一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得方法
【专利摘要】一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得方法，包括以下步骤：步骤一、确定接地土壤电阻率及测试点；步骤二、计算主接地网的电阻值；步骤三、计算降低土壤电阻率的辅助接地网电阻值；步骤四、计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电阻值。本发明提供一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得方法，解决喀斯特地质地貌特征的接地网土壤电阻率不均匀和土壤电阻率极高两个技术难题。
【专利说明】
一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获 得方法
技术领域
[0001] 本发明涉及接地技术领域，特别是一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地 网电阻值的获得方法。
【背景技术】
[0002] 电站或变电站接地网是电力系统实际施工工程中的重要组成部分，与变电站的长 期正常安全运行息息相关。喀斯特地区"石漠化"，岩溶和山间谷地地貌，土壤少，贮水能力 低，这样的地质地貌特征，其土壤电阻率极高土壤电阻率高，不同位置的地质情况相差很 大，设计接地网接地性能的优劣直接关系到站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安 全，因此因地制宜设计合理性价比的接地网，合理计算接地网电阻具有较强的工程实际意 义和较好的经济价值。
[0003] 接地网设计是依靠设计手册上的经验公式(包括接地阻抗、跨步电压和接触电压 等)再结合设计者自身的经验完成的。这些经验公式是电力工作者多年经验的总结，有着较 高的实用价值，在接地网设计中被广泛使用。但传统的经验公式在设计复杂条件下（如喀斯 特地区)接地网时存在明显的缺陷:设计手册上的经验公式没有考虑土壤的不均匀性，喀斯 特地质地貌特征的土壤一般不均匀，而传统的经验公式把土壤视为均匀土壤，因而造成很 大的计算误差，本项发明可以大幅度减小这种误差。同时本项发明中采用"外引式"、"复式 楼"和"深探式"三种方法来解决喀斯特地质地貌特征的土壤电阻率极高这一缺陷，并较精 确的计算接地网的电阻，使接地网参数达到设计和施工标准。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接 地网电阻值的获得方法，解决喀斯特地质地貌特征的接地网土壤电阻率不均匀和土壤电阻 率极高两个技术难题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种喀斯特地质地貌特征的 电站或变电站接地网电阻值的获得方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006] 步骤一、确定接地土壤电阻率及测试点；
[0007] 步骤二、计算主接地网的电阻值；
[0008] 步骤三、计算降低土壤电阻率的辅助接地网电阻值；
[0009] 步骤四、计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电阻值。
[0010] 进一步，所述确定接地土壤电阻率及测试点方法如下：选取η个测试点，接地网的 引上线处测试点的土壤密度大于接地网其他位置测试点的土壤密度;然后计算接地网土壤 平均电阻率0[，采用加权平均法4[ = 0业+0202 + '"01^，且€[1+(1十"€[11=1，€[1，€[ 2'"€[11为对应 测试点权值，口^^^对应接地网土壤测试点的电阻率。
[0011] 进一步，所述计算主接地网的电阻值方法如下：主接地网采用水平铺设接地体和 垂直接地，联合构成复合式人工主接地装置，主接地体与避雷装置的接地体分开;平铺设接 地体采用热镀锌扁钢焊接而成，垂直接地体采用热镀锌钢管均匀分布在接地网场地的四周 及中心点，水平铺设接地体的阻值为：
[0013] 垂直接地体的阻值为：
[0015]水平铺设接地体与垂直接地体焊接之间的阻值为：
[0017]式（1)-(3)中Lc为接地网网孔导体长度，Lr为接地网垂直接地体每根棒的长度，a 为水平铺设接地体的直径，b为垂直接地体的直径，
，a'为导体值，其中，h为主接地 网的厚度，A为主接地网覆盖的面积，nr为主接地网的导体数量，k l、k2为调整系数，由下式 确定
[0020] 式(4)、（5)中x、y分别为接地网长和宽。
[0021] 进一步，所述辅助接地网可采用"外引式"、"复式楼"或"深探式"。
[0022] 进一步，所述"外引式"采用外延辅助接地网与主接地网相联，外延辅助接地网采 用高效石墨接地模块;外延辅助接地网对称分布主接地网四周；高效石墨接地模块数量计 算c〇=Ceiling[(P#/Rk)，l]，取其上限值;该方法主要应用于站地址大，且开阔，外延辅助 接地网电阻
[0024] 式(6)中λ为接地坑直径，数值由高效石墨接地模块生产厂家提供;R为接地网设计 要求值;k为调整系数，取值范围为0.6-0.9，取决于Ρ Σ; 是单块高效石墨接地模块的阻值。
[0025] 进一步，其特征在于，所述"复式楼"采用上下两层立体接地网，在场地回填之前， 在原地面之下，敷设辅助接地网，用镀锌扁钢按网格组织，在边缘地带加垂直接地极，在接 地网侧面采用镀锌扁钢作接地引线与上层主接地网相连。上层主接地网采用镀锌扁钢按网 格组织，敷设在设计标高以下，上下层之间、上层接地体与各个建筑物保证安全距离。该方 法主要应用于站址占地面积小，且为岩石区，"复式楼"辅助接地网电阻
[0027]进一步，其特征在于，所述"深探式"采用打离子接地深井的方式，沿接地网的外 围，选取安装垂直离子接地井，与站区主接地网并联。同时电气操作平台及周围铺设水泥砾 石地面，用以提高地表电阻率，降低人身承担电压。为防止转移电压的影响，通向站外的管 道均采用绝缘。大门等人员较多的场站门口采用帽檐式均压带处理等方式，进一步提高接 地的安全性，"深探式"辅助接地网电阻
[0029] 进一步，其特征在于，所述计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电 阻值为Rf//Rg。
[0030] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0031] 1)该发明充分考虑了喀斯特地质地貌特征的接地网地址土壤电阻率不均匀，避免 了传统的经验公式把土壤视为均匀土壤，而造成接地网电阻计算的误差。
[0032] 2)喀斯特地质地貌特征的主接地网电阻采取精确计算，不是传统的经验估算。
[0033] 3)采用有效降低高土壤电阻率措施后，实现了辅助接地网电阻的精确计算。
【具体实施方式】
[0034] -种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得方法，其特征在 于，包括以下步骤：
[0035] 步骤一、确定接地土壤电阻率及测试点；
[0036]步骤二、计算主接地网的电阻值；
[0037]步骤三、计算降低土壤电阻率的辅助接地网电阻值；
[0038]步骤四、计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电阻值。
[0039] 进一步，所述确定接地土壤电阻率及测试点方法如下：选取η个测试点，接地网的 引上线处测试点的土壤密度大于接地网其他位置测试点的土壤密度;然后计算接地网土壤 平均电阻率0[，采用加权平均法4[ = 0101+(1202 + '"€[1^11，且(11+€[2 + ~€[11=1，(11，€^"€[11为对应 测试点权值，口^^^对应接地网土壤测试点的电阻率。
[0040]进一步，所述计算主接地网的电阻值方法如下：主接地网采用水平铺设接地体和 垂直接地，联合构成复合式人工主接地装置，主接地体与避雷装置的接地体分开;平铺设接 地体采用热镀锌扁钢焊接而成，垂直接地体采用热镀锌钢管均匀分布在接地网场地的四周 及中心点，水平铺设接地体的阻值为：
[0042] 垂直接地体的阻值为：
[0044]水平铺设接地体与垂直接地体焊接之间的阻值为：
[0046]式（1)_(3)中Lc为接地网网孔导体长度，Lr为接地网垂直接地体每根棒的长度，a 为水平铺设接地体的直径，b为垂直接地体的直径，
a'为导体值，其中，h为主接地 网的厚度，A为主接地网覆盖的面积，nr为主接地网的导体数量，k l、k2为调整系数，由下式 确定
[0049] 式(4)、（5)中x、y分别为接地网长和宽。
[0050] 进一步，所述辅助接地网可采用"外引式"、"复式楼"或"深探式"。
[0051] 进一步，所述"外引式"采用外延辅助接地网与主接地网相联，外延辅助接地网采 用高效石墨接地模块;外延辅助接地网对称分布主接地网四周；高效石墨接地模块数量计 算c〇=Ceiling[(P#/Rk)，l]，取其上限值;该方法主要应用于站地址大，且开阔，外延辅助 接地网电阻
[0053]式(6)中λ为接地坑直径，数值由高效石墨接地模块生产厂家提供;R为接地网设计 要求值;k为调整系数，取值范围为0.6-0.9，取决于ρ? ; 是单块高效石墨接地模块的阻值。 [0054]进一步，其特征在于，所述"复式楼"采用上下两层立体接地网，在场地回填之前， 在原地面之下，敷设辅助接地网，用镀锌扁钢按网格组织，在边缘地带加垂直接地极，在接 地网侧面采用镀锌扁钢作接地引线与上层主接地网相连。上层主接地网采用镀锌扁钢按网 格组织，敷设在设计标高以下，上下层之间、上层接地体与各个建筑物保证安全距离。该方 法主要应用于站址占地面积小，且为岩石区，"复式楼"辅助接地网电阻
[0056]进一步，其特征在于，所述"深探式"采用打离子接地深井的方式，沿接地网的外 围，选取安装垂直离子接地井，与站区主接地网并联。同时电气操作平台及周围铺设水泥砾 石地面，用以提高地表电阻率，降低人身承担电压。为防止转移电压的影响，通向站外的管 道均采用绝缘。大门等人员较多的场站门口采用帽檐式均压带处理等方式，进一步提高接 地的安全性，"深探式"辅助接地网电阻
[0058] 进一步，其特征在于，所述计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电 阻值为Rf//Rg。
[0059] 以某喀斯特地质地貌特征的某变电站为例，占地面积为6000多平方米，站址年均 雷暴日d/A为49.7，现场环境地质条件较差，大多为挤压的岩石断层石缝，且有多处小型溶 洞，地下水困难，勘测当日测得的现场表层土壤电阻率值在300-500欧.米。主接地网由水平 接地体采用60*8的热镀锌扁钢按6米间距组成网状水平接地体，埋深0.8米，垂直接地体采 用100mm，长20米的镀锌钢管，均匀分布在场地的四周及中心点。选取100个电阻率测试点， 采用加权平均法得Ω .m，60*8的热镀锌扁钢构成网状水平接地 体总长10800米;设备引下线采用80*8的热镀锌扁钢总长2000米;垂直接地体总长136米;焊 接点1116个。据此条件按本发明主接地体电阻Rg= 10.33欧，DL/T 621-1997交流电气装置 的接地的要求，工频接地电阻不大于0.5欧，因此主接地网不满足设计值。
[0060] 采取"外引式"辅助接地，分别在站址的东南、西南、西北三个方向上增设三个辅助 接地网与主接地网相连，辅助接地极采用第三代高效石墨接地模块，λ = 0.14(生产厂家提 供），Ρ? = 400欧米，所以K = 0.8，R = 0.5欧，带入ω = Ceiling[(PEVRk)，1]，可使用 150块接 地模块，分配到三个辅助接地极中。则接地网总电阻为Rf//Rg=〇.49欧，达到了运行要求。
[0061] 另一实施例，：喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网采用"复式楼"辅助接 地，站址占地面积小，且为岩石区，采用上下两层立体接地网，在场地回填之前，在原地面之 下0.5米处，敷设辅助接地网，用60*8的镀锌扁钢按20米*20米网格组织，在边缘地带加打 2.5米长的垂直接地极，在接地网侧面采用4路80*8的镀锌扁钢作接地引线与上层主接地网 相连。上层主接地网采用60*8的镀锌扁钢按10米*10米网格组织，敷设在设计标高以下0.8 米，上下层之间相离10米，上层接地体与各个建筑物保证安全距离。据此条件按本发明主接 地体电阻Rf = 0.45欧。在实施例1中Rg = 10.33欧，则接地网总电阻Rf//Rg = 0.43欧，达到了 运行要求。
[0062] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发 明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的 等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得方法，其特征在于， 包括W下步骤： 步骤一、确定接地±壤电阻率及测试点； 步骤二、计算主接地网的电阻值； 步骤Ξ、计算降低±壤电阻率的辅助接地网电阻值； 步骤四、计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电阻值。2. 根据权利要求1所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述确定接地±壤电阻率及测试点方法如下:选取η个测试点，接地网的 引上线处测试点的±壤密度大于接地网其他位置测试点的±壤密度;然后计算接地网±壤 平均电阻率PΣ，采用加权平均法，PΣ = 日l化+日2P2+.··αnPn，且αl+α2+…αn=l，αl,α2…αn为对应 巧聯点权值，Ρ?，Ρ2，···Ρη为对应接地网±壤测试点的电阻率。3. 根据权利要求1所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述计算主接地网的电阻值方法如下：主接地网采用水平铺设接地体和 垂直接地，联合构成复合式人工主接地装置，主接地体与避雷装置的接地体分开;平铺设接 地体采用热锻锋扁钢焊接而成，垂直接地体采用热锻锋钢管均匀分布在接地网场地的四周 及中屯、点，水平铺设接地体的阻值为：式（1)-(3)中Lc为接地网网孔导体长度，Lr为接地网垂直接地体每根棒的长度，a为水 平铺设接地体的直径，b为垂直接地体的直径，二該，a >为导体值，其中，h为主接地网 的厚度，A为主接地网覆盖的面积，nr为主接地网的导体数量，kl、k2为调整系数，由下式确 定：(4)(5) 式中x、y分别为接地网长和宽。4. 根据权利要求1所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述辅助接地网可采用"外引式"、"复式楼"或"深探式"。5. 根据权利要求4所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，所述"外引式"采用外延辅助接地网与主接地网相联，外延辅助接地网采用高效石墨 接地模块；外延辅助接地网对称分布主接地网四周；高效石墨接地模块数量计算ω = Ceiling[(PsA/Rk)，l]，取其上限值;该方法主要应用于站地址大，且开阔，外延辅助接地网 电阻化) 式(6)中λ为接地坑直径，数值由高效石墨接地模块生产厂家提供;R为接地网设计要求 值;k为调整系数，取值范围为0.6-0.9; R。是单块高效石墨接地模块的阻值。6. 根据权利要求4所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述"复式楼"采用上下两层立体接地网，在场地回填之前，在原地面之 下，敷设辅助接地网，用锻锋扁钢按网格组织，在边缘地带加垂直接地极，在接地网侧面采 用锻锋扁钢作接地引线与上层主接地网相连。上层主接地网采用锻锋扁钢按网格组织，敷 设在设计标高W下，上下层之间、上层接地体与各个建筑物保证安全距离。该方法主要应用 于站址占地面积小，且为岩石区，"复式楼"辅助接地网电阻(7)7. 根据权利要求4所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述"深探式"采用打离子接地深井的方式，沿接地网的外围，选取安装 垂直离子接地井，与站区主接地网并联。同时电气操作平台及周围铺设水泥碱石地面，用W 提高地表电阻率，降低人身承担电压。为防止转移电压的影响，通向站外的管道均采用绝 缘。大口等人员较多的场站口 口采用帽檐式均压带处理等方式，进一步提高接地的安全性， "深探式"辅助接地网电阻(8)68. 根据权利要求1所述一种喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网电阻值的获得 方法，其特征在于，所述计算喀斯特地质地貌特征的电站或变电站接地网的电阻值为Rf/7 民go
【文档编号】G06F19/00GK106096225SQ201610362240
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】陈堂贤, 邢航, 周旖辉, 陈茜, 刘艳芳, 范声海
【申请人】三峡大学