变电站接地网设计技术规范.docx

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1、UOkV与以上变电站接地网设计技术规范（草稿）1范围为实现变电站接地网的平安和经济设计，在电力系统运行和故障时能起到保证一、二次系统和人身的平安的目的，且技术经济指标合理，特制定本规范。本技术规范适用于IIOkV与以上电压等级的变电站新建工程和大修技改工程的接地网设计，提出了接地网的功能和平安性指标、接地网特性参数的取值标准、接地网设计的校核步骤等相关技术要求。对如何因地制宜地选择降阻方式和措施也有所提与，对土壤状况比较困难地区重要的变电站的接地网，宜经过比较后确定设计方案。在技术规范中，接地网指IlOkV与以上电压等级、中性点有效接地、大接地短路电流系统变电站用，兼有泄流和均压作用的较大型的

2、水平网状接地装置，通常由水平接地体和垂干脆地极组成，为了降阻须要，还包括深井接地极、电解离子接地极和接地模块等。变电站接地网的设计，应满足GT/T50065-2011沟通电气装置的接地设计规范等国家和电力行业现行有关强制性标准的要求，本规范作为上述规范的补充，结合深圳电网的实际运行状况进行了细化。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后全部的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，激励依据本标准达成协议的各方探讨是否可运用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB50065-2011沟通电气

3、装置的接地设计规范DL/T620-1997沟通电气装置的过电压爱惜和绝缘协作DL/T621-1997沟通电气装置的接地GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50169-2006电气装置安装工程接地装置施工与验收规范Q/CSG114002-2011电力设备预防性试验规程GB/T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则3接地网的平安性指标变电站接地网是变电站设备的重要部分，首先它为变电站内各种电气设备供应公共参考地，更重要的，在系统发生接地故障时起到快速泄放故障电流，改善地网

4、金属导体和场区地表地电位分布的作用，保障故障状态下一、二次设备和人员平安。接地网特性参数是综合反映接地网状况的参数，尤其反映了发生接地短路故障时接地网的平安性能，包括接地阻抗、地网导体电位上升和电位差、地线分流和分流系数、场区跨步电压和接触电压、电气完整性、场区地表电位梯度和转移电位等参数和指标，它们确定了故障时变电站场区设备和人员的平安性。地网特性参数指标一方面取决于接地网泄流实力，而后者与站址土壤电阻率凹凸、地网接地阻抗大小和架空地线的分流贡献等因素有关；另一方面，则取决于实际入地短路电流水平凹凸。(1)接地阻抗反映接地网散流实力的宏观量化指标，是衡量接地网性能最基本的特性参数，习惯上始终

5、沿用接地电阻的称谓，实质上，接地网的感性重量是占确定比例的，不能忽视，因此本规范引用接地阻抗的概念。(2)变电站接地故障短路电流变电站内发生短路故障时，由系统供应的经接地网泄放的故障电流，包括单相短路故障和两相短路故障等情形，尤以单相短路故障的情形最为普遍。由于变电站不同电压等级场区发生短路时，系统供应的短路电流不同，又细分为故障时由每条线路和主变供应的故障电流。对于基建变电站,该电流通常由设计部门供应；对于运行变电站，短路电流计算归口单位为省调和各市调。(3)地线分流和地线分流系数变电站内发生接地短路故障时，由于运行变电站存在架空出线和电力电缆出线，出线线路杆塔和电力电缆终端(包括电缆分接箱

6、)接地装置的存在，架空避雷线(包括一般地线和OPGW光纤地线)和电缆外护套将向外流出部分故障电流，即由于地线和电力电缆外护套分流的贡献，导致实际经接地网泄放的故障短路电流水平有较大幅度的下降。一般地，IlOkV与以上电压等级的电力电缆外护套非两端接地(一端经电缆护层爱惜器接地)，不会引起分流；而IIokV以下电压等级的电力电缆外护套通常接受两端接地，对故障电流或测试电流将造成确定程度的分流。地线分流系数为架空地线和电缆外护套对注入地网的故障电流的分流与故障电流之间的比值。(4)变压器中性点环流变电站内发生接地短路故障时，从故障点经过接地网部分导体流回中性点接地运行变压器的电流。(5)接地网最大

7、入地电流变电站内发生接地短路故障时，考虑剔除地线对接地故障短路电流的分流影响因素后，实际通过接地网入地的故障短路电流部分。(6)接地网电位上升(GPR)指变电站内发生接地故障时，实际通过接地网入地的故障短路电流所引起的接地网电位上升，即接地网与大地零电位点之间的电位差，也称为地电位上升。(7)接地网电位差(GPD)习惯上将接地网作为等电位网来考虑，而由于水平接地网材质电阻率的差异，铜质接地网的电位分布较为均衡，接地网电位差较小；而钢材质接地网(我国普遍接受钢材质)由于电阻率和磁导率较大，接地网非等电位分布特性较为明显，内部呈现确定的电位差。当接地网通过入地故障电流时，接地网的电位分布事实上是不

8、匀整的,接地网上不同两点之间存在的电位差，也称为场区压差。当入地故障电流较大时，该电位差是造成限制电缆烧毁的主要缘由之一。为严格起见，为便于操作，常考核场区最大电位差，或最大压差。(8)跨步电压或跨步电位差接地短路（故障）电流流过接地网时，地面上水平距离为LOrn的两点间的电位差，反映人体两脚接触地面两点间的电位差。跨步电压最高水平一般在接地网边缘旁边。（9）接触电压或接触电位差接地短路（故障）电流流过接地网时，人体两脚站在地面离设备水平距离为1.Om处与人手接触设备外壳、构架或墙壁离地面垂直距离1.8m处的两点间的电位差。（10）接地故障电流持续时间接地故障出现起直至其终止的全部时间。在计算

9、选取上偏严，一般考虑一级后备爱惜（主爱惜失灵）动作的时限。（11）接地网导体热稳定性系统发生接地短路故障时，在继电爱惜隔离短路故障前，持续的系统工频接地短路故障电流流经接地导体所带来的发热效应特殊显著，接地网导体应能够承受系统最大运行方式和最恶劣系统短路初始条件下工频故障电流载流而不发生断裂或熔断。4接地网特性参数的取值接地阻抗、地网电位上升和电位差、接触电位差和跨步电位差等作为接地网平安性能好坏宏观指标的接地网特性参数，其取值和评价主要围围着设备平安和人身平安两个方面进行，对于前者，综合考虑地网接地阻抗和入地短路电流水平，限制地网允许电位上升水平和网内电位差在平安值以下；对于后者，则要确保接

10、触电压和跨步电压满足平安限值要求。4.1 接地阻抗对于IlOkV与以上变电站的有效接地系统，其接地网的接地阻抗应符合式（1）要求：Z2000/Zg（1）式中：备考虑季节变更的最大接地阻抗（。）；Zr计算用经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值（八）,应接受工程远景年的系统最大运行方式下，接地网内、外发生接地故障时，经接地网流入地中，并计与直流重量的最大接地故障电流有效值。对其计算时，还应计算并应考虑系统中各接地中性点间的故障电流支配，以与架空避雷线以与电缆外皮分走的接地故障电流（即分流），具体确定方法见GB50065-2011附录B。当接地网的接地阻抗不符合式（1）要求时，可通过技术经济比

11、较适当增大接地阻抗。在符合GB50065-2011第条规定，即满足等电位联结、二次电缆屏蔽层热稳定要求、防止转移电位和高电位引外措施、IOkV氧化锌避雷器吸取能量平安性、核算跨步电压和接触电压等诸多要求的前提下，接地网地电位上升可提高至5kVo必要时，经特地计算，且实行的措施可确保人身平安和设备平安牢靠运行时，地电位上升还可进一步提高。接地阻抗是接地网最重要的特性参数，但并不是唯一的、确定的参数指标。长期以来，由于种种缘由，接地阻抗始终作为评估接地网的最重要参数，甚至是唯一参数，人们对接地网的评估习惯于只提接地阻抗一项指标，认为只要接地阻抗小于0.5Q接地网就是合格的，足以保证平安运行。因而在

12、实际工作中，往往简洁地追求这一指标，不惜任何代价，部分单位片面强调接地阻抗达标，而进行接地网改造，结果奢侈了大量的人力和物力，这一观念是不正确的。对于同一接地网，接地阻抗确定，当入地短路电流不一样时，接地网相关参数都会随之变更。接地网的状况评估应综合考虑各项指标，对接地网的各项参数进行全面考核，依据各项指标综合推断接地网的状况，而不应像以往片面强调接地阻抗或某一项指标，以接地阻抗作为评估接地网的唯一参数。接地阻抗取值问题应依据GB50065-2011和DL/T621-1997等有关规范要求，综合变电站短路电流水平、地形地质状况、短路状态下地网电位上升、场区电位差、对二次设备运行的影响、跨步电压

13、、接触电压，以与降阻技术经济分析等因素进行多维度评价，结合实际状况进行综合推断，以保证电力系统平安运行为中心动身点，辨证地处理实际问题。4.2 地网电位上升（GPR）和电位差（GPD）变电站接地短路故障时地网电位上升由接地网接地阻抗和接地网最大入地故障电流确定；如前所述，当接地网通过故障电流时，接地网上不同两点之间存在电位差，为严格起见，常考核场区最大电位差，或最大压差,场区地网压差水平与地网接地阻抗有确定关系，但并不干脆，而是接地阻抗、短路电流水平以与地网网格设计等多个方面因素综合作用的结果。以上两个参数值通常通过接地分析软件帮助计算计算得出。作为指导原则，GB50065-2011并没有明确

14、规定接地网的电位上升和场区电位差的允许值，由具体状况进行驾驭，其考核主要从对一次设备和二次设备绝缘和运行的影响两方面考虑。一次设备的耐受由于变电站一次设备的绝缘水平普遍比较高，足以耐受故障时地网电位上升，地网电位上升对一次设备的绝缘影响主要考核接地短路故障状态下IOkV与以下电压等级的无间隙氧化锌避雷器的耐受是否超过避雷器的通流实力。二次设备的耐受二次设备和二次系统的绝缘和运行对地网电位上升的要求相对苛刻，影响接地网地电位升的因素干脆与二次系统的平安性相关，其中包括二次电缆与二次设备的绝缘耐受。二次电缆在短路时承受的地电位升又确定于二次电缆的接地方式，假如二次电缆仅位于变电站内，则二次电缆承受

15、的电位差不超过场区的最大压差；当二次电缆单端接地时，假如不考虑短路时二次电缆芯线上的感应电位，二次电缆承受的电位差即为地电位升；双端接地电缆上感应的芯皮电位通常不到地网电位升的40%,地电位上升可放宽到2000/（40%）=5000Vo假如二次电缆引出站外，则二次电缆承受的电位差即为地电位上升。DL/T621T997要求GPR不大于2000V,在土壤电阻率较高或面积较小的变电站，上述要求普遍难以达到，GB50065-2011则将GPR放宽到500OV甚至更高。从保守的角度动身，假设二次设备与二次电缆的绝缘耐受电压只有2000V,则接受二次电缆双端接地方式，同样可以将允许的地电位升提高到500O

16、Vo外引电力电缆外护套由于运行要求，除了IOkV与以下电力电缆外护套两端（包括电缆分接箱）干脆接地外，为削减感应电压和环流，IlOkV与以上电力电缆（包括部分35kV电力电缆）外护套通常非两端接地，包括电缆交叉互联的情形,接受一端接地，另一端通过电缆护层爱惜器（事实上是金属氧化物非线性电阻片）接地，典型IOkV电缆护层爱惜器额定电压通常有2800V和4000V两个等级，假如变电站发生接地故障短路时，地网电位上升水平超过额定电压，可能超过电缆护层爱惜器的耐受，给其正常运行带来威逼，须要通过限制地网电位上升水平予以防范。接地网高电位引外风险变电站接地网可能与外界通过金属水管、通信线路和低压线路等存

17、在联系，变电站发生接地故障短路时，存在地网导体高电位引外的风险，给站外人员和设备带来威逼。为此，必需做好引外金属水管、通信线路和电源等的隔离措施，如：（1）外接自来水管进入站内用一段数米长的PVC管接驳，防止高电位引出；（2）门卫和主控楼供水用PVC管敷设；（3）外接通信线路在站内加装隔离变压器进行隔离；（4）通信线路引起的高电位引出与其它隔离措施，目前变电站的通信线路一般接受光缆通信线路，因此这方面的问题可以不予考虑；（5）其它从变电站引出的低压电源线必需接受隔离变压器。随着变电站无人值守慢慢成为一种趋势，对于这类变电站，跨步电压和接触电压问题渐被淡化，更应当关注故障状态下接地网高电位引外的

18、风险。另一个方面，城区变电站或接近负荷中心的变电站通常接受电力电缆出线，与变电站接地网连接的电力电缆外护套也将带来地网电位上升引外的问题。假如电缆外护套两端接地（中压配电网情形），须要考虑电缆终端的对侧接地网（电缆分接箱或电缆中间分接头）电位上升对设备和人员的风险；假如电力电缆一端接地运行（高压电缆情形），则须要校核电缆护层爱惜器的耐受。4.3 跨步电压和接触电压对于本规范所关注的IlokV与以上有效接地系统，依据DL/T621-1997第3.4条中规定，在发生单相接地或同点两相接地时，变电站接地网的跨步电压和接触电压不应超过式（2）和式（3）计算的数值，即跨步电压平安限值（允许值）&和接触电

19、压平安限值（允许值）分别为fy1740J7A（2）4t-174+0.7（3）S工式中：S-人脚站立处地表层的电阻率（Qm）,接地短路（故障）电流持续时间（s）,与接地网热稳定校验的接地短路故障等效持续时间上取相同值。GB50065-2011进一步考虑到地面表层的衰减因素，将式（2）和式（3）的跨步电压平安限值7和接触电压平安限值分别表示为174+0.17Pe（4）1.了J4+0.7pC（5）S7式中：C-表层衰减系数，确定方法见GB50065-2011附录C。跨步电压和接触电压平安限值与人脚站立处表面的土壤电阻率,和接地故障持续时间力密切相关，从式（2）式（5）看出，跨步电压和接触电压平安限值

20、与接地短路（故障）电流持续时间呈现负相关性，接地短路故障切除时间越短，即越快切除接地短路故障，容许的跨步电压和接触电压水平越高，反之亦然。目前国内对故障持续时间心的选取尚不统一，因接触电势和跨步电势超标干脆危害到人身平安，在故障持续时间的选取上建议保守，为严格起见,取一级后备爱惜（主爱惜失灵）动作的时限，50OkV系统一般取O.35s,220kV和IlOkV系统取0.6s0.7so另一方面，人脚站立处表面的土壤电阻率，是一个变更的量，土壤干燥（干季）时与土壤潮湿（雨季）时差别很大，尤其是雷雨天气，此时地表面视在土壤电阻率很低（即使是水泥地面），跨步电压和接触电压平安限值将变得很低，为严格起见，

21、S取一般（略低）的值。须要指出的是，随着高阻层厚度增加，跨步电压和接触电压平安限值的增加具有饱和趋势，因此，不能仅依靠在地表敷设高阻层就将接触电压和跨步电压的允许值提高到人体的允许值，要确保发电厂和变电站接地短路故障状态下的跨步电压和接触电压的提高满足人身平安要求，最基本的还须要通过适当降低地网接地阻抗来实现。4.4接地网导体热稳定校验变电站设备接地导体（线）和接地网导体的截面，应按接地短路电流进行热稳定校验。依据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地引下线的最小截面应符合式（6）的要求24瓦（6）式中：接地线的最小截面（iW）；4-流过接地线的短路电流稳定值（八）,依据系统510年发展规划，按系统最

22、大运行方式确定；上短路的等效持续时间(s),500kV部分取0.35s,220kV和HOkV部分取0.6s0.7s；1.接地线材料的热稳定系数，依据材料的种类、性能与最高允许温度和短路前接地线的初始温度确定。钢质材料取70,铜质材料取210。未考虑腐蚀时，主接地网接地体和接地极的最小截面，不宜小于连接至接地网的接地导体（线）截面的75%。同一电压等级接地体截面不同时，应按最小截面进行核算。对于腐蚀状况严峻的接地体，应依据该接地体的有效截面进行接地体的热稳定校验。有效截面是指已处理过腐蚀表面的接地体的截面。部分变电站由于运行时间较长，曾进行过多次接地网改造，接地体截面存在着多种规格，应以最小截面

23、进行校验。尤其是只进行接地引下线改造而主接地网未进行改造的变电站，应对其主接地网的接地体进行校验。接地导体（线）的最大允许温度和接地导体（线）截面的热稳定校验见GB50065-2011中附录E。首先应核算现有变电站接地引下线和主接地网能够承受的最大短路电流，以后，每年依据省电力调度中心（22OkV与以上变电站）和市调（IlOkV变电站）当年的变电站的最大单相短路电流进行接地网和接地引下线的热稳定校验核算。同时还应结合接地装置开挖检查，接地体的腐蚀程度进行校正。4.5雷电流注入变电站接地网时接地网的电位暂态分布雷直击变电站内避雷针或金属构架，或者变电站近区落雷，雷电波沿避雷线入侵而在出线构架上进

24、入主接地网时，接地网的局部暂态电位上升不应对旁边的设备或二次电缆的绝缘或正常运行造成影响。由于变电站接地网感性重量的存在，在雷击暂态过程中，雷电流沿接地网的散流呈现局部特征，接地网导体和地表电位分布极不匀整，一般地,雷击点旁边电位异样上升，电位差特殊大，对雷击散流点（变电站避雷针或出线构架）旁边的二次设备或电缆带来严峻的骚扰，设计时，电缆沟的设计布置应适当远离雷击点。接地网的接地阻抗干脆影响接地网的局部散流特性，降低接地阻抗对雷电冲击电流的泄放的促进是干脆的，因此，从限制雷电流注入变电站接地网时接地网的暂态电位和电位差考虑，变电站接地阻抗值不宜放的太宽，建议对于220kV和500kV变电站，接

25、地阻抗不宜超过1Q；对于IlOkV变电站，接地阻抗值可以进一步放宽，但不宜超过1.5Q。5接地网设计的一般要求5.1 驾驭工程地点的地形地貌、土壤的种类和分层状况。实测或搜集站址土壤与江、河、湖泊等的水的电阻率、地质电测部门供应的地层土壤电阻率分布资料和关于土壤腐蚀性能的数据，以与地下水的资料。要充分考虑站址处较大范围土壤的不匀整程度。5.2 依据有关建筑物的布置、结构、钢筋配置状况，确定可利用作为接地网的自然接地极。水平接地网应利用干脆埋入地中或水中的自然接地极，除利用自然接地极外，还应敷设以水平接地极为主的人工接地网。若为降阻目的，经评估后须要接受外扩水平接地网，应用不少于两根导体在不同地

26、点与外扩接地装置相连接。变电站接地网应与IlOkV与以上架空线路的避雷线（包括OPGW光纤地线）干脆相连，且有便于分开的连接点。接地网应与避雷线或避雷针接地装置相连接，连接线埋在地中的长度不应小于15mo5.3 接地网的埋设深度不宜小于0.8m。5.4 水平网可接受圆钢、扁钢、铜绞线或镀铜钢绞线，垂干脆地极可接受角钢、钢管或镀铜钢棒等。接地网接受钢材时，其按机械强度要求的最小尺寸应符合GB50065-2011中表T所列规格。接地网接受铜或镀铜钢材时，其按机械强度要求的最小尺寸应符合GB50065-2011中表4.3.4-2所列规格。5.5 确定接地网的型式和布置时，应考虑接地网的均压，以降低接

27、触电位差和跨步电位差，且应符合式（2）（5）的要求。5.6 接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半。接地网内应敷设水平均压带，接地网均压带可接受等间距或不等间距布置。5.7 接地网边缘经常有人出入的走道处，应铺设沥青路面或在地下装设两条与接地网相连的均压带。在现场有操作须要的设备处应铺设沥青、绝缘水泥或鹅卵石。5.8 依据当前和远景年最大运行方式下一次系统电气接线、母线连接的出线线路状况、故障时系统的电抗与电阻比值等，确定设计水平年在非对称接地故障状况下最大的不对称电流有效值。5.9 接受帮助设计工具（如接地分析软件CDEGS）,计算地线分流和经接地网的最

28、大入地电流。5.10 依据站址土壤结构和其电阻率以与要求的接地网的接地电阻值，初步拟定接地网的尺寸与结构。接受帮助设计工具计算获得接地网的接地电阻值和地电位上升。将其与要求的限值比较，并通过修正接地网设计来满足要求。5.11 发生接地故障后地电位上升超过2000V时，接地网与有关电气装置应符合以下要求：（1）当仅向站内低压电气装置供电的1004kV站用变压器的低压电源中性点的接地与站用变压器爱惜接地共用时，低压接地系统应接受（含建筑物钢筋的）总等电位联结接地系统，以确保人身的平安。（2）接受铜带（绞线）与二次电缆屏蔽层并联敷设。铜带（绞线）至少应在两端就近与接地网连接（当接地网为钢材时，尚应留

29、意铜、钢连接的腐蚀问题），铜带（绞线）较长时，应多点与接地网连接。二次电缆屏蔽层两端就近与铜带（绞线）连接。铜带（绞线）的截面应满足热稳定的要求。（3）为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、站外或将低电位引向厂、站内的设备，应实行隔离措施。（a）10/0.4kV站用变压器向变电站外低压电气装置供电时，其0.4kV侧的短时（Imin）沟通耐受电压应比变电站接地网地电位上升超出30%o向变电站外供电用低压线路接受架空线，其电源中性点不在厂、站内接地，改在厂、站外适当的地方接地。（b）对外的非光纤通信设备加隔离变压器。（C）通向变电站外的管道接受绝缘段。（d）铁路轨道分别在两处加绝

30、缘鱼尾板等。（4）设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差，并通过实测加以验证。5.12 通过帮助设计工具计算获得地表面的接触电位差和跨步电位差分布。将最大接触电位差和最大跨步电位差与要求的限值加以比较。如不满足要求，则应实行降低措施或实行提高允许值的措施予以解决，并通过帮助设计工具计算核实。5.13 通过热稳定校验，确定接地导体（线）和接地极的材质和相应的截面，应计与设计运用年限内土壤对其的腐蚀，以满足接地工程的寿命要求。5.14接地网的防腐蚀设计应符合GB50065-2011第条的要求。5.15 变电站电气装置中电气设备接地导体（线）的连接应符合GB50065-2011第条第6款的要求。

31、5.16 在高土壤电阻率地区，举荐实行下列降低接地电阻的措施：（1）当地下较深处的土壤电阻率较低时，可接受深井式、深钻式接地极或接受深井爆破接地技术；（2）填充电阻率较低的物质或降阻剂，但应确保填充材料不会加速接地极的腐蚀；（3）不建议接受外扩水平接地网，外引自然接地极或接地装置。6接地网的设计流程6.1基本流程为了更为精确地提高设计精度，削减设计与现场阶段实测的误差，在确保接地网平安性的前提下，充分体现接地网建设的经济性，本技术规范给出变电站接地网的设计和结合帮助设计工具的校核基本流程如图1所示，分为站址分层视在土壤电阻率实测、初步设计、理论校核、完善设计等几个基本步骤。通过结合接地网帮助设

32、计工具充分考虑了土壤结构参数、故障电流分布、接地网型式、平安性和经济性分析等方面的因素，为接地系统的设计供应帮助，从而可以依据电网参数和变电站站址的实际状况，因地制宜，达到高质量和高平安性接地网设计的目的，同时最大幅度地降低施工成本。图1接地网设计基本流程6.2变电站站址土壤分层结构分析和土壤结构参数的计算现场视在土壤电阻率的测量可接受土壤试样分析法和四极法，最常用温纳四极法，依据DL/T475-2006第8.1条第8.3条的规定进行。接受温纳四极法实测得到站址多组不同电极间距的视在土壤电阻率基础数据，最长测试电极间距应与接地网尺寸（最大对角线长度）相当，对于IlOkV变电站，电极间距要求达到

33、150m200m,220kV变电站应达到250m-300m,50OkV变电站则通常为400m600m0对于站内的浅层和表层土壤，应在不同场地进行十字交叉的多组测量。现场实测一般分为长距测量（反映深层土壤状况，可选变电站外不远的道路）、中距（反映中层土壤状况，可选进站道路）和短距（反映表层或浅层，可在站址进行），具体测量方案依据现场条件确定。长距和中距测量时，应避开与金属管道平行。长距测量时，建议接受交变直流电源（如SYSCAL型土壤分析仪）进行测量，以避开电压线和电流线互感的影响。实测得到站址长距、中距和短距的一组不同电极间距的视在土壤电阻率基础数据，通过专业接地分析软件（如CDEGS,下同）

34、进行土壤分层结构数值分析，得到土壤电阻率随测量极间距变更的曲线，进而反演得到站址多层土壤结构模型。依据变电站现场实际地质状况，在进行土壤分层结构分析时，可接受水平分层、垂直分层、随意分块进行模拟。6. 3初步设计对于具体的站址条件，依据征地红线，确定主接地网的范围。基于典型设计，依据第5.2第5.7条的要求，给出主接地网的初步设计,其中接地网导体热稳定校验在考虑腐蚀因素（站址土壤腐蚀等级和设计运行年限）后，满足式（7）的要求，水平接地网和垂干脆地极的布置满足均压的要求。接受专业接地分析软件的绘图工具，输入主接地网的初步设计的拓扑结构（须要对接地导体进行适当的等效性处理），基于站址多层土壤结构模

35、型，计算接地阻抗值。6.4变电站内故障时入地电流分布的计算6. 4.1确定入地短路电流水平。原则上，应考虑最为典型的单相接地故障情形，选择变电站远景最大运行方式下，站内不同电压等级设备场区发生接地故障时，接地短路电流最大值，一般由设计单位供应。依据设计单位供应的架空出线、杆塔以与电缆等参数，接受专业接地分析软件，在分流计算模块中进行对应的输入，计算架空地线和电缆外护套对短路电流的分流系数，考虑接地运行的变压器中性点环流的状况下，计算实际经接地网散流的入地故障电流，取短路电流水平最高的设备场区的入地故障电流值作为计算依据。7. 5基于专业接地分析软件的接地网特性参数的计算接受专业接地分析软件，基

36、于主接地网的拓扑结构、站址多层土壤结构模型和计算的地网入地短路电流值，计算变电站发生单相接地短路故障时，接地网的工频电位上升、场区最大电位差、跨步电压和接触电压等特性参数的分布。为求得上述接地网特性参数的最大值，取计算的地网入地短路电流最大值，短路点取出现该最大值所在的设备场区，在该场区匀整选择数个考察点进行计算，尤其在该场区的边缘选择，以便得到跨步电压和接触电压的最大值。为严格起见，变电站设备场区的压差（电位差）考虑单相接地短路点与接地网边缘的最大电位差。6.5.4跨步电压的观测面应包括整个接地网（包括外延水平网和射线、斜井等）的范围，与变电站红线和外扩接地网确定距离（35m）的外侧。接触电

37、压的观测面选择距离变电站围墙边确定距离（3m5m）的实际设备场区。6.6接地网场区跨步电压和接触电压平安限值的计算对于变电站户外非水泥地面，在变电站内预留场地测量表层土壤电阻率,作为人脚站立处地表层的电阻率s。对于水泥地面，参照DL/T621T997给出的土壤和水电阻率参考值（附录F）,混凝土置于干土中，电阻率为5001300m,在干燥的大气中，可达到1200（18000Qm,对于水泥路面，保守起见，表面土壤电阻率P,可取5000Qmo接地短路（故障）电流持续时间取为0.35s（500kV变电站或变电站的500kV设备场区）和O6s0.7s（220kV、IlokV变电站或变电站的220kV、H

38、OkV设备场区）。依据式（2）或（4）计算得到跨步电压平安限值。依据式（3）或（5）计算得到接触电压平安限值。7接地网特性参数的平安性校核7.1Iokv金属氧化物避雷器对地网电位上升的耐受校核变电站一次设备的绝缘水平和绝缘裕度普遍很高，足以耐受故障时地网电位上升，IOkV与以下避雷器是其中过电压耐受实力最薄弱的设备，地网导体电位上升过高有可能引起避雷器动作甚至动作后不能承受被赐予的能量（超过避雷器通流实力）而发生爆炸，对一次设备影响主要考核变电站发生单相接地故障时，在最严峻的状况下，地网导体电位上升导致IOkV与以下电压等级的无间隙氧化锌避雷器两端非周期重量电位差，是否超过其短时过电压耐受实力

39、，是否存在可能导致避雷器发生热崩溃而爆炸的风险。避雷器不动作要求的接地阻抗值Z.按式（7）计算ZH.UMUe（7）h1.8/式中，Ugf-IOkv与以下避雷器工频放电电压下限值（kV）,对于IOkV避雷器，取26kV;避雷器所在的系统标称相电压（kV）,对于IOkV避雷器，取10JkV;尸计算用的入地短路电流（kA）。无间隙金属氧化物避雷器依据IOkV系统标称电压的90%选取。以典型的IokV无间隙金属氧化物避雷器为例，额定电压16.5kV,电阻片通流容量为2ms、200A方波不少于18次，取接地短路电流持续0.5s时避雷器短时耐受系数为1.1,避雷器所能承受的短时过电压为16.521.1=2

40、5.664（kV）o校核时应考虑变电站发生单相接地故障时，地网导体电位与避雷器相电压相位相反的最恶劣情形，通过接地软件计算出的避雷器接地端处的地网工频电位上升稳态值为a；考虑地网电位上升非周期重量叠加在沟通重量上引起的地电位上升冲击峰值U1=I/.X。（其中。为冲击系数,取2.55）,避雷器相和地两端承受的短时过电压爆广+10/3，将以值与IOkV避雷器的短时过电压耐受实力比较，以校核变电站发生单相接地故障时，在最严峻的状况下，地网导体电位上升是否存在可能导致避雷器发生热崩溃而爆炸的风险。7.2 二次设备和二次系统对地网电位上升和网内电位差的耐受校核二次设备和二次系统的绝缘和运行对地网电位上升

41、和网内电位差的要求相对困难，考虑二次电缆与二次设备的绝缘耐受时，地网电位上升宜低于2000V,最高不应超过5000V；最大网内电位差宜低于IoooV。7.3 外引电力电缆外护套对地网电位上升耐受校核由于运行要求，除了IOkV与以下电力电缆外护套两端（包括电缆分接箱）干脆接地外，为削减感应电压和环流，IlOkV与以上电力电缆（包括部分35kV电力电缆）外护套通常非两端接地，包括电缆交叉互联的情形,接受一端接地，另一端通过电缆护层爱惜器（事实上是金属氧化物非线性电阻片）接地，典型IOkV电缆护层爱惜器额定电压通常有2800V和4000V两个等级，假如变电站发生接地故障短路时，地网电位上升水平超过额

42、定电压，可能超过电缆护层爱惜器的耐受，给其正常运行带来威逼，须要通过限制地网电位上升水平予以防范。为校核电缆外护套爱惜器的耐受，考虑变电站设备场区发生单相短路故障时，通过计算主接地网电位上升，以与电缆终端（可取电缆第一个交叉互联处）的地表电位上升水平，得到电缆两端（电缆末端取电缆第一个交叉互联处）的地电位差。若主接地网地电位上升与电缆末端地电位之差大于爱惜器的额定电压有效值，则存在爱惜器损坏的风险。爱惜器是否损坏，除了取决于两端电位差外，还取决于承受电位差的时间（即短路持续时间），考虑后备爱惜动作的不利情形，此时短路持续时间可取0.7s,般来说，氧化锌电阻片热崩溃时间在数秒以内。尽管如此，考虑

43、最不利状况，当接地网电位上升水平较高时，须要防范电缆外护套爱惜器损坏的风险，通过降阻方式，限制接地故障时主地网电位上升水平。7.4 跨步电压校核依据整个接地网（包括外延水平网和射线、斜井等）的范围跨步电压计算的最大值，重点关注接地网边缘、大门、围墙边的区域，比对计算得到跨步电压平安限值，整个评价接地网场区的跨步电压是否满足人员平安要求，以与哪部分区域的跨步电压水平偏高，须要实行完善化设计措施。对于偏高的区域，考虑下雨或地面潮湿情形下的跨步电压校核。7.5 接触电压校核依据距离变电站围墙边确定距离（35m）的实际设备场区接触电压计算的最大值，重点关注靠近变电站围墙的出线侧设备、经常操作的设备、主

44、变的高压侧场区等，比对计算得到接触电压平安限值，考核接触电压是否满足人员平安要求，以与哪部分区域的接触电压水平偏高，须要实行完善化设计措施。对于偏高的区域，考虑下雨或地面潮湿情形下的接触电压校核。8接地网设计与评价步骤8.1 接受专业接地分析软件，按第确定接地网初步设计后的接地阻抗值。8.2 依据第条，接受专业接地分析软件，对于初步设计的接地网，在变电站远景最大系统运行方式和短路电流水平下，变电站发生单相接地短路故障时，计算得到接地网的工频电位上升，不宜超过2000V,假如变电站站址土壤条件不志向，最高不应超过5000V,且必需满足IOkV金属氧化物避雷器耐受校核（第7.1条）、二次设备和二次

45、系统的耐受校核（第7.2条）和外引电力电缆外护套耐受校核（第7.3条）。1.1 3计算的变电站场区最大电位差应满足二次设备和二次系统的耐受校核（第7.2条），宜低于IoooVo8.4 在对初步设计接地网进行校核时，除了满足第8.2和第8.3条的要求外，还应兼顾接地阻抗的水平，原则上尽可能低，以确保雷直击变电站内避雷针或金属构架，或者变电站近区落雷，雷电波沿避雷线入侵而在出线构架上进入主接地网时，接地网的局部暂态电位上升不对旁边的设备或二次电缆的绝缘或正常运行造成影响。考虑到技术经济性，一般地，对于高土壤电阻率地区，22Okv和50OkV变电站，接地阻抗应限制在0.8Q以内，不宜超过1。；IlO

46、kV变电站的接地阻抗值可以适当放宽，应限制在LOQ以内，不宜超过1.5C。8.5 对于接地阻抗低于0.5但短路电流水平超过40kA的变电站，也要进行第&2和8.3条的校核，不满足要求，须要降低接地阻抗设计值。8.6 对于不满足第&2第8.4条参数要求的接地网，建议选择第9条举荐的降阻方式，进行降阻设计，并对降阻设计后的接地网重新依据第8.第8.4条进行校核，直至全部技术指标满足接地网平安运行的要求。8.7 依据第第6.5.5条，接受专业接地分析软件，计算得到完成降阻设计后的变电站整个接地网场区最大跨步电压和设备场区最大接触电压的分布，考虑下雨或地面潮湿等最不利的气象条件下，假如存在超过第6.6

47、条计算得到的跨步电压和跨步电压平安限值的局部区域，则须要对接地网进行加密和等电位等局部完善化设计。8.8 依据相关规程和反措要求，完成引外金属水管、通信线路和电源等的隔离措施的设计，避开因场区发生单相接地短路故障时高电位外引带来的紧急，如外接自来水管进入站内用一段数米长的PVC管接驳；外接通信线路在站内加装隔离变压器进行隔离；门卫和主控楼供水用PvC管敷设等。8.9 对于站内避雷针布置的设计，应在满足变电站防雷校核前提下，尽量远离主控楼、二次电缆沟等二次系统集中的场所。避雷针应增设接地极，以便于雷电流的泄放，降低地网暂态电位。二次电缆沟和二次端子箱也宜远离变电站出线构架。8.10 依据最终绘制

48、的接地网设计图纸进行土建施工，依据GB50150-2006、GB50169-2006、GB/T17949.1-2000和DL/T475-2006标准进行中间性（或阶段性）接地阻抗（验收）测试，假如不能满足设计要求，进行接地网变更设计，重复第第8.5条进行计算校核，直至施工后接地网接地阻抗交接验收测试结果满足要求。8.11 绘制变电站接地网骏工图纸，依据相关标准和规定完成接地网资料移交。9接地网降阻方式9.1 若通过平安性计算后，接地网的特性参数不满足平安限值要求，可接受以下方法进行接地网降阻，从而使接地网特性参数降低到平安限值以内。9.2 考虑到日后运行维护的要求，原则上不能实行水平大面积扩网的降阻方式。9.3 长垂干脆地极与接地井。对于土壤条件不志向的地区以与设计时简洁受到面积限值的城区，这些区域设计变电站时可以接受长垂干脆地极与接地井的降阻措施。9.3.2接受深井式接地极要考虑屏蔽问题，深井式接地极一般应设在水平地网的边缘，深井式接地极之间的间距应达到接地极长度的23倍时，才能取