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引外接地對(duì)降低接地網(wǎng)接地阻抗的作用

文檔作者：常樹生石海霞張文波文檔來(lái)源： 1．東北電力大學(xué) 2．佳木斯電業(yè)局 3．綏化電業(yè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月18日
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2006年12月
第34卷 第6期(總第187期)
吉 林 電 力
Jilin Electric Power
Dec．2006
Vo1．34 No．6 (Ser．NO．187)
引外接地對(duì)降低接地網(wǎng)接地阻抗的作用
Grounding Impedance Analysis of Grounding Grids Connected W ith Buried Conductors
常樹生 ，石海霞 ，張文波。
(1．東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012；2．佳木斯電業(yè)局，黑龍江 佳木斯 154002；
3．綏化電業(yè)局，黑龍江 綏化 152061)
摘要：采用接地網(wǎng)工頻接地參數(shù)分析軟件，計(jì)算了引外接地網(wǎng)對(duì)降低主接地網(wǎng)接地阻抗的作用。計(jì)算結(jié)果表明，
隨著輔助接地網(wǎng)與主接地網(wǎng)之間的距離的增加，輔助接地網(wǎng)的作用逐漸減??；并且在土壤電阻率較高的地區(qū)，引外
接地具有較好的降低主接地網(wǎng)接地阻抗的作用。
關(guān)鍵詞：引外接地；接地咧；變電所；接地阻抗
Abstract：The grounding impedance of grounding grids connected with buried conductors is calculated based on
numerical calculation of large substation grounding grids in power frequency．The results show that the function of
subsidiary grounding grids becomes smaller as the distance between two grounding grids becomes longer．The
grounding impedance can be effectively reduced by subsidiary grids in high resistivity regions．
Keywords：buried conductors；grounding grids；substation；grounding impedance
中圖分類號(hào)：TM63；TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009—5306(2006)06—0004—03
為降低變電站接地系統(tǒng)的接地阻抗，經(jīng)常采用
在距離變電站主接地網(wǎng)1～2 km 范圍內(nèi)敷設(shè)輔助
接地網(wǎng)的方法，并用扁鋼與主接地網(wǎng)相連。國(guó)外文獻(xiàn)
探討了通過(guò)架空地線與變電站接地網(wǎng)相連的線路鐵
塔接地或其他變電站接地網(wǎng)對(duì)降低該變電站接地網(wǎng)
接地阻抗的作用“。 。另有文獻(xiàn)研究了均勻土壤中銅
制接地網(wǎng)引外接地的效果，并給出了確定引外接地
效果的簡(jiǎn)化計(jì)算方法∞ 。本文采用大型地網(wǎng)工頻接
地參數(shù)計(jì)算軟件“ ，分析鋼材接地網(wǎng)的引外接地對(duì)
降低接地網(wǎng)接地阻抗的作用。
1 引外接地計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證
假設(shè)接地網(wǎng)1和接地網(wǎng)2均 為i00 m×i00 m，
網(wǎng)孔l0 m x l0 m．兩接地網(wǎng)平行放置，中心相距
1 000 m，內(nèi)邊緣相距900 m，接地網(wǎng)1和接地網(wǎng)2
通過(guò)從下至上的第5根和第7根導(dǎo)體連接(見圖
1)?，F(xiàn)有頻率50 Hz電流1 000 A 由地網(wǎng)1中心注
入。土壤電阻率為l 000 n·m，導(dǎo)體半徑0．01 m，
電阻率1．7×10 n ·m，相對(duì)磁導(dǎo)率636，埋深
0．6 m。本文計(jì)算結(jié)果同CDEGS (Current
Distribution， Electromagnetic Fields Grounding
and Soil Structure Analysis)的計(jì)算結(jié)果見表1。
CDEGS是由國(guó)際著名學(xué)者F．Dawalibi領(lǐng)導(dǎo)的
SES(Safe Engineering Services＆ technologies)公
司開發(fā)的電力系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)和干擾分析商業(yè)軟
件 。該軟件的性能居世界領(lǐng)先水平，并被世界各國(guó)
廣泛使用。華北電力大學(xué)和清華大學(xué)于1997年引進(jìn)
了該軟件包。表1中己， 為地網(wǎng)1的中心點(diǎn)電位，
為地網(wǎng)2的中心點(diǎn)電位， 為地網(wǎng)1的漏電流， 為
地網(wǎng)2的漏電流。導(dǎo)體總長(zhǎng)6 200 m。由表1可見，
本文的計(jì)算結(jié)果與CDEGS的計(jì)算結(jié)果基本吻合。
100 m
地剛1
收稿日期：2006—10—15
作者簡(jiǎn)介：常樹生(1 953一)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事電力系統(tǒng)防雷接地技術(shù)研究。
· 4 ·
圖1 引外接地示意圖
100 m
地剛2
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2006年12月
第34卷 第6期(總第187期)
Dec．2006
Vo1．34 No．6 (Ser．N o．187)
表1 計(jì)算結(jié)果對(duì)照
2 引外接地的有效引外長(zhǎng)度
本文所述引外接地的引外長(zhǎng)度是指主接地網(wǎng)中
心和輔助接地網(wǎng)中心之間的距離，例如與CDEGS
比較中，引外接地的長(zhǎng)度為1 000 m。表2給出了在
500 Q·m 的均勻土壤中，上述比較算例引外接地
長(zhǎng)度L變化時(shí)， 。／【， 和 ／ 隨L的變化以及主
接地網(wǎng)電流注入點(diǎn)接地阻抗隨L的變化。
表2 引外接地長(zhǎng)度與引外接地效果
L／m 110 200 400 600 800
c，2／Ul 0．980 0．935 0．816 0．687 0．564
2／Il 0．973 0．916 0．780 0．638 0．509
Z／n 1．542 1．364 1．186 1．1O1 1．062
L／m 1 000 1 200 1 400 1 700 2 000
c，2／Ul 0．455 0．365 0．292 0．209 0．1 50
2／Il 0．401 0．314 0．245 0．170 0．119
Z／n 】．046 1．O42 】．O43 ]．O48 ]．()52
a．隨著引外接地長(zhǎng)度的增加，輔助接地網(wǎng)與主
接地網(wǎng)之間的電位差別越來(lái)越大，輔助接地網(wǎng)的散
流作用也越來(lái)越小。 ／ 的數(shù)值略大于 ：／ 的數(shù)
值，所以可以僅從 ／ 的數(shù)值判斷引外接地中輔
助接地網(wǎng)對(duì)降低主接地網(wǎng)接地阻抗的作用。本文定
義引外接地的有效長(zhǎng)度為當(dāng)引外的輔助接地網(wǎng)電位
降低到主接地網(wǎng)電位的1／e一0．368時(shí)引外接地的
長(zhǎng)度。本算例中，當(dāng)兩個(gè)地網(wǎng)中心距離1 200 m 時(shí)，
即達(dá)到有效引外長(zhǎng)度。引外長(zhǎng)度超過(guò)有效引外長(zhǎng)度
表3 不同尺寸接地網(wǎng)
時(shí)，由于輔助地網(wǎng)散流作用減小，輔助接地網(wǎng)對(duì)降低
主接地網(wǎng)的接地阻抗意義不大；
b．隨著引外接地長(zhǎng)度的增加，主接地網(wǎng)與輔助
接地網(wǎng)間的屏蔽作用減小，并且引外接地導(dǎo)體本身
也具有散流作用，使得主接地網(wǎng)的接地阻抗不斷減
小。但當(dāng)引外長(zhǎng)度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，由于連接主地網(wǎng)
和輔助地網(wǎng)導(dǎo)體的電感作用，輔助接地網(wǎng)電位降低、
散流減小，引外長(zhǎng)度再增加接地阻抗增加，所以引外
接地存在最佳長(zhǎng)度。本算例中引外接地的最佳長(zhǎng)度
和有效長(zhǎng)度基本相同。
3 計(jì)算結(jié)果分析
3．1 接地網(wǎng)大小與引外接地有效長(zhǎng)度的關(guān)系
設(shè)地網(wǎng)1為100 m×100 m，網(wǎng)孔10 m×10 m，
地網(wǎng)2為300 n1×300 m，網(wǎng)孔20 m×20 m，兩接地
網(wǎng)平行布置。地網(wǎng)1的中心線即從下至上的第6根
導(dǎo)體和地網(wǎng)2的中心線即從下至上的第ll根導(dǎo)體
在同一直線上。將地網(wǎng)1和地網(wǎng)2用兩根平行導(dǎo)體
連接，第1根導(dǎo)體連接地網(wǎng)1的第3根導(dǎo)體和地網(wǎng)
2的第9根導(dǎo)體，第2根導(dǎo)體連接地網(wǎng)1的第9根
導(dǎo)體和地網(wǎng)2的第13根導(dǎo)體。其地網(wǎng)埋深、導(dǎo)體半
徑、導(dǎo)體電阻率和相對(duì)磁導(dǎo)率與圖1情況相同，土壤
電阻率400 Q·m。表3給出了該接地系統(tǒng)在電流分
別由地網(wǎng)1中心和地網(wǎng)2中心入地時(shí)，兩個(gè)地網(wǎng)中
心電壓的比值及其電流注入點(diǎn)的接地阻抗。表3中
為主地網(wǎng)中心電位，【，：為輔助地網(wǎng)中心電位。
由表3可見，即使接地系統(tǒng)布置形式完全相同，
電流從不同地網(wǎng)入地時(shí)，引外接地的有效長(zhǎng)度是不
同的。在主地網(wǎng)較小輔助地網(wǎng)較大時(shí)，引外接地的有
效長(zhǎng)度約為800 m，而在主地網(wǎng)較大而輔助地網(wǎng)較
小時(shí)，引外接地的有效長(zhǎng)度約為1 100 m。這是因?yàn)?
U2／ 1
地網(wǎng)1中心
z f
U2／U1
地網(wǎng)2中心
zf
· 5·
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第34卷 第6期(總第187期)
Dec．2006
Vo1．34 NO．6(Ser．NO．187)
有效長(zhǎng)度減小。另外，主地網(wǎng)較小輔助地網(wǎng)較大時(shí)，
接地阻抗隨引外接地長(zhǎng)度增加而增加，這是因?yàn)殡m
然引外接地導(dǎo)體增加使接地阻抗減小，但輔助接地
網(wǎng)的降阻作用大為降低，使接地阻抗增加。當(dāng)主地網(wǎng)
較大輔助地網(wǎng)較小時(shí)，接地阻抗隨引外長(zhǎng)度增加而
減小，在達(dá)到有效長(zhǎng)度附近時(shí)，引外接地長(zhǎng)度再增
加，接地阻抗加大。
3．2 有效引外長(zhǎng)度與土壤電阻率的關(guān)系
設(shè)有兩個(gè)接地系統(tǒng)，接地系統(tǒng)布置如圖1所示，
其中引外長(zhǎng)度變化。接地系統(tǒng) 1 的2個(gè)地網(wǎng)均為
100 FI1×100 m，網(wǎng)孔10 m×10 nl，平行放置。接地系
統(tǒng)2的兩個(gè)地網(wǎng)均為200 m×200 m，網(wǎng)孔20 nl×
2O m．平行放置。2個(gè)接地系統(tǒng)均通過(guò)其從下至上的
第5根和第7根導(dǎo)體連接。地網(wǎng)埋深、導(dǎo)體半徑、導(dǎo)
體電阻率和相對(duì)磁導(dǎo)率與圖1情況相同。圖2給出
了引外接地有效長(zhǎng)度隨土壤電阻率的變化。由圖2
可見，引外接地的有效長(zhǎng)度隨土壤電阻率的增加而
增加。這是因?yàn)橥寥离娮杪试黾?，接地阻抗中的感?
分量相對(duì)減小，接地系統(tǒng)內(nèi)部的電位差減小，輔助接
地網(wǎng)的電位較高，散流作用較強(qiáng)，對(duì)降低主地網(wǎng)的接
地阻抗作用較大。所以，在高土壤電阻率地區(qū)采用引
外接地技術(shù)，可有效地降低接地系統(tǒng)的接地阻抗。
圖2 有效引外長(zhǎng)度與土壤電阻率關(guān)系
4 結(jié)論
引外接地作為一種降低接地阻抗的有效措施，
在實(shí)際工程中已被廣泛應(yīng)用。本文以輔助地網(wǎng)中心
電位與主地網(wǎng)中心電位之比為判據(jù)，提出了有效引
外長(zhǎng)度的概念。有效引外長(zhǎng)度隨地網(wǎng)尺寸的減小和
土壤電阻率的增加而增加。
參考文獻(xiàn)
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Power Apparatus and system，1967·86(10)：l274—
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C23 S．T．Sobral，Vasco S．Costa，Marcelo S．Campos．
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地參數(shù)的數(shù)值計(jì)算[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，23
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[5] F． Dawalibi． Electromagnetic fields generated by
overhead and buried short conductors，Part l and
Part 2[J]． IEEE Transaction on Power De livery，
1 986，】(4)：105一l】9．
(編輯 劉文千)
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