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[摘要] 变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方面是站区面积不断减少，特别是城市规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，本文介绍了发电厂及变电站厂区接地网的设计要求及接地网的电阻的计算方法，可供参考。
[关键词] 接地网；接地电阻；防雷；短路电流
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
接地技术是一项传统的基础及建筑工程技术，在电力系统电气装置中，接地工作的质量关系到人员安全，电气设备的安全及满足系统正常运行的稳定。地网承担了雷电流泄流，以及系统短路电流的安全排放，是一项综合防雷工程的基础，因此，地网的设计和接地电阻的计算是发电厂和变电站设计时重要的环节；近年来随着电力工业的飞速发展及电子信息化技术的迅猛发展，系统的容量大量增大及电子产品的功能多样化，对接地系统的接地电阻的稳定性及接地系统使用寿命提出更高更复杂的要求.
1 接地系统设计的要求
电厂的安全运行的年限内，接地电阻值满足要求，接地系统可靠稳定工作；从安全的角度：1） 电气连通，在正常及事故时都能与接地网连通，形成良好的导电通道，起到均压和泄流作用；2） 满足短路时热稳定的要求；3） 接地导体能够承受机械外力及环境气候所产生的应力。
2 接地设计的要点
1）根据项目的要求确定接地设计的原则：根据地网的类型、目的，接地要求进行设计。用于防雷接地的地网，其接地线长度应满足Le≤2姨p ；主要用于短路电流的泄流保护的地网不受上述限制，在高土壤接地电阻地区可以在2 公里范围内增设外引接地体或打接地井；特殊要求地网应独立（如烟囱、冷却塔），属于第一类防雷建筑物的防直击雷接地网要求独立于建筑物接地。2） 勘测现场：充分收集有关资料，进行现场勘查。掌握现场地形、地貌，水文、气象、地质结构、矿藏等，实测相关情况土壤电阻率。可供利用的自然接地体的情况及接地电阻值。3） 确定地网的结构，在一般情况下使用共用接地网，根据项目现场条件宜优先考虑环形接地网，地网均压网格根据项目现场实际合理设置。4） 确定地网的材质，地网材质应符合相关规范。一般情况下使用镀锌钢管作为垂直接地极，镀锌扁钢作为水平接地体。在地质条件特殊的地区可使用复合材料接地装置（有的还需加特殊的降阻剂），因为复合材料具有很多金属的特性，在发生各种反应时可以相互补充，达到接地性能的稳定，使用寿命长，从长远考虑经济性好。5） 选择合适的地网连结方式：在地下的连结点，尽可能采用放热焊接。放热焊接，温度高，焊接接头载流能力大于导线的载流能力，在相同条件下，可以节约材料，且连接器能经受多浪涌电流的冲击而不退化，应用范围广泛，且可使用于不同材质。钎焊连接，容易发生虚焊和漏焊，不利于系统的稳定。夹具连接，冷压连接和夹具连接随连接处的腐蚀容易松脱。6） 接地設计的理论计算：在地网接地电阻的理论推算，使用国际标准或国标、部标中推出的公式，在计算中由于特殊环境或特殊技术而找不到相关规范，可参考技术部门或企业提供的计算方法，但要仔细核实其可靠程度，留有设计余量。7） 根据需要及项目方要求进行校验。包括接地电阻值，跨步电压、接触电势，材质的热稳定校验等。
3 接地电阻
3.1接地电阻 就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。
3.2 测量接地地阻的要求
（1）接地电阻的测量工作有时在野外进行，因此，测量仪表应坚固可靠，机内自带电源，重量轻、体积小，并对恶劣环境有较强的适应能力。
（2）大于20dB以上的抗干扰能力，能防止土壤中的杂散电流或电磁感应的干扰。
（3）仪表应具有大于500kW的输入阻抗，以便减少因辅助极棒探针和土壤间接触电阻引起的测量误差。
（4）仪表内测量信号的频率应在25Hz～1kHz之间，测量信号频率太低和太高易产生极化影响，或测试极棒引线间感应作用的增加，使引线间电感或电容的作用，造成较大的测量误差，即布极误差。
（5）在耗电量允许的情况下，应尽量提高测试电流，较大的测试电流有利于提高仪表的抗干扰性能。
（6）仪表应操作简单，读数最好是数字显示，以减少读数误差。
4 接地电阻的计算
4.1 定义
接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和成为接地装置的接地电阻。接地电阻大小等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中的电流的比值。接地电流分工频电流和冲击电流，因此接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻。
4.2 对发电厂或变电站接地电阻的计算
发电厂（或变电站） 的接地电阻可以理解为是整个厂区水平接地体的接地电阻值和垂直的接地体得电阻的总和。
对一个任意形状的厂区总的接地电阻（即人工接地极工频接地电阻） 的计算:
式中：
Rn———任意形状边缘闭合接地网的接地电阻；
Re———等值方形接地网的接地电阻，Ω；
S———接地网的总面积，m2；
d———水平接地极的直径或等效直径，m；
h———水平接地极的埋设深度，m；
L0———接地网的外缘边线总长度，m；
L———水平接地极的总长度，m。
2） 单个垂直接地极的接地电阻计算：
当l>>d 时
式中：
Rv———垂直接地极的接地电阻，Ω；
ρ———土壤电阻率，Ω·m；
l———垂直接地极的长度；
d———接地极用圆钢时，圆钢的直径，m （当用其他型钢材料时，其等效直径应按下列公式计算，钢管d=d1；扁钢，d=b/2（b 为扁钢的宽度）；等边角钢，d=0.84b （一侧的宽度）；不等边角钢，d=0.71（b1，b2 分别为角钢的两边的宽度）
不同形状水平接地极的接地极电阻计算：
式中：
Rh———水平接地极的接地电阻，Ω；
L———水平接地极的总长度，m。
h———水平接地极的埋设深度，m；
d———水平接地极的直径或等效直径，m；
A———水平接地极的形状系数。
4.3 由公式（1）、（2） 和（3） 我们可以求出垂直接地极的数量n———为垂直接地极的数量。
5 结语：
以上是对普通的接地体接地电阻的计算，对于地质情况特殊的发电厂及变电站厂区的接地电阻，当普通的接地材料不能满足要求时，当应用特殊的接地材料时，可利用相关规范计算出水平接地体的接地电阻和垂直接地体接地电阻从而得出厂区的总的接地电阻。变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方面是站区面积不断减少，特别是城市规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。对接地网设计与施工必须予以高度重视。高土壤电阻率地区的变电站，应根据其地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理，最终实现降低接地电阻的目的。
参考文献
［1］DL/T621-1997,交流电气装置的接地［S］.北京:中国电力出版社，1998
［2］庄义国.变电站深井接地法降低接地电阻探讨.电气技术,2006年第10 期
［3］曾嵘，何金良，吴维韩，高延庆.变电站接地系统中垂直接地极作用分析.中国电力,2000 年5 月，第33 卷第5 期
［4］尹浩柳,崔翔,赵志斌.池塘对附近变电站接地电阻影响的分析.高电压技术,第32 卷第1期,2006 年1 月
［5］唐世宇,莫文强,周艳玲.高土壤电阻率地区变电站接地处理.高电压技术,第32 卷第3 期,2006 年3 月
［6］王东生.关于降低变电站接地电阻的实际应用研究.广西气象,第27 卷增刊II,2006 年12 月
［7］李景禄.接地装置的运行与改造.中国水利水电出版社，2005
［8］中国电力规划设计协会供用电设计分会技术交流会论文集.中国电力出版社，2005
[关键词] 接地网；接地电阻；防雷；短路电流
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
接地技术是一项传统的基础及建筑工程技术，在电力系统电气装置中，接地工作的质量关系到人员安全，电气设备的安全及满足系统正常运行的稳定。地网承担了雷电流泄流，以及系统短路电流的安全排放，是一项综合防雷工程的基础，因此，地网的设计和接地电阻的计算是发电厂和变电站设计时重要的环节；近年来随着电力工业的飞速发展及电子信息化技术的迅猛发展，系统的容量大量增大及电子产品的功能多样化，对接地系统的接地电阻的稳定性及接地系统使用寿命提出更高更复杂的要求.
1 接地系统设计的要求
电厂的安全运行的年限内，接地电阻值满足要求，接地系统可靠稳定工作；从安全的角度：1） 电气连通，在正常及事故时都能与接地网连通，形成良好的导电通道，起到均压和泄流作用；2） 满足短路时热稳定的要求；3） 接地导体能够承受机械外力及环境气候所产生的应力。
2 接地设计的要点
1）根据项目的要求确定接地设计的原则：根据地网的类型、目的，接地要求进行设计。用于防雷接地的地网，其接地线长度应满足Le≤2姨p ；主要用于短路电流的泄流保护的地网不受上述限制，在高土壤接地电阻地区可以在2 公里范围内增设外引接地体或打接地井；特殊要求地网应独立（如烟囱、冷却塔），属于第一类防雷建筑物的防直击雷接地网要求独立于建筑物接地。2） 勘测现场：充分收集有关资料，进行现场勘查。掌握现场地形、地貌，水文、气象、地质结构、矿藏等，实测相关情况土壤电阻率。可供利用的自然接地体的情况及接地电阻值。3） 确定地网的结构，在一般情况下使用共用接地网，根据项目现场条件宜优先考虑环形接地网，地网均压网格根据项目现场实际合理设置。4） 确定地网的材质，地网材质应符合相关规范。一般情况下使用镀锌钢管作为垂直接地极，镀锌扁钢作为水平接地体。在地质条件特殊的地区可使用复合材料接地装置（有的还需加特殊的降阻剂），因为复合材料具有很多金属的特性，在发生各种反应时可以相互补充，达到接地性能的稳定，使用寿命长，从长远考虑经济性好。5） 选择合适的地网连结方式：在地下的连结点，尽可能采用放热焊接。放热焊接，温度高，焊接接头载流能力大于导线的载流能力，在相同条件下，可以节约材料，且连接器能经受多浪涌电流的冲击而不退化，应用范围广泛，且可使用于不同材质。钎焊连接，容易发生虚焊和漏焊，不利于系统的稳定。夹具连接，冷压连接和夹具连接随连接处的腐蚀容易松脱。6） 接地設计的理论计算：在地网接地电阻的理论推算，使用国际标准或国标、部标中推出的公式，在计算中由于特殊环境或特殊技术而找不到相关规范，可参考技术部门或企业提供的计算方法，但要仔细核实其可靠程度，留有设计余量。7） 根据需要及项目方要求进行校验。包括接地电阻值，跨步电压、接触电势，材质的热稳定校验等。
3 接地电阻
3.1接地电阻 就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。
3.2 测量接地地阻的要求
（1）接地电阻的测量工作有时在野外进行，因此，测量仪表应坚固可靠，机内自带电源，重量轻、体积小，并对恶劣环境有较强的适应能力。
（2）大于20dB以上的抗干扰能力，能防止土壤中的杂散电流或电磁感应的干扰。
（3）仪表应具有大于500kW的输入阻抗，以便减少因辅助极棒探针和土壤间接触电阻引起的测量误差。
（4）仪表内测量信号的频率应在25Hz～1kHz之间，测量信号频率太低和太高易产生极化影响，或测试极棒引线间感应作用的增加，使引线间电感或电容的作用，造成较大的测量误差，即布极误差。
（5）在耗电量允许的情况下，应尽量提高测试电流，较大的测试电流有利于提高仪表的抗干扰性能。
（6）仪表应操作简单，读数最好是数字显示，以减少读数误差。
4 接地电阻的计算
4.1 定义
接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和成为接地装置的接地电阻。接地电阻大小等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中的电流的比值。接地电流分工频电流和冲击电流，因此接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻。
4.2 对发电厂或变电站接地电阻的计算
发电厂（或变电站） 的接地电阻可以理解为是整个厂区水平接地体的接地电阻值和垂直的接地体得电阻的总和。
对一个任意形状的厂区总的接地电阻（即人工接地极工频接地电阻） 的计算:
式中：
Rn———任意形状边缘闭合接地网的接地电阻；
Re———等值方形接地网的接地电阻，Ω；
S———接地网的总面积，m2；
d———水平接地极的直径或等效直径，m；
h———水平接地极的埋设深度，m；
L0———接地网的外缘边线总长度，m；
L———水平接地极的总长度，m。
2） 单个垂直接地极的接地电阻计算：
当l>>d 时
式中：
Rv———垂直接地极的接地电阻，Ω；
ρ———土壤电阻率，Ω·m；
l———垂直接地极的长度；
d———接地极用圆钢时，圆钢的直径，m （当用其他型钢材料时，其等效直径应按下列公式计算，钢管d=d1；扁钢，d=b/2（b 为扁钢的宽度）；等边角钢，d=0.84b （一侧的宽度）；不等边角钢，d=0.71（b1，b2 分别为角钢的两边的宽度）
不同形状水平接地极的接地极电阻计算：
式中：
Rh———水平接地极的接地电阻，Ω；
L———水平接地极的总长度，m。
h———水平接地极的埋设深度，m；
d———水平接地极的直径或等效直径，m；
A———水平接地极的形状系数。
4.3 由公式（1）、（2） 和（3） 我们可以求出垂直接地极的数量n———为垂直接地极的数量。
5 结语：
以上是对普通的接地体接地电阻的计算，对于地质情况特殊的发电厂及变电站厂区的接地电阻，当普通的接地材料不能满足要求时，当应用特殊的接地材料时，可利用相关规范计算出水平接地体的接地电阻和垂直接地体接地电阻从而得出厂区的总的接地电阻。变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展，一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小，另一方面是站区面积不断减少，特别是城市规划区和高电阻率地区，使得变电站接地电阻难以降低，解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施，以达到既满足接地电阻的要求，又经济合理，便于施工。对接地网设计与施工必须予以高度重视。高土壤电阻率地区的变电站，应根据其地质和环境条件，采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施，因地制宜，综合治理，最终实现降低接地电阻的目的。
参考文献
［1］DL/T621-1997,交流电气装置的接地［S］.北京:中国电力出版社，1998
［2］庄义国.变电站深井接地法降低接地电阻探讨.电气技术,2006年第10 期
［3］曾嵘，何金良，吴维韩，高延庆.变电站接地系统中垂直接地极作用分析.中国电力,2000 年5 月，第33 卷第5 期
［4］尹浩柳,崔翔,赵志斌.池塘对附近变电站接地电阻影响的分析.高电压技术,第32 卷第1期,2006 年1 月
［5］唐世宇,莫文强,周艳玲.高土壤电阻率地区变电站接地处理.高电压技术,第32 卷第3 期,2006 年3 月
［6］王东生.关于降低变电站接地电阻的实际应用研究.广西气象,第27 卷增刊II,2006 年12 月
［7］李景禄.接地装置的运行与改造.中国水利水电出版社，2005
［8］中国电力规划设计协会供用电设计分会技术交流会论文集.中国电力出版社，2005