變電站接地網(wǎng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范

llOkV與以上變電站接地網(wǎng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范（草稿）

1范圍

為實現(xiàn)變電站接地網(wǎng)的平安和經(jīng)濟設(shè)計，在電力系統(tǒng)運行和故障時能

起到保證一、二次系統(tǒng)和人身的平安的目的，且技術(shù)經(jīng)濟指標合理，特制

定本規(guī)范。

本技術(shù)規(guī)范適用于llOkV與以上電壓等級的變電站新建工程和大修技

改工程的接地網(wǎng)設(shè)計，提出了接地網(wǎng)的功能和平安性指標、接地網(wǎng)特性參

數(shù)的取值標準、接地網(wǎng)設(shè)計的校核步驟等相關(guān)技術(shù)要求。對如何因地制宜

地選擇降阻方式和措施也有所提與，對土壤狀況比較困難地區(qū)重要的變電

站的接地網(wǎng)，宜經(jīng)過比較后確定設(shè)計方案。

在技術(shù)規(guī)范中，接地網(wǎng)指uokv與以上電壓等級、中性點有效接地、

大接地短路電流系統(tǒng)變電站用，兼有泄流和均壓作用的較大型的水平網(wǎng)狀

接地裝置，通常由水平接地體和垂干脆地極組成，為了降阻須要，還包括

深井接地極、電解離子接地極和接地模塊等。

變電站接地網(wǎng)的設(shè)計，應滿足GT/T50065-2011《溝通電氣裝置的接

地設(shè)計規(guī)范》等國家和電力行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)強制性標準的要求，本規(guī)范作為

上述規(guī)范的補充，結(jié)合深圳電網(wǎng)的實際運行狀況進行了細化。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日

期的引用文件，其隨后全部的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不

適用于本標準，然而，激勵依據(jù)本標準達成協(xié)議的各方探討是否可運用這

些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB50065-2011《溝通電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》

DL/T620-1997《溝通電氣裝置的過電壓愛惜和絕緣協(xié)作》

DL/T621-1997《溝通電氣裝置的接地》

GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準》

GB50169-2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工與驗收規(guī)范》

Q/CSG114002-2011《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》

GB/T17949.1-2000《接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量

導則第一部分：常規(guī)測量》

DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導則》

3接地網(wǎng)的平安性指標

變電站接地網(wǎng)是變電站設(shè)備的重要部分，首先它為變電站內(nèi)各種電氣

設(shè)備供應公共參考地，更重要的，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時起到快速泄放故

障電流，改善地網(wǎng)金屬導體和場區(qū)地表地電位分布的作用，保障故障狀態(tài)

下一、二次設(shè)備和人員平安。

接地網(wǎng)特性參數(shù)是綜合反映接地網(wǎng)狀況的參數(shù)，尤其反映了發(fā)生接地

短路故障時接地網(wǎng)的平安性能，包括接地阻抗、地網(wǎng)導體電位上升和電位

差、地線分流和分流系數(shù)、場區(qū)跨步電壓和接觸電壓、電氣完整性、場區(qū)

地表電位梯度和轉(zhuǎn)移電位等參數(shù)和指標，它們確定了故障時變電站場區(qū)設(shè)

備和人員的平安性。地網(wǎng)特性參數(shù)指標一方面取決于接地網(wǎng)泄流實力，而

后者與站址土壤電阻率凹凸、地網(wǎng)接地阻抗大小和架空地線的分流貢獻等

因素有關(guān)；另一方面，則取決于實際入地短路電流水平凹凸。

（1）接地阻抗

反映接地網(wǎng)散流實力的宏觀量化指標，是衡量接地網(wǎng)性能最基本的特

性參數(shù)，習慣上始終沿用接地電阻的稱謂，實質(zhì)上，接地網(wǎng)的感性重量是

占確定比例的，不能忽視，因此本規(guī)范引用接地阻抗的概念。

（2）變電站接地故障短路電流

變電站內(nèi)發(fā)生短路故障時，由系統(tǒng)供應的經(jīng)接地網(wǎng)泄放的故障電流，

包括單相短路故障和兩相短路故障等情形，尤以單相短路故障的情形最為

普遍。由于變電站不同電壓等級場區(qū)發(fā)生短路時，系統(tǒng)供應的短路電流不

同，又細分為故障時由每條線路和主變供應的故障電流。對于基建變電站,

該電流通常由設(shè)計部門供應；對于運行變電站，短路電流計算歸口單位為

省調(diào)和各市調(diào)。

（3）地線分流和地線分流系數(shù)

變電站內(nèi)發(fā)生接地短路故障時，由于運行變電站存在架空出線和電力

電纜出線，出線線路桿塔和電力電纜終端（包括電纜分接箱）接地裝置的

存在，架空避雷線（包括一般地線和OPGW光纖地線）和電纜外護套將向

外流出部分故障電流，即由于地線和電力電纜外護套分流的貢獻，導致實

際經(jīng)接地網(wǎng)泄放的故障短路電流水平有較大幅度的下降。

一般地，UOkV與以上電壓等級的電力電纜外護套非兩端接地（一端經(jīng)

電纜護層愛惜器接地），不會引起分流；而UOkV以下電壓等級的電力電

纜外護套通常接受兩端接地，對故障電流或測試電流將造成確定程度的分

流。

地線分流系數(shù)為架空地線和電纜外護套對注入地網(wǎng)的故障電流的分流

與故障電流之間的比值。

(4)變壓器中性點環(huán)流

變電站內(nèi)發(fā)生接地短路故障時，從故障點經(jīng)過接地網(wǎng)部分導體流回中

性點接地運行變壓器的電流。

(5)接地網(wǎng)最大入地電流

變電站內(nèi)發(fā)生接地短路故障時，考慮剔除地線對接地故障短路電流的

分流影響因素后，實際通過接地網(wǎng)入地的故障短路電流部分。

(6)接地網(wǎng)電位上升(GPR)

指變電站內(nèi)發(fā)生接地故障時，實際通過接地網(wǎng)入地的故障短路電流所

引起的接地網(wǎng)電位上升，即接地網(wǎng)與大地零電位點之間的電位差，也稱為

地電位上升。

(7)接地網(wǎng)電位差(GPD)

習慣上將接地網(wǎng)作為等電位網(wǎng)來考慮，而由于水平接地網(wǎng)材質(zhì)電阻率

的差異，銅質(zhì)接地網(wǎng)的電位分布較為均衡，接地網(wǎng)電位差較??；而鋼材質(zhì)

接地網(wǎng)(我國普遍接受鋼材質(zhì))由于電阻率和磁導率較大，接地網(wǎng)非等電

位分布特性較為明顯，內(nèi)部呈現(xiàn)確定的電位差。

當接地網(wǎng)通過入地故障電流時，接地網(wǎng)的電位分布事實上是不勻整的,

接地網(wǎng)上不同兩點之間存在的電位差，也稱為場區(qū)壓差。當入地故障電流

較大時，該電位差是造成限制電纜燒毀的主要緣由之一。為嚴格起見，為

便于操作，?？己藞鰠^(qū)最大電位差，或最大壓差。

(8)跨步電壓或跨步電位差

接地短路（故障）電流流過接地網(wǎng)時，地面上水平距離為1.0m的兩點

間的電位差，反映人體兩腳接觸地面兩點間的電位差。跨步電壓最高水平

一般在接地網(wǎng)邊緣旁邊。

（9）接觸電壓或接觸電位差

接地短路（故障）電流流過接地網(wǎng)時，人體兩腳站在地面離設(shè)備水平

距離為1.0m處與人手接觸設(shè)備外殼、構(gòu)架或墻壁離地面垂直距離1.8m處

的兩點間的電位差。

（10）接地故障電流持續(xù)時間

接地故障出現(xiàn)起直至其終止的全部時間。在計算選取上偏嚴，一般考

慮一級后備愛惜（主愛惜失靈）動作的時限。

（11）接地網(wǎng)導體熱穩(wěn)定性

系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時，在繼電愛惜隔離短路故障前，持續(xù)的系統(tǒng)

工頻接地短路故障電流流經(jīng)接地導體所帶來的發(fā)熱效應特殊顯著，接地網(wǎng)

導體應能夠承受系統(tǒng)最大運行方式和最惡劣系統(tǒng)短路初始條件下工頻故

障電流載流而不發(fā)生斷裂或熔斷。

4接地網(wǎng)特性參數(shù)的取值

接地阻抗、地網(wǎng)電位上升和電位差、接觸電位差和跨步電位差等作為

接地網(wǎng)平安性能好壞宏觀指標的接地網(wǎng)特性參數(shù)，其取值和評價主要圍圍

著設(shè)備平安和人身平安兩個方面進行，對于前者，綜合考慮地網(wǎng)接地阻抗

和入地短路電流水平，限制地網(wǎng)允許電位上升水平和網(wǎng)內(nèi)電位差在平安值

以下；對于后者，則要確保接觸電壓和跨步電壓滿足平安限值要求。

4.1接地阻抗

對于UOkV與以上變電站的有效接地系統(tǒng)，其接地網(wǎng)的接地阻抗應符合

式（1）要求：

Z<2000/7G（1）

式中：備考慮季節(jié)變更的最大接地阻抗（。）；4-計算用經(jīng)接地網(wǎng)入地的

最大接地故障不對稱電流有效值（A）,應接受工程遠景年的系統(tǒng)最大運行

方式下，接地網(wǎng)內(nèi)、外發(fā)生接地故障時，經(jīng)接地網(wǎng)流入地中，并計與直流

重量的最大接地故障電流有效值。對其計算時，還應計算并應考慮系統(tǒng)中

各接地中性點間的故障電流支配，以與架空避雷線以與電纜外皮分走的接

地故障電流（即分流），具體確定方法見GB50065-2011附錄B。

當接地網(wǎng)的接地阻抗不符合式（1）要求時，可通過技術(shù)經(jīng)濟比較適當

增大接地阻抗。在符合GB50065-2011第條規(guī)定，即滿足等電位聯(lián)結(jié)、二

次電纜屏蔽層熱穩(wěn)定要求、防止轉(zhuǎn)移電位和高電位引外措施、10kV氧化鋅

避雷器吸取能量平安性、核算跨步電壓和接觸電壓等諸多要求的前提下，

接地網(wǎng)地電位上升可提高至5kVo必要時，經(jīng)特地計算，且實行的措施可

確保人身平安和設(shè)備平安牢靠運行時，地電位上升還可進一步提高。

接地阻抗是接地網(wǎng)最重要的特性參數(shù)，但并不是唯一的、確定的參數(shù)

指標。長期以來，由于種種緣由，接地阻抗始終作為評估接地網(wǎng)的最重要

參數(shù)，甚至是唯一參數(shù)，人們對接地網(wǎng)的評估習慣于只提接地阻抗一項指

標，認為只要接地阻抗小于0.5Q接地網(wǎng)就是合格的，足以保證平安運行。

因而在實際工作中，往往簡潔地追求這一指標，不惜任何代價，部分單位

片面強調(diào)接地阻抗達標，而進行接地網(wǎng)改造，結(jié)果奢侈了大量的人力和物

力，這一觀念是不正確的。

對于同一接地網(wǎng)，接地阻抗確定，當入地短路電流不一樣時，接地網(wǎng)

相關(guān)參數(shù)都會隨之變更。接地網(wǎng)的狀況評估應綜合考慮各項指標，對接地

網(wǎng)的各項參數(shù)進行全面考核，依據(jù)各項指標綜合推斷接地網(wǎng)的狀況，而不

應像以往片面強調(diào)接地阻抗或某一項指標，以接地阻抗作為評估接地網(wǎng)的

唯一參數(shù)。

接地阻抗取值問題應依據(jù)GB50065-2011和DL/T621-1997等有關(guān)規(guī)范

要求，綜合變電站短路電流水平、地形地質(zhì)狀況、短路狀態(tài)下地網(wǎng)電位上

升、場區(qū)電位差、對二次設(shè)備運行的影響、跨步電壓、接觸電壓，以與降

阻技術(shù)經(jīng)濟分析等因素進行多維度評價，結(jié)合實際狀況進行綜合推斷，以

保證電力系統(tǒng)平安運行為中心動身點，辨證地處理實際問題。

4.2地網(wǎng)電位上升（GPR）和電位差（GPD）

變電站接地短路故障時地網(wǎng)電位上升由接地網(wǎng)接地阻抗和接地網(wǎng)最大

入地故障電流確定；如前所述，當接地網(wǎng)通過故障電流時，接地網(wǎng)上不同

兩點之間存在電位差，為嚴格起見，?？己藞鰠^(qū)最大電位差，或最大壓差,

場區(qū)地網(wǎng)壓差水平與地網(wǎng)接地阻抗有確定關(guān)系，但并不干脆，而是接地阻

抗、短路電流水平以與地網(wǎng)網(wǎng)格設(shè)計等多個方面因素綜合作用的結(jié)果。以

上兩個參數(shù)值通常通過接地分析軟件幫助計算計算得出。

作為指導原則，GB50065-2011并沒有明確規(guī)定接地網(wǎng)的電位上升和場

區(qū)電位差的允許值，由具體狀況進行駕馭，其考核主要從對一次設(shè)備和二

次設(shè)備絕緣和運行的影響兩方面考慮。

一次設(shè)備的耐受

由于變電站一次設(shè)備的絕緣水平普遍比較高，足以耐受故障時地網(wǎng)電

位上升，地網(wǎng)電位上升對一次設(shè)備的絕緣影響主要考核接地短路故障狀態(tài)

下10kV與以下電壓等級的無間隙氧化鋅避雷器的耐受是否超過避雷器的

通流實力。

二次設(shè)備的耐受

二次設(shè)備和二次系統(tǒng)的絕緣和運行對地網(wǎng)電位上升的要求相對苛刻，

影響接地網(wǎng)地電位升的因素干脆與二次系統(tǒng)的平安性相關(guān)，其中包括二次

電纜與二次設(shè)備的絕緣耐受。二次電纜在短路時承受的地電位升又確定于

二次電纜的接地方式，假如二次電纜僅位于變電站內(nèi)，則二次電纜承受的

電位差不超過場區(qū)的最大壓差；當二次電纜單端接地時，假如不考慮短路

時二次電纜芯線上的感應電位，二次電纜承受的電位差即為地電位升；雙

端接地電纜上感應的芯皮電位通常不到地網(wǎng)電位升的40%,地電位上升可

放寬到2000/（40%）=5000%假如二次電纜引出站外，則二次電纜承受的

電位差即為地電位上升。

DL/T621T997要求GPR不大于2000V,在土壤電阻率較高或面積較小的

變電站，上述要求普遍難以達到，GB50065-2011則將GPR放寬到5000V甚至

更高。從保守的角度動身，假設(shè)二次設(shè)備與二次電纜的絕緣耐受電壓只有

2000V,則接受二次電纜雙端接地方式，同樣可以將允許的地電位升提高

到5000V。

外引電力電纜外護套

由于運行要求，除了10kV與以下電力電纜外護套兩端（包括電纜分接

箱）干脆接地外，為削減感應電壓和環(huán)流，UOkV與以上電力電纜（包括

部分35kV電力電纜）外護套通常非兩端接地，包括電纜交叉互聯(lián)的情形,

接受一端接地，另一端通過電纜護層愛惜器（事實上是金屬氧化物非線性

電阻片）接地，典型10kV電纜護層愛惜器額定電壓通常有2800V和4000V

兩個等級，假如變電站發(fā)生接地故障短路時，地網(wǎng)電位上升水平超過額定

電壓，可能超過電纜護層愛惜器的耐受，給其正常運行帶來威逼，須要通

過限制地網(wǎng)電位上升水平予以防范。

接地網(wǎng)高電位引外風險

變電站接地網(wǎng)可能與外界通過金屬水管、通信線路和低壓線路等存在

聯(lián)系，變電站發(fā)生接地故障短路時，存在地網(wǎng)導體高電位引外的風險，給

站外人員和設(shè)備帶來威逼。為此，必需做好引外金屬水管、通信線路和電

源等的隔離措施，如：（1）外接自來水管進入站內(nèi)用一段數(shù)米長的PVC管

接駁，防止高電位引出；（2）門衛(wèi)和主控樓供水用PVC管敷設(shè)；（3）外接

通信線路在站內(nèi)加裝隔離變壓器進行隔離；（4）通信線路引起的高電位引

出與其它隔離措施，目前變電站的通信線路一般接受光纜通信線路，因此

這方面的問題可以不予考慮；（5）其它從變電站引出的低壓電源線必需接

受隔離變壓器。

隨著變電站無人值守慢慢成為一種趨勢，對于這類變電站，跨步電壓

和接觸電壓問題漸被淡化，更應當關(guān)注故障狀態(tài)下接地網(wǎng)高電位引外的風

險。

另一個方面，城區(qū)變電站或接近負荷中心的變電站通常接受電力電纜

出線，與變電站接地網(wǎng)連接的電力電纜外護套也將帶來地網(wǎng)電位上升引外

的問題。假如電纜外護套兩端接地（中壓配電網(wǎng)情形），須要考慮電纜終

端的對側(cè)接地網(wǎng)（電纜分接箱或電纜中間分接頭）電位上升對設(shè)備和人員

的風險；假如電力電纜一端接地運行（高壓電纜情形），則須要校核電纜

護層愛惜器的耐受。

4.3跨步電壓和接觸電壓

對于本規(guī)范所關(guān)注的HOkV與以上有效接地系統(tǒng)，依據(jù)DL/T621-1997

第3.4條中規(guī)定，在發(fā)生單相接地或同點兩相接地時，變電站接地網(wǎng)的跨

步電壓和接觸電壓不應超過式（2）和式（3）計算的數(shù)值，即跨步電壓平

安限值（允許值）。即接觸電壓平安限值（允許值）〃分別為

4」4+0.17a（2）

4t

_】74+0.7Q（3）

式中：s-人腳站立處地表層的電阻率（Q?m）,L接地短路（故障）電

流持續(xù)時間（s）,與接地網(wǎng)熱穩(wěn)定校驗的接地短路故障等效持續(xù)時間占，取

相同值。

GB50065-2011進一步考慮到地面表層的衰減因素，將式（2）和式（3）

的跨步電壓平安限值&和接觸電壓平安限值〃分別表示為

_174+0.17pC（4）

_I74+°.7.C（5）

式中：C-表層衰減系數(shù)，確定方法見GB50065-2011附錄C。

跨步電壓和接觸電壓平安限值與人腳站立處表面的土壤電阻率，和接

地故障持續(xù)時間方密切相關(guān)，從式（2）?式（5）看出，跨步電壓和接觸

電壓平安限值與接地短路（故障）電流持續(xù)時間呈現(xiàn)負相關(guān)性，接地短路

故障切除時間越短，即越快切除接地短路故障，容許的跨步電壓和接觸電

壓水平越高，反之亦然。

目前國內(nèi)對故障持續(xù)時間心的選取尚不統(tǒng)一，因接觸電勢和跨步電勢超

標干脆危害到人身平安，在故障持續(xù)時間的選取上建議保守，為嚴格起見,

取一級后備愛惜（主愛惜失靈）動作的時限，500kV系統(tǒng)一般取0.35s,220kV

和110kV系統(tǒng)取0.6s?0.7so

另一方面，人腳站立處表面的土壤電阻率s是一個變更的量，土壤干

燥（干季）時與土壤潮濕（雨季）時差別很大，尤其是雷雨天氣，此時地

表面視在土壤電阻率很低〔即使是水泥地面），跨步電壓和接觸電壓平安

限值將變得很低，為嚴格起見，s取一般（略低）的值。

須要指出的是，隨著高阻層厚度增加，跨步電壓和接觸電壓平安限值

的增加具有飽和趨勢，因此，不能僅依靠在地表敷設(shè)高阻層就將接觸電壓

和跨步電壓的允許值提高到人體的允許值，要確保發(fā)電廠和變電站接地短

路故障狀態(tài)下的跨步電壓和接觸電壓的提高滿足人身平安要求，最基本的

還須要通過適當降低地網(wǎng)接地阻抗來實現(xiàn)。

4.4接地網(wǎng)導體熱穩(wěn)定校驗

變電站設(shè)備接地導體（線）和接地網(wǎng)導體的截面，應按接地短路電流

進行熱穩(wěn)定校驗。

依據(jù)熱穩(wěn)定條件，未考慮腐蝕時，接地引下線的最小截面應符合式（6）

的要求

士庭（6）

式中：接地線的最小截面（rW）；4-流過接地線的短路電流穩(wěn)定值（A）,

依據(jù)系統(tǒng)5?10年發(fā)展規(guī)劃，按系統(tǒng)最大運行方式確定；北-短路的等效持

續(xù)時間(s),500kV部分取0.35s,220kV和llOkV部分取0.6s?0.7s；

5接地線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)，依據(jù)材料的種類、性能與最高允許溫度和短

路前接地線的初始溫度確定。鋼質(zhì)材料取70,銅質(zhì)材料取210。

未考慮腐蝕時，主接地網(wǎng)接地體和接地極的最小截面，不宜小于連接

至接地網(wǎng)的接地導體（線）截面的75%。

同一電壓等級接地體截面不同時，應按最小截面進行核算。對于腐蝕

狀況嚴峻的接地體，應依據(jù)該接地體的有效截面進行接地體的熱穩(wěn)定校

驗。有效截面是指已處理過腐蝕表面的接地體的截面。

部分變電站由于運行時間較長，曾進行過多次接地網(wǎng)改造，接地體截

面存在著多種規(guī)格，應以最小截面進行校驗。尤其是只進行接地引下線改

造而主接地網(wǎng)未進行改造的變電站，應對其主接地網(wǎng)的接地體進行校驗。

接地導體（線）的最大允許溫度和接地導體（線）截面的熱穩(wěn)定校驗

見GB50065-2011中附錄E。

首先應核算現(xiàn)有變電站接地引下線和主接地網(wǎng)能夠承受的最大短路電

流，以后，每年依據(jù)省電力調(diào)度中心（220kV與以上變電站）和市調(diào)（110kV

變電站）當年的變電站的最大單相短路電流進行接地網(wǎng)和接地引下線的熱

穩(wěn)定校驗核算。同時還應結(jié)合接地裝置開挖檢查，接地體的腐蝕程度進行

校正。

4.5雷電流注入變電站接地網(wǎng)時接地網(wǎng)的電位暫態(tài)分布

雷直擊變電站內(nèi)避雷針或金屬構(gòu)架，或者變電站近區(qū)落雷，雷電波沿

避雷線入侵而在出線構(gòu)架上進入主接地網(wǎng)時，接地網(wǎng)的局部暫態(tài)電位上升

不應對旁邊的設(shè)備或二次電纜的絕緣或正常運行造成影響。

由于變電站接地網(wǎng)感性重量的存在，在雷擊暫態(tài)過程中，雷電流沿接

地網(wǎng)的散流呈現(xiàn)局部特征，接地網(wǎng)導體和地表電位分布極不勻整，一般地,

雷擊點旁邊電位異樣上升，電位差特殊大，對雷擊散流點（變電站避雷針

或出線構(gòu)架）旁邊的二次設(shè)備或電纜帶來嚴峻的騷擾，設(shè)計時，電纜溝的

設(shè)計布置應適當遠離雷擊點。

接地網(wǎng)的接地阻抗干脆影響接地網(wǎng)的局部散流特性，降低接地阻抗對

雷電沖擊電流的泄放的促進是干脆的，因此，從限制雷電流注入變電站接

地網(wǎng)時接地網(wǎng)的暫態(tài)電位和電位差考慮，變電站接地阻抗值不宜放的太

寬，建議對于220kV和500kV變電站，接地阻抗不宜超過1。；對于UOkV

變電站，接地阻抗值可以進一步放寬，但不宜超過L5Q。

5接地網(wǎng)設(shè)計的一般要求

5.1駕馭工程地點的地形地貌、土壤的種類和分層狀況°實測或搜集站址

土壤與江、河、湖泊等的水的電阻率、地質(zhì)電測部門供應的地層土壤電阻

率分布資料和關(guān)于土壤腐蝕性能的數(shù)據(jù)，以與地下水的資料。要充分考慮

站址處較大范圍土壤的不勻整程度。

5.2依據(jù)有關(guān)建筑物的布置、結(jié)構(gòu)、鋼筋配置狀況，用定可利用作為接

地網(wǎng)的自然接地極。

水平接地網(wǎng)應利用干脆埋入地中或水中的自然接地極，除利用自然接

地極外，還應敷設(shè)以水平接地極為主的人工接地網(wǎng)。若為降阻目的，經(jīng)評

估后須要接受外擴水平接地網(wǎng)，應用不少于兩根導體在不同地點與外擴接

地裝置相連接。

變電站接地網(wǎng)應與UOkV與以上架空線路的避雷線（包括OPGW光纖地

線）干脆相連，且有便于分開的連接點。

接地網(wǎng)應與避雷線或避雷針接地裝置相連接，連接線埋在地中的長度

不應小于15mo

5.3接地網(wǎng)的埋設(shè)深度不宜小于0.8m。

5.4水平網(wǎng)可接受圓鋼、扁鋼、銅絞線或鍍銅鋼絞線，垂干脆地極可接

受角鋼、鋼管或鍍銅鋼棒等。接地網(wǎng)接受鋼材時，其按機械強度要求的最

小尺寸應符合GB50065-2011中表T所列規(guī)格。接地網(wǎng)接受銅或鍍銅鋼材

時，其按機械強度要求的最小尺寸應符合GB50065-2011中表4.3.4-2所

列規(guī)格。

5.5確定接地網(wǎng)的型式和布置時，應考慮接地網(wǎng)的均壓，以降低接觸電

位差和跨步電位差，且應符合式（2）~（5）的要求。

5.6接地網(wǎng)的外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小

于均壓帶間距的一半。接地網(wǎng)內(nèi)應敷設(shè)水平均壓帶，接地網(wǎng)均壓帶可接受

等間距或不等間距布置。

5.7接地網(wǎng)邊緣經(jīng)常有人出入的走道處，應鋪設(shè)瀝青路面或在地下裝設(shè)

兩條與接地網(wǎng)相連的均壓帶。在現(xiàn)場有操作須要的設(shè)備處應鋪設(shè)瀝青、絕

緣水泥或鵝卵石。

5.8依據(jù)當前和遠景年最大運行方式下一次系統(tǒng)電氣接線、母線連接的

出線線路狀況、故障時系統(tǒng)的電抗與電阻比值等，確定設(shè)計水平年在非對

稱接地故障狀況下最大的不對稱電流有效值。

5.9接受幫助設(shè)計工具（如接地分析軟件CDEGS）,計算地線分流和經(jīng)接

地網(wǎng)的最大入地電流。

5.10依據(jù)站址土壤結(jié)構(gòu)和其電阻率以與要求的接地網(wǎng)的接地電阻值，初

步擬定接地網(wǎng)的尺寸與結(jié)構(gòu)。接受幫助設(shè)計工具計算獲得接地網(wǎng)的接地電

阻值和地電位上升。將其與要求的限值比較，并通過修正接地網(wǎng)設(shè)計來滿

足要求。

5.11發(fā)生接地故障后地電位上升超過2000V時，接地網(wǎng)與有關(guān)電氣裝置

應符合以下要求：

（1）當僅向站內(nèi)低壓電氣裝置供電的10/0.4kV站用變壓器的低壓電

源中性點的接地與站用變壓器愛惜接地共用時，低壓接地系統(tǒng)應接受（含

建筑物鋼筋的）總等電位聯(lián)結(jié)接地系統(tǒng)，以確保人身的平安。

（2）接受銅帶（絞線）與二次電纜屏蔽層并聯(lián)敷設(shè)。銅帶（絞線）至

少應在兩端就近與接地網(wǎng)連接（當接地網(wǎng)為鋼材時，尚應留意銅、鋼連接

的腐蝕問題），銅帶（絞線）較長時，應多點與接地網(wǎng)連接。二次電纜屏

蔽層兩端就近與銅帶（絞線）連接。銅帶（絞線）的截面應滿足熱穩(wěn)定

的要求。

（3）為防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，對可能將接地網(wǎng)的高電位引向廠、

站外或?qū)⒌碗娢灰驈S、站內(nèi)的設(shè)備，應實行隔離措施。（a）10/0.4kV站

用變壓器向變電站外低壓電氣裝置供電時，其0.4kV側(cè)的短時（lmin）溝

通耐受電壓應比變電站接地網(wǎng)地電位上升超出30%o向變電站外供電用低

壓線路接受架空線，其電源中性點不在廠、站內(nèi)接地，改在廠、站外適當

的地方接地。（b）對外的非光纖通信設(shè)備加隔離變壓器。（C）通向變電站

外的管道接受絕緣段。（d）鐵路軌道分別在兩處加絕緣魚尾板等。

（4）設(shè)計接地網(wǎng)時，應驗算接觸電位差和跨步電位差，并通過實測加

以驗證。

5.12通過幫助設(shè)計工具計算獲得地表面的接觸電位差和跨步電位差分

布。將最大接觸電位差和最大跨步電位差與要求的限值加以比較。如不滿

足要求，則應實行降低措施或?qū)嵭刑岣咴试S值的措施予以解決，并通過幫

助設(shè)計工具計算核實。

5.13通過熱穩(wěn)定校驗，確定接地導體（線）和接地極的材質(zhì)和相應的截

而，應計與設(shè)計運用年限內(nèi)土壤對其的腐蝕，以滿足接地工程的壽命要求。

5.14接地網(wǎng)的防腐蝕設(shè)計應符合GB50065-2011第條的要求。

5.15變電站電氣裝置中電氣設(shè)備接地導體（線）的連接應符合

GB50065-2011第條第6款的要求。

5.16在高土壤電阻率地區(qū)，舉薦實行下列降低接地電阻的措施：（1）當

地下較深處的土壤電阻率較低時，可接受深井式、深鉆式接地極或接受深

井爆破接地技術(shù)；（2）填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑，但應確保填充材

料不會加速接地極的腐蝕；（3）不建議接受外擴水平接地網(wǎng)，外引自然接

地極或接地裝置。

6接地網(wǎng)的設(shè)計流程

6.1基本流程

為了更為精確地提高設(shè)計精度，削減設(shè)計與現(xiàn)場階段實測的誤差，在

確保接地網(wǎng)平安性的前提下，充分體現(xiàn)接地網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟性，本技術(shù)規(guī)范

給出變電站接地網(wǎng)的設(shè)計和結(jié)合幫助設(shè)計工具的校核基本流程如圖1所

示，分為站址分層視在土壤電阻率實測、初步設(shè)計、理論校核、完善設(shè)計

等幾個基本步驟。

通過結(jié)合接地網(wǎng)幫助設(shè)計工具充分考慮了土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)、故障電流分

布、接地網(wǎng)型式、平安性和經(jīng)濟性分析等方面的因素，為接地系統(tǒng)的設(shè)計

供應幫助，從而可以依據(jù)電網(wǎng)參數(shù)和變電站站址的實際狀況，因地制宜，

達到高質(zhì)量和高平安性接地網(wǎng)設(shè)計的目的，同時最大幅度地降低施工成

本。

，注，裂均按Mnmuui跖，、

I（IJmnHMut：；

\<2）中網(wǎng)炎化裔M，/

、，、（U々格—JN試,，/

喳“移2

圖1接地網(wǎng)設(shè)計基本流程

6.2變電站站址土壤分層結(jié)構(gòu)分析和土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算

現(xiàn)場視在土壤電阻率的測量可接受土壤試樣分析法和四極法，最常用溫

納四極法，依據(jù)DL/T475-2006第8.1條?第8.3條的規(guī)定進行。

接受溫納四極法實測得到站址多組不同電極間距的視在土壤電阻率基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)，最長測試電極間距應與接地網(wǎng)尺寸（最大對角線長度）相當，對于

llOkV變電站，電極間距要求達到150nl?200nb220kV變電站應達到250m-

300m,500kV變電站則通常為400nl?600m。對于站內(nèi)的淺層和表層土壤，

應在不同場地進行十字交叉的多組測量。

現(xiàn)場實測一般分為長距測量（反映深層土壤狀況，可選變電站外不遠的

道路）、中距（反映中層土壤狀況，可選進站道路）和短距（反映表層或

淺層，可在站址進行），具體測量方案依據(jù)現(xiàn)場條件確定。

長距和中距測量時，應避開與金屬管道平行。

長距測量時，建議接受交變直流電源（如SYSCAL型土壤分析儀）進行測

量，以避開電壓線和電流線互感的影響。

實測得到站址長距、中距和短距的一組不同電極間距的視在土壤電阻率

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過專業(yè)接地分析軟件（如CDEGS,下同）進行土壤分層結(jié)構(gòu)

數(shù)值分析，得到土壤電阻率隨測量極間距變更的曲線，進而反演得到站址

多層土壤結(jié)構(gòu)模型。

依據(jù)變電站現(xiàn)場實際地質(zhì)狀況，在進行土壤分層結(jié)構(gòu)分析時，可接受水

平分層、垂直分層、隨意分塊進行模擬。

6.3初步設(shè)計

對于具體的站址條件，依據(jù)征地紅線，確定主接地網(wǎng)的范圍。

基于典型設(shè)計，依據(jù)第5.2?第5.7條的要求，給出主接地網(wǎng)的初步設(shè)計,

其中接地網(wǎng)導體熱穩(wěn)定校驗在考慮腐蝕因素（站址土壤腐蝕等級和設(shè)計運

行年限）后，滿足式（7）的要求，水平接地網(wǎng)和垂干脆地極的布置滿足

均壓的要求。

接受專業(yè)接地分析軟件的繪圖工具，輸入主接地網(wǎng)的初步設(shè)計的拓撲結(jié)

構(gòu)（須要對接地導體進行適當?shù)牡刃蕴幚恚?，基于站址多層土壤結(jié)構(gòu)模

型，計算接地阻抗值。

6.4變電站內(nèi)故障時入地電流分布的計算

6.4.1確定入地短路電流水平。原則上，應考慮最為典型的單相接地故障

情形，選擇變電站遠景最大運行方式下，站內(nèi)不同電壓等級設(shè)備場區(qū)發(fā)生

接地故障時，接地短路電流最大值，一般由設(shè)計單位供應。

依據(jù)設(shè)計單位供應的架空出線、桿塔以與電纜等參數(shù)，接受專業(yè)接地分

析軟件，在分流計算模塊中進行對應的輸入，計算架空地線和電纜外護套

對短路電流的分流系數(shù)，考慮接地運行的變壓器中性點環(huán)流的狀況下，計

算實際經(jīng)接地網(wǎng)散流的入地故障電流，取短路電流水平最高的設(shè)備場區(qū)的

入地故障電流值作為計算依據(jù)。

6.5基于專業(yè)接地分析軟件的接地網(wǎng)特性參數(shù)的計算

接受專業(yè)接地分析軟件，基于主接地網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、站址多層土壤結(jié)構(gòu)模

型和計算的地網(wǎng)入地短路電流值，計算變電站發(fā)生單相接地短路故障時，

接地網(wǎng)的工頻電位上升、場區(qū)最大電位差、跨步電壓和接觸電壓等特性參

數(shù)的分布。

為求得上述接地網(wǎng)特性參數(shù)的最大值，取計算的地網(wǎng)入地短路電流最大

值，短路點取出現(xiàn)該最大值所在的設(shè)備場區(qū)，在該場區(qū)勻整選擇數(shù)個考察

點進行計算，尤其在該場區(qū)的邊緣選擇，以便得到跨步電壓和接觸電壓的

最大值。

為嚴格起見，變電站設(shè)備場區(qū)的壓差（電位差）考慮單相接地短路點與

接地網(wǎng)邊緣的最大電位差。

6.5.4跨步電壓的觀測面應包括整個接地網(wǎng)（包括外延水平網(wǎng)和射線、斜

井等）的范圍，與變電站紅線和外擴接地網(wǎng)確定距離（3nT5m）的外側(cè)。

接觸電壓的觀測面選擇距離變電站圍墻邊確定距離（3nT5m）的實際設(shè)備

場區(qū)。

6.6接地網(wǎng)場區(qū)跨步電壓和接觸電壓平安限值的計算

對于變電站戶外非水泥地面，在變電站內(nèi)預留場地測量表層土壤電阻率,

作為人腳站立處地表層的電阻率s。對于水泥地面，參照DL/T621T997

給出的土壤和水電阻率參考值（附錄F）,混凝土置于干土中，電阻率為

500~1300。-m,在干燥的大氣中，可達到12000~18000Q-m,對于水泥

路面，保守起見，表面土壤電阻率4可取5000。?mo

接地短路（故障）電流持續(xù)時間取為0.35s（500kV變電站或變電站的500kV

設(shè)備場區(qū)）和0.6s-0.7s（220kV、110kV變電站或變電站的220kV>HOkV

設(shè)備場區(qū)）。

依據(jù)式（2）或（4）計算得到跨步電壓平安限值。

依據(jù)式（3）或（5）計算得到接觸電壓平安限值。

7接地網(wǎng)特性參數(shù)的平安性校核

7.110kV金屬氧化物避雷器對地網(wǎng)電位上升的耐受校核

變電站一次設(shè)備的絕緣水平和絕緣裕度普遍很高，足以耐受故障時地

網(wǎng)電位上升，10kV與以下避雷器是其中過電壓耐受實力最薄弱的設(shè)備，地

網(wǎng)導體電位上升過高有可能引起避雷器動作甚至動作后不能承受被賜予

的能量（超過避雷器通流實力）而發(fā)生爆炸，對一次設(shè)備影響主要考核變

電站發(fā)生單相接地故障時，在最嚴峻的狀況下，地網(wǎng)導體電位上升導致

10kV與以下電壓等級的無間隙氧化鋅避雷器兩端非周期重量電位差，是否

超過其短時過電壓耐受實力，是否存在可能導致避雷器發(fā)生熱崩潰而爆炸

的風險。

避雷器不動作要求的接地阻抗值Z,按式（7）計算

式中，Ugf-10kV與以下避雷器工頻放電電壓下限值（kV）,對于10kV避

雷器，取26kV；。馥-避雷器所在的系統(tǒng)標稱相電壓（kV）,對于10kV避

雷器，取10/QkV；上計算用的入地短路電流（kA）。無間隙金屬氧化物

避雷器依據(jù)10kV系統(tǒng)標稱電壓的90%選取。

以典型的10kV無間隙金屬氧化物避雷器為例，額定電壓16.5kV,電

阻片通流容量為2ms、200A方波不少于18次，取接地短路電流持續(xù)0.5s

時避雷器短時耐受系數(shù)為1.1,避雷器所能承受的短時過電壓為

16.5XV2XI.1=25.664（kV）o

校核時應考慮變電站發(fā)生單相接地故障時，地網(wǎng)導體電位與避雷器相

電壓相位相反的最惡劣情形，通過接地軟件計算出的避雷器接地端處的地

網(wǎng)工頻電位上升穩(wěn)態(tài)值為考慮地網(wǎng)電位上升非周期重量疊加在溝通重

量上引起的地電位上升沖擊峰值WU.X〃.（其中〃.為沖擊系數(shù)，取2.55）,

避雷器相和地兩端承受的短時過電壓爆產(chǎn)〃+10/百，將爆，值與10kV避

雷器的短時過電壓耐受實力比較，以校核變電站發(fā)生單相接地故障時，在

最嚴峻的狀況下，地網(wǎng)導體電位上升是否存在可能導致避雷器發(fā)生熱崩潰

而爆炸的風險。

7.2二次設(shè)備和二次系統(tǒng)對地網(wǎng)電位上升和網(wǎng)內(nèi)電位差的耐受校核

二次設(shè)備和二次系統(tǒng)的絕緣和運行對地網(wǎng)電位上升和網(wǎng)內(nèi)電位差的要

求相對困難，考慮二次電纜與二次設(shè)備的絕緣耐受時，地網(wǎng)電位上升宜低

于2000V,最高不應超過5000V；最大網(wǎng)內(nèi)電位差宜低于1000V。

7.3外引電力電纜外護套對地網(wǎng)電位上升耐受校核

由于運行要求，除了10kV與以下電力電纜外護套兩端（包括電纜分接

箱）干脆接地外，為削減感應電壓和環(huán)流，llOkV與以上電力電纜（包括

部分35kV電力電纜）外護套通常非兩端接地，包括電纜交叉互聯(lián)的情形,

接受一端接地，另一端通過電纜護層愛惜器（事實上是金屬氧化物非線性

電阻片）接地，典型10kV電纜護層愛惜器額定電壓通常有2800V和4000V

兩個等級，假如變電站發(fā)生接地故障短路時，地網(wǎng)電位上升水平超過額定

電壓，可能超過電纜護層愛惜器的耐受，給其正常運行帶來威逼，須要通

過限制地網(wǎng)電位上升水平予以防范。

為校核電纜外護套愛惜器的耐受，考慮變電站設(shè)備場區(qū)發(fā)生單相短路

故障時，通過計算主接地網(wǎng)電位上升，以與電纜終端（可取電纜第一個交

叉互聯(lián)處）的地表電位上升水平，得到電纜兩端（電纜末端取電纜第一個

交叉互聯(lián)處）的地電位差。若主接地網(wǎng)地電位上升與電纜末端地電位之差

大于愛惜器的額定電壓有效值，則存在愛惜器損壞的風險。愛惜器是否損

壞，除了取決于兩端電位差外，還取決于承受電位差的時間（即短路持續(xù)

時間），考慮后備愛惜動作的不利情形，此時短路持續(xù)時間可取0.7s,

般來說，氧化鋅電阻片熱崩潰時間在數(shù)秒以內(nèi)。盡管如此，考慮最不利狀

況，當接地網(wǎng)電位上升水平較高時，須要防范電纜外護套愛惜器損壞的風

險，通過降阻方式，限制接地故障時主地網(wǎng)電位上升水平。

7.4跨步電壓校核

依據(jù)整個接地網(wǎng)（包括外延水平網(wǎng)和射線、斜井等）的范圍跨步電壓

計算的最大值，重點關(guān)注接地網(wǎng)邊緣、大門、圍墻邊的區(qū)域，比對計算得

到跨步電壓平安限值，整個評價接地網(wǎng)場區(qū)的跨步電壓是否滿足人員平安

要求，以與哪部分區(qū)域的跨步電壓水平偏高，須要實行完善化設(shè)計措施。

對于偏高的區(qū)域，考慮下雨或地面潮濕情形下的跨步電壓校核。

7.5接觸電壓校核

依據(jù)距離變電站圍墻邊確定距離（3m~5m）的實際設(shè)備場區(qū)接觸電壓計

算的最大值，重點關(guān)注靠近變電站圍墻的出線側(cè)設(shè)備、經(jīng)常操作的設(shè)備、

主變的高壓側(cè)場區(qū)等，比對計算得到接觸電壓平安限值，考核接觸電壓是

否滿足人員平安要求，以與哪部分區(qū)域的接觸電壓水平偏高，須要實行完

善化設(shè)計措施。對于偏高的區(qū)域，考慮下雨或地面潮濕情形下的接觸電壓

校核。

8接地網(wǎng)設(shè)計與評價步驟

8.1接受專業(yè)接地分析軟件，按第確定接地網(wǎng)初步設(shè)計后的接地阻抗值。

8.2依據(jù)第條，接受專業(yè)接地分析軟件，對于初步設(shè)計的接地網(wǎng)，在變電

站遠景最大系統(tǒng)運行方式和短路電流水平下，變電站發(fā)生單相接地短路故

障時，計算得到接地網(wǎng)的工頻電位上升，不宜超過2000V,假如變電站站

址土壤條件不志向，最高不應超過5000V,且必需滿足10kV金屬氧化物避

雷器耐受校核（第7.1條）、二次設(shè)備和二次系統(tǒng)的耐受校核（第7.2條）

和外引電力電纜外護套耐受校核（第7.3條）。

8.3計算的變電站場區(qū)最大電位差應滿足二次設(shè)備和二次系統(tǒng)的耐受校

核（第7.2條）,宜低于1000V。

8.4在對初步設(shè)計接地網(wǎng)進行校核時，除了滿足第8.2和第8.3條的要求

外，還應兼顧接地阻抗的水平，原則上盡可能低，以確保雷直擊變電站內(nèi)

避雷針或金屬構(gòu)架，或者變電站近區(qū)落雷，雷電波沿避雷線入侵而在出線

構(gòu)架上進入主接地網(wǎng)時，接地網(wǎng)的局部暫態(tài)電位上升不對旁邊的設(shè)備或二

次電纜的絕緣或正常運行造成影響?？紤]到技術(shù)經(jīng)濟性，一般地，對于高

土壤電阻率地區(qū)，220kV和5OOkV變電站，接地阻抗應限制在