一种确定土壤电阻率设计值的新方法.pdf

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第31卷第1期
四川电力技术
2008年02月
Sichuan Electric Power Technology
Feh.,200
种确定土壤电阻率设计值的新方法
苏鹤声
成都升洲科技有限公司,四川成都610021)
摘要:在对变电坫接地工程设计中存在的如何确定土壤电阻率设计値的问题进行分析的基础上,提出了一种新的
确定土壤电阻率设计值的方法。应用这种方法,对实际变电站接地工程进行了相关的计算分析,衰明了这种方法的
实用性和有效性
关键词:土壤电阻率;设计值;方法
Abstract Based on anal ang ow o com esign value of sil resisit n e design of substation grounding pmject, a new
mth o on e des alue of il esit iy is u fowa Te relative calculation and analyses are carried out in the actual
substation grounding project by using this method, and it proves the practicability and validity of the method
Key words soil resistivity; design value; method
中图分类号:TIM85文献标识码:B文章编号:1003-6954(2008)01-0043-03
随着电网的扩大,装机容量的不断增加,将新建土壤电阻率,通常以这个平均土壤电阻率作为在设计
更多的高压或超高压的变电站。为保护有限的土地计算时所使用的变电站土壤等值电阻率来确定为设
资源,新建变电站的选址大都会利用土壤条件较差的计值。
山丘或坡地,其地下的土壤无论在横向或纵向,一般
都由多层具有不同土壤电阻率和不同厚度的土壤层
构成,且土壤电阻率较高。在这样复杂的地层结构
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上,如何正确地设计出变电站的接地网,其中需要解
决的一个重要问题是,如何正确地确定出变电站土壤
C2
电阻率的设计值。针对这个问题,根据多年在实际工
程中取得的经验,发表如下看法。
图1基线测量布置图
1当前存在的问题分析
在接地设计技术规范《水力发电厂接地设计技术
导则》(以下简称《导则》)中对如何确定变电站土壤电
阻率设计值的问题有以下规定:首先,用四极法测量
出变电站所在区域的土壤电阻率。其测量方法是,在
被测场地中心设置两条相互垂直的基线,将四个测量
电极沿基线布置,如图1所示。改变极距a可测得
图2场地电阻率测量的网形系统
视电阻率与极距a的关系曲线P,=(a)。
当被测场地较大时,应在被测场地上按网格设置
按照《导则》规定的方法,需要进行大量的实地测
测点,如图2所示。同样按上述方法测出各点的视电量与计算分析工作,这不仅要花费大量的时间、人力
阻率关系曲线。
和物力,而且,往往在实际工程条件下也难以做到。
利用以上测量结果,作出各不同深度土壤层的土例如,当变电站位于崎岖不平的山丘或坡地时,不可
壤电阻率等值曲线或各剖面的土壤电阻率等值曲线,能先对被测场地进行平整并划分为规则的网格后再
然后,再采用加权平均法求出整个接地网区域的平均作测量。同时,在《导则》中对测量时所改变的极距的
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第31卷第1期
四川电力技术
Vol 31, No
2008年02月
Sichuan Electric Power Technology
Feb.,2008
大小也无明确规定。因此,在设计收资阶段,相关工难,也不能小于r,r为接地网的等值半径。
作人员往往很难按照《导则》规定的方法进行测量、计
算并确定出变电站土壤电阻率的设计值。通常情况
下,相关工作人员都是依据在变电站地质勘察报告中
所表明的在被测场地范围内,选定一个或多个接近或
超过接地网等值半径的深孔,以地勘得到的各地质层
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的土壤电阻率作为视电阻率,再进行加权平均后得出
平均土壤电阻率作为设计值。或者,在现场按照图1
用四极法取极距等于10m和15m时测量土壤的电
图3新的土壤电阻率测试法图
阻率,然后再进行加权平均以得出变电站土壤电阻率
的设计值。
沿基线方向分别取极距:a1=r=V(S/x),a2=
在这里存在两个问题,一是按照《变电站岩土工(1/3)a1,a3=(1/2)a2,分别到与基线垂直的变电站
程勘测技术规程》要求:在可行性研究、初步设计、施的另外两个短边AC和BD附近,从而测出a=b的
工图设计各阶段,当地层不是太复杂时,其钻孔勘测不同深度土壤的视电阻率。再过原点0,沿与基线垂
的控制性勘测点的孔深为20m,一般性勘测点的孔直方向按a2、3的极距测量土壤的视电阻率。如所
深为8~15m。而大地对接地导体的有效影响范国,测结果与沿基线方向的极距a2、a3所测出的结果大
在垂直方向的深度为ん=2~4r,在水平方向的宽度致相同,则可认为在被测区域内其地质结构在水平方
为L=1~3r。式中,r=v(S/x),为接地网的等值向上接近均匀分布。如测量结果相差较大,则在被测
半径,S为变电站接地网的面积。按照变电站接地网区域内其地质结构可能存在垂直分层,这时,应在过
通常的使用面积计算,对于110kV变电站,S=20000点两边的基线上选点再作与基线垂直方向的等距
m2,r=25.2m;对于220kV变电站,S=6000m2,r=测量,得到一组与基线垂直方向的土壤视电阻率的数
43.7m。由于在变电站地质勘测时,其钻孔的孔深一据。
般不超过20m,显然,取低于接地网等值半径r的地
(2)沿变电站的两个长边AB和CD方向,再取
勘测孔深度所对应的土壤电阻率值是不合适的。二极距:a4=(1/3)AB,as=(1/3)CD,分别测量变电站
是即使在地质勘察中,所钻的孔深超过了接地网等值的两个长边及变电站的四个边角A、B、C、D附近区域
半径,但当遇到地质情况复杂,各地质层的厚度相差对应深度土壤的视电阻率。
较大,甚至在水平方向上的地质情况也有较大差异
当变电站站址选在需挖填土方的坡地时,就以被
时,仅用有限的儿个钻孔确定土壤的电阻率并据此确测场地的等高线作为基线测量;设AB边位于坡地高
定出变电站土壤电阻率的设计值也不恰当。实际上,侧,需要挖土方,CD边位于坡地低侧,需要填土方,则
在变电站接地网竣工时对接地电阻进行测量得出的测AB边的土壤视电阻率时其极距取为:a4=1/3(AB
实测值与设计值相比,其结果相差较大是常有的事。+AB边对等高线的高差);而测CD边的土壤视电阻
率时其极距取为:a5=13(CD-CD边对等高线的高
2确定土壤电阻率设计值的新方法
差)。
(3)根据表层的土壤情况,取极距a6=1~3m,
怎样才能更加实用、方便和较为准确地确定出变选测多点的土壤电阻率,得到一组表层土壤视电阻率
电站土壤电阻率的设计值呢?在此提出如下一种新的数据。
的方法。
2.2根据测量数据计算土壤等值电阻率
2.1采用新的测量方式和四极法测量被测场地的土
把测得