交流电气装置的接地设计规范 GB50065-2011-环安宝@法规宝

        4．3．1  引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．1．1条～第6．1．4条。

        本条第4款提及了降低发电厂和变电站接地网接地电阻的方法。降低发电厂和变电站接地电阻的基本措施是将接地网在水平面上扩展或向纵深方向发展。这包括扩大接地网面积、引外接地、增加接地网的埋设深度、利用自然接地、深垂直接地极、局部换土、爆破接地技术及深井接地技术等。应注意各种降阻方法都有其应用的特定条件，针对不同地区、不同条件采用不同的方法才能有效地降低接地电阻；另外各种方法也不是孤立的，在使用过程中必须相互配合，以获得明显的降阻效果。降阻方法的应用效果宜结合接地系统的数值计算进行分析。特别是采用长垂直接地极时，宜结合分层土壤模型来确定合理的垂直接地极深度，做到有的放矢。

        少量地扩大接地网面积对降低发电厂、变电站接地网的接地电阻效果不明显。当接地网的埋深在1m左右时，增加接地网的埋设深度对降低接地电阻的基本不起作用。

        引外接地主要适宜于水电站的降阻，通过将水库堤坝等基础的钢筋及在水库中敷设的附加接地网与主接地网相连来降低接地电阻。

        对于面积狭小的市区变电站，通常可采用长垂直接地极结合爆破接地技术来降低接地网的接地电阻。

        对于非城区变电站，可采用良导体地线来增加分流、采用长垂直接地极结合爆破接地技术来降低接地网的接地电阻外，还可以利用适当的引外接地。

        在高土壤电阻率地区降阻的有效方法是采用长垂直接地电极，结合分层土壤模型，有效地利用地下低电阻率层，以达到要求的降阻效果。为了减小水平接地网对垂直接地极和垂直接地极之间的屏蔽效应，以提高垂直接地极的利用系数，垂直接地极宜沿接地网的外围导体布置。如果条件许可的话，尽可能将垂直接地极向站外布置，让垂直接地极间的距离不小于2倍垂直接地极的长度。垂直接地极的根数及实际长度的选择，可根据水平接地网接地电阻的大小和实际的降阻要求以及地质结构来确定。其基本原则是在地中无低电阻率层时，垂直接地极的长度一般不得小于水平接地网的等效半径，垂直接地极的根数一般应在4根以上。但应考虑如下两点：一是垂直接地极根数增加到一定值时降阻率趋于饱和，二是长垂直接地极的施工费用比较高。

        爆破接地技术的基本原理是采用钻孔机在地中垂直钻一定直径和深度的深孔。在孔中插入接地电极，然后沿孔的整个深度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松。接着用压力机将调成浆状的低电阻率材料压入深孔中及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过低电阻率材料将地下巨大范围的土壤内部沟通及加强接地电极与土壤或岩石的接触。从而达到在大范围内改良土壤的特性，实现较大幅度降低接地电阻的目的，如图9所示。 

        图9 单根垂直接地极采用深孔爆破接地技术后形成的填充了降阻剂的区域

        地下水可以填充土壤中的空隙，增大土壤的散流面积，缩短土壤的散流通道，这是地下水影响土壤电阻率的原因。土壤的湿度越大，土壤电阻率越低，含有丰富导电离子的地下水对土壤电阻率的影响更加明显。在有地下水的地区可以采用深水井接地技术来降低接地电阻。它是利用水井积水的原理制作的接地极，如图10所示。在地中挖一深井，在井壁内布置不锈钢管或热镀锌钢管接地极。钢管的直径约5cm，钢管壁上必须留有通水孔。利用钢管内的空间作为深水井的储水空间，钢管的金属既是接地极的导体，又是深水井的井壁。另外水井的上端不能封死，必须留有通气孔以形成压力差，确保地下水分子的运动，在接地极的周围形成明显的低电阻率区，从而降低了接地极的接地电阻。 

        图10 水井积水原理

        第6款是针对季节冻土或季节干旱地区的情况而据工程实践新补充的内容。

        4．3．2  引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．2．1条。

        4．3．3  第3款和4款引自《交流电气装置的接地》DL／T 621一1997的第6．2．2条。第1款和2款是新补充的要求。其解释见本规范第4．2．1条的说明。

        4．3．4  引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．1．5条。表4．3．4—1中参考欧洲标准EN 50164—2 Lightning Protec—tion System Components(LPSC)-Part 2：Requirements for con-ductors，earth electrodes and earth electrode accessories《防雷系统组成部分——第二部分：对导体、接地极和接地极附件的要求》August 2002，取消了地上导体分为室内和室外的分法，只考虑地上和地下两类及其对接地极的要求。

        近年来覆铜钢材(采用电镀、在铜液中连铸等工艺将铜覆于表面的钢材)在国内也有开发并应用于变电站接地网工程。为与本规范第4．3．6条的第4款相呼应，在表4．3．4-2中参考欧洲标准EN 50164—2 Lightning Protection System Components(LPSC)-Part 2：Requirements for conductors，earth electrodes andearth electrodeaccessories《防雷系统组成部分——第二部分：对导体、接地极和接地极附件的要求》August 2002和《交流变电站接地安全导则》IEEE Std80—2000给出了对铜、铜覆钢材料的要求。

        4．3．5  引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．2．7条、第6．2．8条。第3款引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997附录C的C2。

        4．3．6  本条第1～3款引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．1．6条。

        选择接地导体(线)、接地极材料的出发点是接地网在变电站的设计使用年限内要做到免维护。其尺寸要综合考虑接地故障电流热稳定的要求，也要考虑变电站在设计使用年限内导体的腐蚀总量。材料的选择需由综合的技术经济分析确定。

        接地导体(线)、接地极材料一般采用镀锌钢。镀锌钢的镀锌层必须采用热镀锌的方法。且镀层要有足够的厚度，以满足接地装置设计使用年限的要求。已有的研究表明，土壤电阻率、类别、含盐量、酸碱度和含水量等因素会导致钢材质接地导体(线)、接地极的腐蚀。确定变电站站址土壤的腐蚀率是确定接地导体(线)、接地极截面尺寸的基础。接地设计应按站址当地土壤腐蚀条件选择适当的材料和防腐蚀措施。表1给出了若干土壤腐蚀情况的参考值。 

        表1 接地导体(线)和接地极年平均最大腐蚀速率(总厚度) 

        本条第4款是根据近年我国华北电网、江苏、河南和广东等地企业标准或反事故措施中已明确推荐采用铜材或铜镀钢材料的规定和参考华东某省电力公司2005年6月发布的《变电站铜质接地网应用导则》相应条款引入的。

        1988年8月投产的华能大连发电厂接地装置采用的材质是退火铜绞线，未采取特殊防腐措施。接地引下线／水平接地极的截面为2×150mm²和250mm²两种。垂直接地极为1．2m长的镀铜钢棒。虽然该厂的土壤为碱性土壤，未出现问题。广东江门500kVGIS变电站接地网水平接地极采用4mm×30mm的扁铜。设备接地引下线采用4mm×60mm的扁铜。已运行20多年情况仍然良好。由于扁铜太软，在进行垂直接地极施了时采用铜镀钢棒。

        接地网采用铜材和铜覆钢材一般认为较贵。然而铜和铜覆钢材比钢材耐腐蚀性能要好，在腐蚀严重地区不用钢而代之以铜将是合理的。

        4．3．7  引自《交流电气装置的接地》DL／T 621—1997的第6．2．5条、第6．2．6条、第6．2．10条、第6．2．11条和第6．2．13条。对于铜或铜覆钢接地导体(线)的焊接，基于可提高允许温度节约材料，提出了应采用放热焊接的要求。《电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范》GB 50169—2006对放热焊接也有明确的规定。

        本条第6款第4项中对接地导体(线)与电气装置采用螺栓方式连接时，根据英国接地标准(BS7430—1998：Code of Practice for Earthina)的规定，指出螺栓连接时的允许温度为250℃，提出了连接处接地导体(线)应适当加大截面的要求。