计和施工时首先考虑的方法，但该方法对降低土壤电阻率较高的接地网的接地电阻所起的作用不大，单独采用该方法很难达到规程的要求。
2.2 填充电阻率较低的物质
在接地体、极周围填充电阻率较低的物质(如降阻剂或者工厂的金属废渣)，既降低了接地体、极周围的电阻率。减小接地体与土壤的接触电阻，同时形成足够大的电流流通截面，使接地网接地电阻下降。填充电阻率较低的物质来降低接地网接地电阻也是一种常用的施工方法，降阻的效果也很好，增加的投资也不大，但其缺点是填充物质会流失、老化，有污染，对接地网有腐蚀作用。因此，对是否采用该方法应因地制宜，权衡利弊选取，一般在大面积的变电站，接地网的设计不采用降阻剂。
2.3 深井接地
深井接地即用多根较长的垂直接地极敷设在地下，间距一般要求大于20m，并与接地网连接。以达到降低接地网接地电阻的目的。当土壤在垂直地面的方向上下分层时，且下层土壤的电阻率远低于上层土壤时，采用该方法降阻效果较好。工程实际施工时，利用地质勘探时留下的钻孔，放人深井接地极，可以节省钻孔费用。深井接地方法也有一定的局限性，如果变电站的上下层土壤电阻率变化不大，甚至下层的土壤电阻率高于上层时，该方法意义不大。而且，深井接地极的根数受变电站面积的影响。对于面积小、土壤电阻率太高的变电站，单用该方法也是很难使接地电阻达到规程要求。
2.4 增大接地网面积
众所周知，接地电阻的大小与接地网面积成反比。接地网面积越大，接地电阻越小。因此，在原有接地网基础上增大接地网面积，可以降低接地网电阻，一般有增加斜接地极和外引接地网两种方法。
增加斜接地极即在原接地网的边缘处向外围敷设斜接地极以增大接地网的面积。达到降阻的作用。该种方法可以不增大变电站的征地面积，节约征地费用。但当变电站四周土壤的电阻率也很高，甚至比站内还高时，投资与收益将不成比例，此时应慎重考虑，进行计算、比较后才决定是否采用。
外引接地网顾名思义就是在变电站外，选择一土壤电阻率较低的地方(如水田、水塘、水洼地、水库等)，敷设辅助接地网，并将该辅助接地网与变电站内的接地网可靠连接，以达到降低变电站接地网接地电阻的目的。辅助接地网的敷设要深埋，不影响农民的耕作，使接地体免受破坏，截面还要满足要求，并做好防腐处理，同时应防止因跨步电位差引起人员触电事故发生，保证安全性。该方法降阻效果十分明显，但投资相对较高，且日后存在辅助接地网及引至站内接地网的金属连接体受破坏的可能性，采用该方法应充分分析变电站周围和辅助接地网所在地方的日后发展情况后才确定采用与否。
2.5 人工改善土壤电阻率
改善土壤电阻率即用电阻率较低的土壤来置换掉变电站内电阻率较高的土壤。该种方法经工程实际证明效果较好，但工程量较大，投资相对较高，一般在大中型地网中较少采用。当采用该方法时，应结合土建工程的“三通一平”进行施工，这样可以降低开挖、运输等方面的投资。
2.6 深孔爆破接地极
深孔爆破接地技术是采用钻孔机在地中垂直钻一定直径、深度的孔，在钻孔中插入接地极，然后在孔的整个深度，隔一定的距离，换置定量的炸药，实施爆破，将岩石炸裂，爆松。然后将低电阻材料，用压力机压入深孔和爆破制裂产生的缝隙中，通过低电阻率材料将地下大范围土壤内部沟通和加强接地极与土壤或岩石的接触，从而达到大幅度降低接地电阻的目的。该种技术是近期的科研成果，降阻的效果也较好，但投资较大，应进行技术和经济比较、论证后才确定是否采用。
2.7 电解离子接地
电解离子接地的原理即电解地极一般为铜管或不锈钢管组成，有多个呼吸排泄孔，管内填电解化合物晶体，电解地极敷设在地下后，呼吸孔吸收土壤中的水份，使晶体变为电解溶液，再从孔中排泄出，溶液在特殊回填土的吸取作用下，均匀流入土壤中，在土壤中形成导电率较好的电解离子土壤，从而降低接地网的接地电阻。由于电解离子接地系统大多向垂直方向伸展，所以接地面积很小，可以满足地形严重局限的变电站工程需要。但其弊端是成本太高，而且目前的使用寿命还没有经实践验证。
3 结束语
当前，变电站接地网的降阻方法还是很多的，在实际工程的设计和施工中应根据变电站的土壤、土质、分层情况、周围地形环境等情况，因地制宜，不可盲目投资，应经过充分分析、比较后，选择其中的一种方法或多种方法结合进行施工设计，以达到用最少的资金来降低高土壤电阻率变电站接地网的接地电阻的目的。另外，变电站接地网的降阻方法也需要广大工程技术人员不断发现创新，使投资更省、效果更好，响应国家建设“节约型社会”的要求。
[关键词]接地网 降阻 方法
1 前言
随着经济的快速增长。社会用电负荷的屡创新高，变电站的建设步伐也相应加快，而变电站的选址与用地矛盾却日益突出，多数变电站的站址只能选择在土壤电阻率较高的山地。然而，土壤电阻率高对变电站接地网的设计和施工提出了较高的要求，如何降低变电站接地网接地电阻是摆在设计和施工技术人员面前的一大难题。下面，本人通过对当前设计和施工常用的几种降阻方法的利弊进行分析，以供有关人员根据实际选取一种能够使变电站接地网的投资省、降阻效果好的施工方案。
2 几种降阻方法分析
通常，变电站的接地网是根据变电站的面积，由水平接地体和垂直接地极组合敷设而成。水平接地体一般采用热镀锌圆钢或扁钢水平敷设成不小于“5m×5m”的方形网格，并埋深0.8m；垂直接地极一般采用热镀锌角钢、钢管或槽钢垂直敷设于地下。上端与水平接地体可靠焊接在一起，根据具体情况计算，确定垂直接地极的数量。接地体、极之间的搭接焊焊接长度应该满足扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍，且是双面焊接。该种方法用于土壤电阻率较低的变电站接地网，接地电阻一般可以达到规程的要求。但对于土壤电阻率较高的变电站接地网是不能满足要求的，需采用降阻的方法，一般有如下几种降阻方法。
2.1 利用自然接地体
在变电站接地网设计、施工过程中，应充分利用埋设在地下的金属结构物、与大地有可靠连接的建筑物和构筑物的金属结构和钢筋混凝土基础及施工时钻打的金属取水管井等自然接地体，将接地网与自然接地体连成一体。因该方法不增加接地网的投资，且在降阻上起到一定的作用，是降阻设计和施工时首先考虑的方法，但该方法对降低土壤电阻率较高的接地网的接地电阻所起的作用不大，单独采用该方法很难达到规程的要求。
2.2 填充电阻率较低的物质
在接地体、极周围填充电阻率较低的物质(如降阻剂或者工厂的金属废渣)，既降低了接地体、极周围的电阻率。减小接地体与土壤的接触电阻，同时形成足够大的电流流通截面，使接地网接地电阻下降。填充电阻率较低的物质来降低接地网接地电阻也是一种常用的施工方法，降阻的效果也很好，增加的投资也不大，但其缺点是填充物质会流失、老化，有污染，对接地网有腐蚀作用。因此，对是否采用该方法应因地制宜，权衡利弊选取，一般在大面积的变电站，接地网的设计不采用降阻剂。
2.3 深井接地
深井接地即用多根较长的垂直接地极敷设在地下，间距一般要求大于20m，并与接地网连接。以达到降低接地网接地电阻的目的。当土壤在垂直地面的方向上下分层时，且下层土壤的电阻率远低于上层土壤时，采用该方法降阻效果较好。工程实际施工时，利用地质勘探时留下的钻孔，放人深井接地极，可以节省钻孔费用。深井接地方法也有一定的局限性，如果变电站的上下层土壤电阻率变化不大，甚至下层的土壤电阻率高于上层时，该方法意义不大。而且，深井接地极的根数受变电站面积的影响。对于面积小、土壤电阻率太高的变电站，单用该方法也是很难使接地电阻达到规程要求。
2.4 增大接地网面积
众所周知，接地电阻的大小与接地网面积成反比。接地网面积越大，接地电阻越小。因此，在原有接地网基础上增大接地网面积，可以降低接地网电阻，一般有增加斜接地极和外引接地网两种方法。
增加斜接地极即在原接地网的边缘处向外围敷设斜接地极以增大接地网的面积。达到降阻的作用。该种方法可以不增大变电站的征地面积，节约征地费用。但当变电站四周土壤的电阻率也很高，甚至比站内还高时，投资与收益将不成比例，此时应慎重考虑，进行计算、比较后才决定是否采用。
外引接地网顾名思义就是在变电站外，选择一土壤电阻率较低的地方(如水田、水塘、水洼地、水库等)，敷设辅助接地网，并将该辅助接地网与变电站内的接地网可靠连接，以达到降低变电站接地网接地电阻的目的。辅助接地网的敷设要深埋，不影响农民的耕作，使接地体免受破坏，截面还要满足要求，并做好防腐处理，同时应防止因跨步电位差引起人员触电事故发生，保证安全性。该方法降阻效果十分明显，但投资相对较高，且日后存在辅助接地网及引至站内接地网的金属连接体受破坏的可能性，采用该方法应充分分析变电站周围和辅助接地网所在地方的日后发展情况后才确定采用与否。
2.5 人工改善土壤电阻率
改善土壤电阻率即用电阻率较低的土壤来置换掉变电站内电阻率较高的土壤。该种方法经工程实际证明效果较好，但工程量较大，投资相对较高，一般在大中型地网中较少采用。当采用该方法时，应结合土建工程的“三通一平”进行施工，这样可以降低开挖、运输等方面的投资。
2.6 深孔爆破接地极
深孔爆破接地技术是采用钻孔机在地中垂直钻一定直径、深度的孔，在钻孔中插入接地极，然后在孔的整个深度，隔一定的距离，换置定量的炸药，实施爆破，将岩石炸裂，爆松。然后将低电阻材料，用压力机压入深孔和爆破制裂产生的缝隙中，通过低电阻率材料将地下大范围土壤内部沟通和加强接地极与土壤或岩石的接触，从而达到大幅度降低接地电阻的目的。该种技术是近期的科研成果，降阻的效果也较好，但投资较大，应进行技术和经济比较、论证后才确定是否采用。
2.7 电解离子接地
电解离子接地的原理即电解地极一般为铜管或不锈钢管组成，有多个呼吸排泄孔，管内填电解化合物晶体，电解地极敷设在地下后，呼吸孔吸收土壤中的水份，使晶体变为电解溶液，再从孔中排泄出，溶液在特殊回填土的吸取作用下，均匀流入土壤中，在土壤中形成导电率较好的电解离子土壤，从而降低接地网的接地电阻。由于电解离子接地系统大多向垂直方向伸展，所以接地面积很小，可以满足地形严重局限的变电站工程需要。但其弊端是成本太高，而且目前的使用寿命还没有经实践验证。
3 结束语
当前，变电站接地网的降阻方法还是很多的，在实际工程的设计和施工中应根据变电站的土壤、土质、分层情况、周围地形环境等情况，因地制宜，不可盲目投资，应经过充分分析、比较后，选择其中的一种方法或多种方法结合进行施工设计，以达到用最少的资金来降低高土壤电阻率变电站接地网的接地电阻的目的。另外，变电站接地网的降阻方法也需要广大工程技术人员不断发现创新，使投资更省、效果更好，响应国家建设“节约型社会”的要求。