1.背景。接地網(wǎng)是變電站安全運(yùn)行的重要保證，其接地性能一直受到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行部門的重視。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大，入地電流將隨之增大，這對(duì)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)的要求就更加嚴(yán)格。在施工建設(shè)之前應(yīng)該進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，而不是在施工后靠實(shí)際測(cè)量來驗(yàn)證，因此這樣可以避免接地網(wǎng)的返工重修及不必要的基建和材料浪費(fèi)。目前，省內(nèi)已運(yùn)行的地網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)還采用平面簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方式，實(shí)際土壤是分層結(jié)構(gòu)的，按設(shè)計(jì)施工的地網(wǎng)往往不能滿足實(shí)際要求。國(guó)際上比較流行的是對(duì)變電所地網(wǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，通過計(jì)算分析，給出地網(wǎng)的設(shè)計(jì)，采用這種方式進(jìn)行的設(shè)計(jì)，地網(wǎng)施工后各項(xiàng)參數(shù)準(zhǔn)確，這已成為地網(wǎng)今后設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。
       2.技術(shù)現(xiàn)狀。1998年1月開始實(shí)施的中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的接地》（以下簡(jiǎn)稱《行標(biāo)》）是目前國(guó)內(nèi)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。《行標(biāo)》中給出了接地阻抗、接觸電壓和跨步電壓等接地參數(shù)的解析計(jì)算公式，這些解析計(jì)算公式是基于國(guó)內(nèi)科研工作者近十多年的研究成果。解析公式的優(yōu)點(diǎn)是物理概念清晰，使用方便，但也存在只能用于均勻土壤、不能計(jì)算不規(guī)則接地網(wǎng)接地參數(shù)和不利于接地網(wǎng)的全面安全設(shè)計(jì)等缺點(diǎn)。國(guó)外研究人員在接地參數(shù)解析計(jì)算方面也開展了廣泛而深入的研究。IEEE變電站安全導(dǎo)則，從1961年公布起，到現(xiàn)在修訂了3次。1961年第一次公布了Guide for safety in AC substation grounding，1976年修訂并公布了Guide for safety in AC substation grounding，1986年修訂并公布了Guide for safety in AC substation grounding，2000年又對(duì)86年公布的安全導(dǎo)則進(jìn)行了修訂。經(jīng)過3次修訂后，接地網(wǎng)的接地參數(shù)如接地阻抗、接觸電壓和跨步電壓的解析計(jì)算公式的計(jì)算精度有很大的提高。
       二、成果內(nèi)容
       1.項(xiàng)目的實(shí)施方案。
       （1）土壤電阻率分析。求解點(diǎn)電流源在分層導(dǎo)電媒質(zhì)中的電場(chǎng)分布，在電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算中有著非常重要的地位，因?yàn)槿我夥植嫉碾娏鳎ɑ螂姾桑┚梢酝ㄟ^點(diǎn)源結(jié)果的積分得到。下面主要論述多層土壤中點(diǎn)電流源的格林函數(shù)的建立及其快速計(jì)算方法。
       1）多層水平分層土壤中點(diǎn)電流源格林函數(shù)的建立。多層水平分層土壤中點(diǎn)電流源的格林函數(shù)可以通過無窮次鏡像得到，也可以依據(jù)媒質(zhì)的邊界條件通過解電位的拉普拉斯（Laplace）方程得到。
       ①恒定電場(chǎng)中的拉普拉斯方程及其解：
       恒定電場(chǎng)中的拉普拉斯方程為 ：
       拉普拉斯方程的解為：
       ②多層水平分層土壤中點(diǎn)電流源的格林函數(shù)。導(dǎo)電媒質(zhì)中單位點(diǎn)電流源所產(chǎn)生的電位表達(dá)式被稱之為格林函數(shù)。計(jì)算多層大地模型中接地網(wǎng)接地參數(shù)的關(guān)鍵是如何有效地計(jì)算點(diǎn)源的格林函數(shù)。目前有效地計(jì)算點(diǎn)源的格林函數(shù)有四種方法。
       2）分層土壤中點(diǎn)電流源電流場(chǎng)計(jì)算的遞推算法。由邊界條件列出的上述2n個(gè)方程其實(shí)有很明顯的遞推關(guān)系，當(dāng)土壤各層的電阻率和厚度給定后，就可以很方便的求出格林函數(shù)。
       3）快速計(jì)算格林函數(shù)的復(fù)鏡像法。計(jì)算水平分層土壤中的格林函數(shù)，一般而言直接求解貝塞爾函數(shù)的廣義積分比較困難，傳統(tǒng)的解決辦法是經(jīng)典鏡像法， 這樣對(duì)2層土壤，經(jīng)典鏡像法還是使用的，因?yàn)橹恍枨笕蓚€(gè)系數(shù)的表達(dá)式，但是對(duì)土壤層數(shù)大于2的情況，這個(gè)辦法過于繁瑣，給計(jì)算帶來麻煩。在復(fù)鏡像法中用復(fù)數(shù)代替了經(jīng)典鏡像法中的實(shí)數(shù)，與經(jīng)典鏡像法相比，復(fù)鏡像法一般只需幾項(xiàng)就可以非常精確得到格林函數(shù)。
       4）待定系數(shù)的級(jí)數(shù)展開。Prony法可以將任一有界 、且當(dāng)自變量趨于無窮大時(shí)函數(shù)的極限存在的實(shí)函數(shù)用有限項(xiàng)復(fù)系數(shù)指數(shù)級(jí)數(shù)之和來擬合。
       5）算例比較。上面講述了復(fù)鏡像法對(duì)于經(jīng)典鏡像法優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇怪钡呐c水平的類似，這里以水平的土壤模型為例，對(duì)二者得到的多層水平分層土壤中點(diǎn)電流源格林函數(shù)作一比較。 首先使用復(fù)鏡像法計(jì)算雙層和三層土壤中點(diǎn)電流源在地表時(shí)的地表電位的格林函數(shù)。所用的雙層土壤參數(shù)：上層土壤厚度是5m，第一層土壤電阻率100Ω·m，第二層的是20Ω·m，計(jì)算的復(fù)鏡像系數(shù)如表1。

表1：雙層土壤結(jié)構(gòu)中地表面點(diǎn)電流源的復(fù)鏡像系數(shù)

表2：三層土壤結(jié)構(gòu)中地表面點(diǎn)電流源的復(fù)鏡像系數(shù)

       所用的三層土壤參數(shù)：第一和二層土壤的厚度都是20m，第一、二和三層土壤的電阻率分別是1000、2000和3000Ω·m，計(jì)算的復(fù)鏡像系數(shù)如表2;還是以兩層土壤為例，比較計(jì)算地表電位時(shí)經(jīng)典鏡像法和復(fù)鏡像法的差異。所取土壤參數(shù)：上層電阻率1000Ω·m，下層10Ω·m，上層土壤厚度8m。點(diǎn)電流源在地表下3m，場(chǎng)點(diǎn)在地表，距離源正上方地表分別10、20、50m的位置，計(jì)算結(jié)果如表3。
       從表3可以看出，對(duì)于兩層土壤，要達(dá)到相同的精度，經(jīng)典鏡像法需要很多的鏡像源，相比較而言，復(fù)鏡像法僅需要四個(gè)復(fù)鏡像源。對(duì)于多層土壤，可以想象經(jīng)典鏡像法就因?yàn)殓R像源太多而很少被使用，在多層土壤（層數(shù)大于二的）一般都使用復(fù)鏡像法。可見復(fù)鏡像法是很有優(yōu)勢(shì)的。

表3:雙層土壤結(jié)構(gòu)中地表電位的比較

       6）土壤參數(shù)的反演模型。        
       土壤電阻率是決定接地阻抗的主要因素，根據(jù)土壤類型以及土壤中所含水分的性質(zhì)和含水量的多少，土壤電阻率可以在很大范圍內(nèi)變化。傳統(tǒng)的接地網(wǎng)分析方法是將實(shí)際不均勻的土壤視為均勻土壤。然而當(dāng)接地網(wǎng)的占地面積很大時(shí)，由于有很大一部分故障電流會(huì)從深層土壤流走，深層土壤對(duì)接地網(wǎng)的接地性能有很大的影響，是必須考慮的。所以我們?cè)谶M(jìn)行接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)接地網(wǎng)所在地的土壤結(jié)構(gòu)有個(gè)了解。使用四極法測(cè)得的土壤電阻率將不再是土壤電阻率的真值，而是一個(gè)綜合考慮土壤不均勻性后的一個(gè)視在電阻率，它隨土壤結(jié)構(gòu)和測(cè)量極間距的變化而變化。從理論分析可知，當(dāng)?shù)染嗨臉O法的極間距很小時(shí)，絕大部分電流從表層土壤流過，測(cè)得的土壤視在電阻率接近土壤表層的實(shí)際電阻率；隨著極間距的增大，越來越多的電流將從深層土壤流過，測(cè)得的土壤電阻率將逐漸反映深層土壤電阻率的情況。正是由于等距四極法測(cè)得的土壤視在電阻率隨土壤結(jié)構(gòu)和極間距的變化而變化，因而可以通過這組視在電阻率值，依據(jù)恒定電磁場(chǎng)理論，借助于數(shù)學(xué)的手段，通過計(jì)算機(jī)編程來反演出土壤結(jié)構(gòu)的參數(shù)。
       （2）接地網(wǎng)工頻接地參數(shù)的數(shù)值計(jì)算。目前，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的接地》和IEEE標(biāo)準(zhǔn)中的解析計(jì)算方法，以及國(guó)內(nèi)外開發(fā)的接地參數(shù)計(jì)算軟件，基本上是以地網(wǎng)等電位為前提條件的。又因?yàn)榻拥鼐W(wǎng)等電位接地參數(shù)數(shù)值計(jì)算是不等電位接地參數(shù)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)，所以介紹一下基于恒定電流場(chǎng)原理討論點(diǎn)匹配矩量法的接地網(wǎng)等電位數(shù)值模擬計(jì)算方法。
       1）接地網(wǎng)等電位數(shù)值模擬計(jì)算方法。矩量法是數(shù)值計(jì)算中常用的一種方法。已知無限大均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的單位點(diǎn)電流源在任意點(diǎn)的電位，在進(jìn)入地網(wǎng)的短路電流Ie下，接地系統(tǒng)的電位為=IeR，地面上任意一點(diǎn)的電位可由每段導(dǎo)體的漏電流求出，從而求出接觸電壓和跨步電壓。
       2）接地網(wǎng)不等電位數(shù)值計(jì)算。大型變電站接地網(wǎng)占地面積大，故障電流注入接地網(wǎng)后，電流在沿導(dǎo)體流動(dòng)的同時(shí)也向大地流散，全部電流由接地網(wǎng)流散到大地之前，在接地導(dǎo)體本身所經(jīng)過的路徑很長(zhǎng)，因而接地網(wǎng)網(wǎng)格導(dǎo)體的內(nèi)阻抗不能被忽略。尤其當(dāng)接地網(wǎng)導(dǎo)體材料選用電阻率和磁導(dǎo)率都較大的鋼材時(shí)，接地網(wǎng)上不同點(diǎn)的電位值相差較大，即實(shí)際接地網(wǎng)為不等電位分布，所以有必要研究大型鋼制地網(wǎng)不等電位數(shù)值模擬計(jì)算方法。
       （3）接地網(wǎng)工頻接地阻抗的測(cè)量。正確地測(cè)量接地極的接地電阻是正確地測(cè)量接地阻抗的前提。現(xiàn)雖有多種計(jì)算軟件可用來計(jì)算發(fā)變電站接地電阻,但由于土壤電阻率的各向異性以及土壤電阻率自身測(cè)量的誤差，使得計(jì)算機(jī)計(jì)算的接地電阻與真實(shí)接地電阻值之間會(huì)存在一定的差異。因此，有必要對(duì)發(fā)變電站的接地電阻進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量。IEEE 推薦使用電位降法來測(cè)量大型地網(wǎng)接地電阻，通過測(cè)量接地極與電流極之間的電位降曲線，分析得到接地電阻的測(cè)量值。目前，國(guó)內(nèi)普遍采用5D-0.618直線法和2D-300角法測(cè)量接地極接地電阻。對(duì)于大型地網(wǎng)接地電阻的測(cè)量，國(guó)內(nèi)外均采用三極法。
       接地阻抗值是發(fā)變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，它是衡量接地系統(tǒng)有效性、安全性以及判斷接地系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求的重要參數(shù)。本文的計(jì)算方法雖然對(duì)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義，但接地系統(tǒng)在施工完成后，必須通過實(shí)測(cè)來確定其真實(shí)值。接地阻抗的真實(shí)值為，而測(cè)量值為。前面探討的接地電阻測(cè)量方法，實(shí)際上忽略了接地阻抗中的感性分量和電流引線對(duì)電壓引線互感的影響。大型地網(wǎng)的R0值很小，而由于接地網(wǎng)最大對(duì)角線很長(zhǎng)，測(cè)試電極引線也需要很長(zhǎng)，引線間互感值較大，測(cè)試電極引線間的互感可能造成較大的測(cè)量誤差。所以，在接地阻抗測(cè)量前，應(yīng)對(duì)引線間互感影響可能造成的測(cè)量誤差有一個(gè)初步估計(jì)，以免造成人力和物力的浪費(fèi)。
       2.土壤電阻率和變電站接地阻抗的測(cè)量。
       2012年9月7日，金山接地網(wǎng)改造課題組對(duì)金山一次變周圍土壤電阻率進(jìn)行了測(cè)量，同時(shí)鶴崗供電公司對(duì)該接地網(wǎng)接地阻抗進(jìn)行了測(cè)量。土壤電阻率測(cè)量采用四極法。在變電站北面，共計(jì)測(cè)量3點(diǎn)土壤電阻率，土壤電阻率測(cè)量結(jié)果見表4。
       接地阻抗的測(cè)量采用三極三角法，測(cè)量設(shè)備采用異頻接地阻抗測(cè)量?jī)x，測(cè)試電流為5安培，并采用手持式GPS定位。其中電壓引線長(zhǎng)度790米，電流引線長(zhǎng)度796米，電壓引線和電流引線間的夾角為47度，接地阻抗測(cè)量值為1.053Ω。去除電壓引線和電流引線間的互感后接地阻抗為1.05Ω；電壓引線和電流引線間夾角大于30度時(shí)接地阻抗測(cè)量值偏低11％。所以，接地阻抗的實(shí)際值為1.18Ω。

表4：金山一次變土壤電阻率測(cè)量結(jié)果

       由以上數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)分層，利用土壤電阻率反演計(jì)算軟件得到土壤為雙層土壤，參數(shù)如下：ρ1=28Ω·m，ρ2=616Ω·m，h=0.9m。以目前接地網(wǎng)布置，若取上述土壤電阻率計(jì)算，求解式（48）得接地阻抗計(jì)算值為0.86Ω,與接地阻抗測(cè)量值1.18Ω相差較大，接地阻抗計(jì)算值比實(shí)際測(cè)量值低27.0％。以接地阻抗1.18Ω和地網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)反推均勻土壤電阻率為674Ω·m。造成土壤電阻率和接地阻抗測(cè)量差異的主要原因是金山變電站地勢(shì)較高，土壤相對(duì)干燥，接地網(wǎng)施工中破壞了上層土壤，下層土壤電阻率與利用接地阻抗測(cè)量值反推的土壤電阻率基本吻合。由于變電站地下存在導(dǎo)體，無法直接對(duì)變電站土壤電阻率進(jìn)行直接測(cè)量，只能對(duì)周圍土壤電阻率進(jìn)行測(cè)量，本次土壤電阻率測(cè)量是對(duì)地勢(shì)較低處且可以鋪設(shè)地網(wǎng)的區(qū)域進(jìn)行的。所以，接地阻抗和土壤電阻率的測(cè)量都是正確的，并應(yīng)以接地阻抗的測(cè)量值為準(zhǔn)。下面的分析計(jì)算均以土壤電阻率674Ω·m進(jìn)行。
       （1）接地網(wǎng)安全性能分析。
       1）接地網(wǎng)內(nèi)電位分布。金山變電站220千伏的最大單相最大短路電流4151安培,110千伏最大單相短路電流為8412安培。考慮避雷線的分流作用，地網(wǎng)的入地電流一般為短路電流的0.6倍，所以接地網(wǎng)的最大入地電流為5047安培。在此最大短路電流下，接地網(wǎng)的各方向的電位分布曲線如圖1-圖5所示，地網(wǎng)內(nèi)最大接觸電壓和跨步電壓如表5所示。

       2）變電站內(nèi)允許的最大接觸電壓和跨步電壓。
       根據(jù)中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T621-1997，在大接地短路電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時(shí)，發(fā)電廠，變電所電氣設(shè)備接地的接觸電壓和跨步電壓不應(yīng)超過下列數(shù)值：
，；
       式中：接觸電壓，V；跨步電壓，V；人腳站立處地面的土壤電阻率，Ω；接地短路（故障）電流的持續(xù)時(shí)間，s。
       計(jì)算時(shí)t一般取1s， 在雨天潮濕若取晴天時(shí)的一半即337Ω·m，計(jì)算可得容許最大接觸電勢(shì)為231V，跨步電壓為410V，該地網(wǎng)的跨步電壓滿足國(guó)標(biāo)要求，但地網(wǎng)的接觸電壓不能滿足國(guó)標(biāo)要求。
       3）變電站接地網(wǎng)的最大電位升。
       中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 621-1997《交流電氣裝置的接地》的規(guī)定：“有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的接地裝置應(yīng)滿足IR≤2000V（I為短路故障時(shí)流入地網(wǎng)的最大短路電流，R為接地網(wǎng)的接地電阻）。”據(jù)此，金山變電所的地電位升高為5955V,超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)近3倍。若再考慮季節(jié)系數(shù)的影響，地電位升高還會(huì)高些。如此高的電位升，在不利的條件下發(fā)生短路故障，除了可能會(huì)造成人身傷害外還有可能造成設(shè)備損壞。
       （2）接地網(wǎng)改造方案。
       在均勻土壤中，常采用 (A為接地網(wǎng)面積)來計(jì)算接地電阻。由該式可見，對(duì)接地電阻影響最大的兩個(gè)因素是接地網(wǎng)所處地區(qū)的土壤電阻率和接地網(wǎng)面積。另外，由土壤電阻率測(cè)量結(jié)果看，該地區(qū)土壤為雙層土壤，且下層為高土壤電阻率，若采用深井接地，效果較差，所以，應(yīng)以擴(kuò)大地網(wǎng)面積為主。
       方案1：考慮季節(jié)系數(shù)的接地阻抗降低方案。
       考慮季節(jié)系數(shù)情況下，將接地電阻降為0.5歐姆，取季節(jié)系數(shù)為1.25，則此時(shí)的土壤電阻率為843Ωm，鋼材布置如圖6（左圖）所示，其中紅色部分為原地網(wǎng)。此種情況下，Z=0.4914歐姆，不計(jì)鋼材焊接接頭搭接所需鋼材，改造所需鋼材為：L=38316m=38.3km。此方案在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。

圖6：考慮季節(jié)系數(shù)的接地網(wǎng)改造方案（左圖）及不考慮季節(jié)系數(shù)的接地網(wǎng)改造方案（右圖）

       方案2：不考慮季節(jié)系數(shù)的接地阻抗。
       不考慮季節(jié)系數(shù)情況下，將接地電阻降為0.5Ω，此時(shí)土壤電阻率為674Ωm，鋼材布置如圖6（右圖）所示，其中紅色部分為原地網(wǎng)，此種情況下，Z=0.4890Ω，不計(jì)鋼材焊接接頭搭接所需鋼材，改造所需鋼材為：L=23276m=23.3km。此方案在經(jīng)濟(jì)上也是不可行的。
       方案3：控制接地網(wǎng)最大電位升高方案(不考慮系統(tǒng)發(fā)展)。
       在土壤電阻率很高或短路電流很大的地區(qū)，將接地網(wǎng)電位升高控制到2000V是很難的，甚至是不可能的。例如，三峽電站入地電流是34kA，允許地網(wǎng)電位升高2000V的接地阻抗是0.06Ω，這在實(shí)際工程中是不可能達(dá)到的。正在修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)最新研究成果表明，將接地網(wǎng)最大電位升高放寬到5000V是可行的。
       考慮季節(jié)系數(shù)1.25，將接地網(wǎng)最大電位升高控制在5000V，入地電流為5047A，所需要達(dá)到的接地電阻應(yīng)為：5000/5047/1.25=0.80Ω。取土壤電阻率674Ω·m，接地網(wǎng)鋼材布置如圖7所示，其中紅色部分為原地網(wǎng)。此種情況下接地阻抗Z=0.73Ω，不計(jì)鋼材焊接接頭搭接所需鋼材，滿足要求改造所需鋼材為：L=2760m=2.76km。

圖7：控制接地網(wǎng)最大電位升高改造方案（不考慮系統(tǒng)發(fā)展）

       考慮季節(jié)系數(shù)后，接地網(wǎng)最大電位升高為4605V，比改造前接地網(wǎng)最大電位升高5955V低22.7%，相應(yīng)的接觸電壓也降低22.7%。所以，接地網(wǎng)內(nèi)的最大接觸電壓從534V降低到413V，仍遠(yuǎn)高于人體允許的接觸電壓。在采用瀝青高土壤電阻率路面后，由相關(guān)文獻(xiàn)可以計(jì)算，若取瀝青路面電阻率5000Ω·m，厚度0.05m，可以計(jì)算人體允許的接觸電壓可提高到3024V，所以在變電站內(nèi)需把人體可能接觸到設(shè)備外殼等出現(xiàn)接觸電壓的地方鋪設(shè)瀝青路面。
       為防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，必須采取相應(yīng)措施。例如，從變電站引出的低壓電源線采用架空線，其中性點(diǎn)不在站內(nèi)接地，改在用戶側(cè)接地；通向站外的地下管道采用絕緣段；改用光纜通信，避免將站外低電位引入站內(nèi)等。
       另外，要防止站內(nèi)電纜擊穿。對(duì)目前使用的電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，確保電纜的工頻耐壓大于5000V。必要時(shí)換用絕緣水平髙的電纜，可有效防止電纜的擊穿。
       金山一次變引外接地的鋼材接地網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)開挖表明，接地鋼材腐蝕嚴(yán)重，有的接地導(dǎo)體截面腐蝕了近2/3。本研究報(bào)告僅就推薦方案進(jìn)行了防腐設(shè)計(jì)。鶴崗變電站接地網(wǎng)采用60×6扁鋼，變電站所在地土壤電阻率為674Ω·m，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命20年。因土壤電阻率為20Ω·m以上且在1000Ω·m以下，故選用鎂基陽極。
       方案4：控制接地網(wǎng)最大電位升高方案(考慮系統(tǒng)發(fā)展)。
       考慮季節(jié)系數(shù)1.25，將接地網(wǎng)最大電位升高控制在5000V，并且考慮到系統(tǒng)的發(fā)展，以最大單相短路電流10kA計(jì)，入地電流為6000A，所需要達(dá)到的接地電阻應(yīng)為：5000/6000/1.25=0.67Ω。取土壤電阻率674Ω·m，接地網(wǎng)鋼材布置如圖9所示，其中紅色部分為原地網(wǎng)。此種情況下接地阻抗Z=0.62Ω，不計(jì)鋼材焊接接頭搭接所需鋼材，滿足要求改造所需鋼材為：L=2760m=7.3km。若考慮鋼材焊接接頭搭接的影響，所需鋼材約8 km。
       本項(xiàng)目推薦方案4，根據(jù)地網(wǎng)設(shè)計(jì)評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)，采用目前世界上最先進(jìn)的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的方式提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，采用這種方式進(jìn)行的設(shè)計(jì)，金山變地網(wǎng)繼續(xù)改造資金僅40～50萬元，在施工建設(shè)之前進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，而不是在施工后靠實(shí)際測(cè)量來驗(yàn)證，因此這樣可以避免接地網(wǎng)的返工重修及不必要的基建和材料72萬元浪費(fèi)。
       3.結(jié)論。
       （1）本項(xiàng)目測(cè)量變電站周圍土壤電阻率，采用分層土壤模型結(jié)合地網(wǎng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算接地系統(tǒng)的接地阻抗，并與接地阻抗測(cè)量值比較，分析了兩者的差異及其原因，增加了改造的科學(xué)性；
       （2）本項(xiàng)目在接地網(wǎng)改造中，使用土壤電阻率反演分析和接地網(wǎng)工頻接地參數(shù)計(jì)算軟件，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助分析，避免了地網(wǎng)改造的盲目性，增加了資金的使用效益；
       （3）在接地阻抗測(cè)量中，采用分析方法去除了電流引線對(duì)電壓引線間的互感和測(cè)量角度的影響，使測(cè)量結(jié)果更加可信；
       （4）在采取措施避免轉(zhuǎn)移電位引起的危害和試驗(yàn)驗(yàn)證二次電纜3秒工頻耐壓超過5000伏后，推薦了兩種控制接地網(wǎng)最大電位升高的方案，使用3～8 km鋼材把變電站接地網(wǎng)接地阻抗降低到0.62～0.73Ω；
       （5）采用了陰極保護(hù)措施，可有效解決接地網(wǎng)腐蝕問題，增加了接地網(wǎng)的有效使用年限。
       三、應(yīng)用效果及推廣前景
       本項(xiàng)目根據(jù)地網(wǎng)設(shè)計(jì)評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)，采用目前世界上最先進(jìn)的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的方式提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以提高地網(wǎng)的安全性能，保證設(shè)備和人身的安全，該項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，對(duì)黑龍江省變電站地網(wǎng)的安全評(píng)估具有指導(dǎo)性作用，并對(duì)其他地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和改造具有借鑒作用。（主創(chuàng)人員：馬海峰、曹玉蘭、蔣祝巍、于國(guó)良、馮  碩、唐斯旸、劉艷新、王昭濱、王  鵬、江亞莉、送春國(guó)、于海躍、李大凱、闞東微、尤健佳、國(guó)曉婷、唐  龍、王中明、黃玉軍、文博、賈豐榕）