高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现

广州番禺110 kV祈福变电站于2000年建成运行，位于高土壤电阻率的丘陵地区，是典型的郊区户外敞开式变电站，地网电阻值高达1.3 Ω，严重威胁着设备安全运行。因此，必须进行工程改造。如何采取有效措施，使高土壤电阻率地区地网的接地电阻符合国家标准的规定，是摆在我们面前的重要课题。我们在参照以往工程设计、研究成果和经验的基础上，深入了解了当今世界接地系统设计的最新进展，综合考虑了现场的地理环境特点，采用当今世界上最先进的辅助设计工具进行了工程分析设计及对方案的充分论证，提供一套较完整的系统解决方案，付诸工程实践，达到了降低地网接地电阻的目的。

1接地系统辅助设计软件包的简介
　　我们与国内某著名大学电机系合作，首次在国内采用了世界先进的接地系统辅助设计工具——CDEGS，对测量数据进行处理，对各种方案进行校核。
　　CDEGS是加拿大SES公司（Safe Engineering Services & Technologies Ltd）推出的集成工程软件包。CDEGS（current distribution，electromagnetic interference，groun ding and soil structure analysis）是精确接地系统设计分析、电磁干扰分析、交流信号干扰抑制研究等一系列功能模块的集合。CDEGS的核心主要是计算在稳态、故障、雷击和暂态条件下，由地上或地下导体所构成的任意形状网络周围的电磁场分布与导体及地表电位分布。该软件包的总体设计师（亦是SES公司的创始人）FDawalibi是目前国际上知名的接地系统设计分析、电磁干扰研究领域的权威。

2土壤真实电参数的获取
2.1现场测量不同测量间距下的土壤视在电阻率
　　为了得到该地区的土壤分层情况，我们分别于2002年7月、10月到该变电站站址进行了现场测量。我们所采用的是大家所熟知的Wenner方法。测量接线图如图1所示。



　　由于土壤分层的存在，导致以上测量得到的土壤电阻率并非某一层的真实电阻率，而是综合各种情况时的视在电阻率。测量时，通过改变极间距a，可以得到相应电流电压法的电压Ua与电流Ia数值，并根据测量结果，利用以下公式计算得到相应的视在电阻率：
　　
式中：ρa——视在电阻率；
　　　a——测量间距；
　　　Ua——电压数值；
　　　Ia——电流数值。
　　计算可得视在电阻率ρa（电流电压法）。两次测量的方向不同，季节也不同。结果分别见表1，表2所示。
　　由表1和表2我们可以看出，两次测量的结果有比较大的差异。一是由于测量方向不同，第一次引线布置在水塘边，第二次在山上，这样底层电阻率差异比较大；二是由于第一次在夏季测量，第二次在冬季测量。因此两次表层电阻率也有比较大差异。




2.2土壤地质分层结构的分析
　　根据以上视在电阻率随测量极间距变化的关系，我们利用建立在电磁场散流理论基础［ 1］上的土壤参数计算程序RESAP［2］对以上数据进行了分析、计算。当用户输入由Wenner, Sch umberger或任意电极布置方法测得的土壤视在电阻或电阻率后，RESAP程序就可给出与测量结果非常接近的土壤分层结构。但是这种计算需要比较深的理论基础以及较多的实际设计经验，因为这一程序需要人工干预才能够得到满意的结果。
 表3是由RESAP程序得到的土壤真实电阻率分层情况。



　　表3计算结果可以看出：表层土壤电阻率比较大，中间层土壤电阻率相对较小（这是由于地下水所致），而深层土壤电阻率相对较大（地下岩层起作用）。因此，我们不难发现，如果只是采用水平地网，短路电流的流散存在较大的电阻率层阻挡，适当深度的垂直极会对于降低接地电阻有较好效果。