律方成，賈立莉，王 平

（華北電力大學(xué)河北省輸變電設(shè)備安全防御重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071003）

帽沿式均壓帶在地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用

律方成，賈立莉，王 平

（華北電力大學(xué)河北省輸變電設(shè)備安全防御重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071003）

針對高土壤電阻率地區(qū)變電站設(shè)備場區(qū)跨步電壓和接觸電壓偏高的問題，基于接地分析軟件CDEGS數(shù)值計算，對某110 kV半戶內(nèi)式GIS變電站接地網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。通過仿真計算，提出在高土壤電阻率地區(qū)，GIS變電站水平接地網(wǎng)采用雙層設(shè)計，并利用長垂直接地極降低變電站接地電阻，在GIS變電站接觸電壓偏高的區(qū)域加設(shè)帽沿式均壓帶以降低接觸電壓。通過對比加設(shè)帽沿式均壓帶前后接地網(wǎng)的接觸電壓和跨步電壓，分析了帽沿式均壓帶的導(dǎo)體埋深、間距、長度及均壓帶形狀等因素與均壓效果的關(guān)系。通過分析計算，提出了合理選擇和布置均壓帶的方法，并給出了GIS變電站接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方案。

帽沿式均壓帶；局部均壓；接觸電壓；接地網(wǎng)

0 引言

近年來，由于土地資源短缺，大城市中征地困難，使得城區(qū)內(nèi)變電站的面積越來越小，戶內(nèi)和半戶內(nèi)變電站的應(yīng)用越來越廣泛。然而，由于戶內(nèi)變電站面積小，因此在土壤電阻率較高的地區(qū)其地網(wǎng)接地電阻很難達(dá)到要求，而在國內(nèi)大范圍推廣爆破接地技術(shù)、降阻劑和采用離子接地極等降阻方式成本又比較高[1]。根據(jù)交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范，當(dāng)接地電阻不能滿足要求，而接地網(wǎng)其他參數(shù)，如接觸電壓和跨步電壓符合一、二次設(shè)備運(yùn)行和人員安全要求時，可適當(dāng)提高接地電阻的限值[2]。選擇合適的均壓帶間距、地網(wǎng)邊角做成圓弧形、鋪設(shè)礫石和瀝青混凝土等方式都對降低接觸電壓和跨步電壓極為有效，但即使采取上述措施，如果故障電流較大，一部分變電站的接觸電壓值仍然超標(biāo)。

文獻(xiàn)[3]以某變電站簡化參數(shù)為基礎(chǔ)研究了均勻地質(zhì)條件下垂直接地極對系統(tǒng)接地電阻與接觸電壓的降低作用，但未考慮分層土壤情況下垂直接地極的作用。文獻(xiàn)[4]根據(jù)淄博220 kV千峪變電站站址的地質(zhì)和地形條件，結(jié)合深孔爆破接地技術(shù)對變電站接地網(wǎng)進(jìn)行改造，并得出長垂直接地極能有效降低接地電阻，改善地表電位分布的結(jié)論，但對于變電站面積小，下層土壤電阻率高的地區(qū)長垂直接地極降阻效果仍不明顯。文獻(xiàn)[5]對典型高土壤電阻率站址220 kV變電站進(jìn)行改造，通過水平外擴(kuò)地網(wǎng)技術(shù)和接地深井降阻技術(shù)對比，闡明了安全性和經(jīng)濟(jì)性平衡的設(shè)計理念；采用了四角網(wǎng)格加密的形式，有較好的均壓效果，但使用導(dǎo)體數(shù)量較多，施工不方便，經(jīng)濟(jì)性較差。文獻(xiàn)[6]根據(jù)220 kV荷花變電站站址土壤和地形條件研究了雙層接地網(wǎng)的均壓作用，但雙層地網(wǎng)對于變電站局部接觸電壓和跨步電壓較高的情形不具有經(jīng)濟(jì)性。帽沿式均壓帶適合局部均壓使用，通常被裝設(shè)在變電站大門口處、經(jīng)常有人出入的走道處和獨(dú)立避雷針附近，施工方便，應(yīng)用廣泛，研究其均壓作用具有重要的實(shí)際意義[7-11]。

筆者以一個110 kV半戶內(nèi)GIS變電站（以下簡稱變電站）為例，采用CDEGS接地分析軟件，對其單層接地網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化時水平接地網(wǎng)采用雙層設(shè)計，并利用長垂直接地極降低降低變電站接地電阻。在此基礎(chǔ)上，在GIS變電站外圍等接觸電壓偏高的區(qū)域加設(shè)帽沿式均壓帶以降低接觸電壓，并著重分析了帽沿式均壓帶的埋深、間距、長度、形狀等因素對均壓作用的影響，提出帽沿式均壓帶作為輔助均壓措施的重要性及合理選擇和布置均壓帶的方法，并給出該變電站接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方案。

1 變電站基本情況及地網(wǎng)安全性分析

變電站采用半戶內(nèi)布置，110 kV戶內(nèi)GIS、10 kV開關(guān)柜、電容器接地變及消弧線圈成套裝置均布置在倒“L”形生產(chǎn)綜合樓內(nèi)，主變采用戶外布置，綜合樓和主變四周環(huán)繞站內(nèi)人行道，右側(cè)人行道旁有消防泵房及水池?？偯娣e2 283.8 m2。變電站地下0.8 m敷設(shè)58.5 m×36 m主地網(wǎng)，主地網(wǎng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處均敷設(shè)2.5 m短垂直接地極，其中水平接地體采用60 m×6 m的熱鍍鋅扁鋼，垂直接地極采用50 m×5 m的熱鍍鋅角鋼。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)俯視圖如圖1所示。

圖1 變電站接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)俯視圖Fig.1 Topology structure planform of the substation grounding grid

主變壓器遠(yuǎn)期3×63MVA本期1×63MVA，110 kV出線遠(yuǎn)期4回本期1回，10 kV出線遠(yuǎn)期36回本期12回。遠(yuǎn)景規(guī)劃的變電站最大單相接地短路入地電流為7 kA。所在站址周圍的視在土壤電阻率通過溫納四極法測量[7]，并利用CDEGS軟件的電阻率分析模塊RESAP分析反演得到4層水平分層土壤結(jié)構(gòu)模型，計算結(jié)果見表1。土壤分層情況比較明顯：表層土壤電阻率在100 Ω·m以下，但厚度較??；下層土壤電阻率在300～500 Ω·m之間，總厚度9.19 m，土壤條件不太理想；底層土壤電阻率較小，適合采用10 m及以上長垂直接地極。

表1 變電站站址土壤分層結(jié)構(gòu)計算結(jié)果Table 1 Simulation for the soil structure of the substation site

經(jīng)計算，此單層接地網(wǎng)的接地電阻為1.665 Ω，地網(wǎng)導(dǎo)體地電位升（GPR）最大值為11 654.25 V，接觸電壓和跨步電壓最大值分別為3 392.09 V和1 064.08 V。交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范中要求接地電阻R≤2 000/I，最大的地網(wǎng)導(dǎo)體地電位升為5kV，接地網(wǎng)參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全性要求。

[3]～[5]中垂直接地極的降阻作用和文獻(xiàn)[6]中雙層地網(wǎng)的均壓特性，對地網(wǎng)進(jìn)行第一次優(yōu)化。采用地下0.8 m敷設(shè)58.5 m×36 m主地網(wǎng)，地下5.8 m（配電樓條基二次澆灌層以下）敷設(shè)42m×24m（網(wǎng)格間距6 m）的二層地網(wǎng)，并用接地引下線與主地網(wǎng)連接。地網(wǎng)外緣均勻布置13根10 m長垂直接地極（消防泵房處2根），其余節(jié)點(diǎn)保持2.5 m垂直接地極不變。

在MALZ模塊中輸入地網(wǎng)導(dǎo)體參數(shù)和土壤結(jié)構(gòu)，建立接地網(wǎng)導(dǎo)體矩陣拓?fù)鋱D并進(jìn)行計算，得到變電站的接地阻抗計算值為0.834 Ω，最大接觸電壓1198.38 V，跨步電壓393.62 V。不同土壤條件下接觸電壓和跨步電壓的安全限值如表2所示。顯然，即使敷設(shè)礫石或?yàn)r青混凝土，優(yōu)化后接觸電壓仍不能滿足地網(wǎng)安全性要求，而跨步電壓能夠滿足要求，優(yōu)化地網(wǎng)時可不考慮跨步電壓。

表2 不同土壤電阻率條件下接觸電壓、跨步電壓安全限值Taleb 2 Safety value of contact voltage and step voltage under different soil resistivity

考慮到接地網(wǎng)安全性、經(jīng)濟(jì)性相平衡的設(shè)計理念，需要分析地網(wǎng)接觸電壓分布，得到地網(wǎng)接觸電壓值偏高區(qū)域，以便確定經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)化方案。圖2為單相故障接地時場區(qū)接觸電壓二維分布圖，由圖2可知，場區(qū)內(nèi)接觸電壓呈現(xiàn)與接地網(wǎng)金屬網(wǎng)格相同的分布規(guī)律，接地網(wǎng)邊緣尤其四角處接觸電壓較高，因此接觸電壓主要考察圍墻內(nèi)設(shè)備場區(qū)可能發(fā)生接地短路的設(shè)備區(qū)域以及四角接觸電壓值的最高點(diǎn)處。

圖2 單相故障接地時場區(qū)接觸電壓二維分布圖Fig.2 2D distribution map of touch voltage for grounding fault of single-phase

超出安全閾值的接觸電壓如圖3所示，由圖3可知，在變電站圍墻內(nèi)部的場區(qū)，除了四個圓弧邊角處外，接觸電壓已經(jīng)滿足地網(wǎng)的安全性要求。為了保障站內(nèi)人員不會發(fā)生接觸電壓觸電，需要進(jìn)一步降低邊角處的接觸電壓值?？紤]加長四角處的垂直接地極，并采用帽沿式均壓帶以限值意外大電流情況下的接觸電壓。下面研究帽沿式均壓帶導(dǎo)體埋深、間距、長度及形狀等因素與接觸電壓和跨步電壓的關(guān)系，以尋求最優(yōu)的均壓設(shè)計方案。

圖3 單相故障接地時超出安全閾值的接觸電壓二維分布圖Fig.3 2D distribution map of touch voltage beyond the safety value for grounding fault of single-phase

2 帽沿式均壓帶的均壓作用分析

帽沿式均壓帶采用梯級敷設(shè)形式，并與主地網(wǎng)連接。圖4為帽沿式均壓帶的俯視圖和I-I剖面圖，其中1號、2號導(dǎo)體以主地網(wǎng)為基準(zhǔn)逐級敷設(shè)，距主地網(wǎng)的水平距離和埋深依次增加，即：1號導(dǎo)體距主地網(wǎng)間距為1～2 m，埋深為1～1.5 m；2號導(dǎo)體距主地網(wǎng)間距為2～4 m，埋深為1.5～2 m。圖5為常見的帽沿式均壓帶形狀示意圖，其中a、b分別為半邊式結(jié)構(gòu)和對稱式結(jié)構(gòu)的六邊形帽沿式均壓帶，c、d分別為半邊式結(jié)構(gòu)和對稱式結(jié)構(gòu)的八邊形帽沿式均壓帶。a、c的形狀分別是b、d對稱結(jié)構(gòu)中的一半。

圖4 帽沿式均壓帶結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure of bongrace type uniform voltage band

圖5 不同形狀的帽沿式均壓帶Fig.5 Different shapes of bongrace type uniform voltage band

2.1 局部均壓作用

在第一次優(yōu)化后地網(wǎng)場區(qū)內(nèi)右上角接觸電壓最高點(diǎn)附近加設(shè)一個如圖5所示的半邊式六邊形帽沿式均壓帶，并對改善后的地網(wǎng)進(jìn)行計算。

加設(shè)帽沿式均壓帶后，接地網(wǎng)接地電阻值為0.833 Ω，與原地網(wǎng)相比下降了約0.12%。圖6是加設(shè)帽沿式均壓帶改善地網(wǎng)之后場區(qū)接觸電壓分布圖。對比圖2和圖6可以看出，加帽沿式均壓帶前后，場區(qū)內(nèi)的接觸電壓分布基本不變，地網(wǎng)內(nèi)部的接觸電壓值也無明顯降低。然而，觀測區(qū)域?yàn)榘ń佑|電壓最高點(diǎn)和帽沿式均壓帶在內(nèi)的局部區(qū)域時，可見地網(wǎng)右上角接觸電壓最高點(diǎn)處的接觸電壓從1 198.38 V下降到1 190.24 V。這說明在某處加設(shè)一個帽沿式均壓帶對整個地網(wǎng)接觸電壓的電壓分布沒有明顯的改善效果，但對于其附近局部區(qū)域的接觸電壓是有一定的改善效果的。

另外，通過改變觀測區(qū)域發(fā)現(xiàn)：加設(shè)帽沿式均壓帶前后，在接觸電壓最高點(diǎn)處，接觸電壓由1 198.38 V降低至1 190.24 V，降低約8.14 V；僅在帽沿式均壓帶處，接觸電壓由909.75 V降低至779.6 V，降低約130.15 V；在接觸電壓最高點(diǎn)和帽沿式均壓帶之間，接觸電壓由1 078.52 V降低至1 024.58 V，降低約53.94 V。因此，離帽沿式均壓帶越遠(yuǎn)，帽沿式均壓帶對該處所帶來的均壓效果越不明顯，敷設(shè)時應(yīng)在超標(biāo)區(qū)域就近敷設(shè)帽沿式均壓帶。

圖6 改善后地網(wǎng)場區(qū)接觸電壓二維分布圖Fig.6 Touch voltage distribution of improved grounding grid

2.2 導(dǎo)體埋深對均壓效果的影響

取導(dǎo)體間距、長度、形狀等完全相同的同種帽沿式均壓帶，加設(shè)位置在地網(wǎng)的右上角處，其中1#導(dǎo)體的埋深分別為1 m、1.3 m、1.5 m，2#導(dǎo)體的埋深分別為1.5 m、1.7 m、2 m。加設(shè)均壓帶后場區(qū)內(nèi)該區(qū)域接觸電壓和跨步電壓分別如表3、表4所示。分析表格可知，該區(qū)域的接觸電壓隨導(dǎo)體埋深增加而增加，而跨步電壓與導(dǎo)體埋深的關(guān)系不大。因此，敷設(shè)帽沿式均壓時，可將導(dǎo)體淺埋以達(dá)到更好的均壓效果，但1號導(dǎo)體的埋深不宜高于地下1 m，2號導(dǎo)體的埋深不宜高于地下1.5 m。

2.3 導(dǎo)體間距對均壓效果的影響

在地網(wǎng)的右上角處分別加設(shè)埋深相同，各級導(dǎo)體間距不同的同種帽沿式均壓帶，其中1號導(dǎo)體與主地網(wǎng)導(dǎo)體的間距記為d10，取值分別為1、1.5、2，1號與2號導(dǎo)體的間距記為d12，取值1、1.5、2。

表3 導(dǎo)體埋深變化時降低接觸電壓的效果比較Table 3 Comparison of the effect on touch voltage decrease when the conductor buried depth changes

表4 導(dǎo)體埋深變化時降低跨步電壓的效果比較Table 4 Comparison of the effect on step voltage decrease when the conductor buried depth changes

表5和表6分別為導(dǎo)體間距改變時，帽沿式均壓帶降低接觸電壓和跨步電壓的效果比較。由表5、表6可知，當(dāng)1號、2號導(dǎo)體間距均增加時，接觸電壓和跨步電壓值呈下降趨勢，但接觸電壓下降明顯。1號與主地網(wǎng)導(dǎo)體之間距離增加時，接觸電壓平均下降9.3%，1號與2號導(dǎo)體之間間距增加時接觸電壓則平均降低10.1%，顯然1號與2號導(dǎo)體間距的變化對接觸電壓值的影響更大。這是由于導(dǎo)體間距增加時導(dǎo)體間屏蔽作用減小，使帽沿式均壓帶的散流能力增加，均壓效果也隨之增強(qiáng)。

表5 導(dǎo)體間距改變時降低接觸電壓的效果比較Table 5 Comparison of the effect on touch voltage decrease when the conductor spacing changes

表6 導(dǎo)體間距改變時降低跨步電壓的效果比較Table 6 Comparison of the effect on step voltage decrease when the conductor spacing changes

2.4 導(dǎo)體長度對均壓效果的影響

當(dāng)帽沿式均壓帶的埋深、導(dǎo)體間距都相同時，應(yīng)用導(dǎo)體長度不同的帽沿式均壓帶，分析比較降低場區(qū)內(nèi)該區(qū)域接觸電壓和跨步電壓的效果，如表7所示。

顯然，均壓帶的降壓效果與其導(dǎo)體長度有關(guān)，導(dǎo)體長度越大，接觸電壓和跨步電壓值越小。但導(dǎo)體長度并不是越長越好，應(yīng)綜合考慮地網(wǎng)網(wǎng)格間距、地網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和安全性等因素合理選擇。

表7 導(dǎo)體長度變化時降低接觸電壓、跨步電壓的效果比較Table 7 Comparison of the effect on touch voltage and step voltage decrease when the conductor length changes

2.5 均壓帶形狀對均壓效果的影響

對如圖5所示的四種不同形式的均壓帶，采取相同的導(dǎo)體埋深、間距和長度，計算接地網(wǎng)的接觸電壓和跨步電壓。為了使結(jié)果更明顯，僅將帽沿式均壓帶處作為觀測區(qū)域，該區(qū)域接觸電壓和跨步電壓計算結(jié)果匯總在表8中。

由表8可知，四種帽沿式均壓帶降低跨步電壓的效果相近，但對于接觸電壓來說具有明顯差異：對稱式結(jié)構(gòu)的接觸電壓值低于半邊式結(jié)構(gòu)，八邊形結(jié)構(gòu)的接觸電壓值低于六邊形結(jié)構(gòu)。尤其是加設(shè)對稱式八邊形帽沿式均壓帶時，接觸電壓為779.6 V，較第一次優(yōu)化后該處的接觸電壓909.75 V降低約130.15 V。這說明在1號、2號導(dǎo)體長度相等的情況下，對稱八邊形結(jié)構(gòu)的帽沿式均壓帶降低接觸電壓的效果最好。

地網(wǎng)中加設(shè)一個半邊式六邊形帽沿式均壓帶時所用導(dǎo)體總長度為1 436.3 m，而加設(shè)半邊式八邊形帽沿式均壓帶時導(dǎo)體總長度為1 435.1 m。二者在材料用量方面基本相同，但六邊形帽沿式均壓帶由于導(dǎo)體數(shù)量較少，施工相對方便。選擇時根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、安全性平衡的原則進(jìn)行選擇。

表8 帽沿式均壓帶形狀不同時降低接觸電壓、跨步電壓的效果比較Table 8 Comparison of the effect on touch voltage and step voltage decrease when the shape changes

2.6 小結(jié)

綜上所述，帽沿式均壓帶不能顯著降低接地網(wǎng)的接地電阻，而其均壓效果主要體現(xiàn)在它對接地網(wǎng)局部區(qū)域接觸電壓的降低上。以上研究表明：帽沿式均壓帶的均壓效果與其導(dǎo)體的埋深、間距及長度有關(guān)，導(dǎo)體埋深越淺，間距越大，長度越大，降低接觸電壓的效果越好；帽沿式均壓帶的均壓效果與其形狀有關(guān)，在1號、2號導(dǎo)體長度相等的前提下，對稱八邊形帽沿式均壓帶降低接觸電壓效果最好。

帽沿式均壓帶的降壓范圍大約在8.1～16.7%之間，均壓作用具有一定局限性，并不能大范圍、大幅度地降低接觸電壓，因此不能作為主要均壓措施使用來降低整個地網(wǎng)的接觸電壓水平。

3 地網(wǎng)的最終優(yōu)化方案

以敷設(shè)礫石表面時的接觸電壓和跨步電壓限值為安全值確定該110 kV GIS變電站接地網(wǎng)的最終方案。第一次優(yōu)化后，地網(wǎng)接地阻抗計算值為0.834Ω，最大接觸電壓1198.38V，跨步電壓393.62V。地網(wǎng)內(nèi)部接觸電壓值滿足安全限值要求，接地網(wǎng)邊緣尤其是四角處出現(xiàn)接觸電壓高值點(diǎn)，地網(wǎng)四角處接觸電壓值超標(biāo)594.98 V；整個場區(qū)范圍內(nèi)跨步電壓滿足要求。

由于帽檐式均壓帶均壓作用的局限性，此時單純的添加帽沿式均壓帶并不能使接電壓降低至安全范圍以內(nèi)。因此需要增加地網(wǎng)四角處8根長垂直接地極的長度至20 m，先將地網(wǎng)接觸電壓水平降低至安全值附近，再輔助以帽沿式均壓帶，進(jìn)一步保障意外情況下站內(nèi)人員、設(shè)備的安全。增加四角長垂直接地極的長度后，地網(wǎng)最大接觸電壓為698.08 V，四角處的接觸電壓仍與安全值有94.68 V左右的差距，可在地網(wǎng)四角各放置一個帽沿式均壓帶。其中，1號和2號導(dǎo)體的埋深分別為1 m和2 m，1號導(dǎo)體與接地網(wǎng)的間距為2 m，1號與2號導(dǎo)體間距為2 m。地網(wǎng)四角處水平網(wǎng)格尺寸在6 m左右，因此選擇1號導(dǎo)體長度為2 m，2號導(dǎo)體長度為3 m。經(jīng)計算，加設(shè)對稱六邊形帽沿式均壓帶即可將最高接觸電壓降低至579.8 V，滿足安全限值要求。

最終優(yōu)化方案：優(yōu)化后的地網(wǎng)為上下雙層結(jié)構(gòu)，地網(wǎng)外緣均勻設(shè)置13根長垂直接地極，其中四角圓弧處的8根垂直接地極長20 m，其余5根長10 m，其他節(jié)點(diǎn)處均為2.5 m短垂直接地極。地網(wǎng)外緣四角處接觸電壓偏高區(qū)域敷設(shè)帽沿式均壓帶，站內(nèi)人行道及外緣接觸電壓偏高區(qū)域敷設(shè)礫石等高阻層。優(yōu)化后地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7所示。優(yōu)化后，經(jīng)CDEGS仿真計算得到地網(wǎng)最大接觸電壓為579.8 V，整個地網(wǎng)場區(qū)范圍內(nèi)包括四角處的接觸電壓均達(dá)到603.4 V以下。變電站接地電阻雖然仍在0.833 Ω，但其接觸電壓和跨步電壓都在安全范圍以內(nèi)，達(dá)到了提高接地網(wǎng)安全性的目的。

圖7 優(yōu)化后接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of the improved grounding grid

4 結(jié)論

通過模擬計算和分析，并結(jié)合工程實(shí)例驗(yàn)證，得出如下結(jié)論。

1）帽沿式均壓帶不能降低地網(wǎng)接地電阻。其均壓作用具有一定的局限性，工頻接地故障情況下，其均壓作用主要體現(xiàn)在對接觸電壓的降低上，但只能降低地網(wǎng)的局部接觸電壓。在對該110 kV GIS變電站地網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，帽沿式均壓帶降壓幅度8.1%～16.7%之間，幅度較小，因此接觸電壓高于安全值16.7%以上時，帽沿式均壓帶不宜單獨(dú)作為一種均壓措施來使用，需要與其他降阻、均壓方式配合使用。

2）帽沿式均壓帶的均壓效果與導(dǎo)體埋深、間距、長度及形狀有關(guān)：導(dǎo)體埋深、間距和長度越大降低接觸電壓的效果越好；在1號、2號導(dǎo)體長度相等的前提下，對稱式、八邊形帽沿式均壓帶降低接觸電壓效果最好。

3）針對單相接地故障時接觸電壓水平偏高的問題，可采用長垂直接地極、雙層接地網(wǎng)、敷設(shè)帽沿式均壓帶、敷設(shè)絕緣地面等措施，或?qū)追N措施結(jié)合使用。

4）對于該110 kV GIS變電站接地網(wǎng)局部接觸電壓超標(biāo)的問題，有針對性地提出在超標(biāo)區(qū)域增加長垂直接地極長度，加設(shè)帽沿式均壓帶等措施，整改后接地網(wǎng)安全性顯著提高，達(dá)到了地網(wǎng)安全性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝帥.高土壤電阻率地區(qū)牽引變電所降低接地電阻的措施[J].電瓷避雷器，2015（2）：124-127.HAO Shuai.Discussion on Measures to Reduce the Grounding Resistance of Traction Substation in High Soil Resistivity Areas[J].Insulators and Surge Arresters，2015（2）：124-127.

[2]GB/T50065-2011，交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2011.GB/T50065-2011，Code for Design of Ac Electrical In?stallations Earthing[S].Beijing：China Planning Press，2011.

[3]曾嶸，何金良，等.變電站接地系統(tǒng)中垂直接地極作用分析[J].中國電力，2000，33（5）：62-65.ZENG Rong，HE Jin-liang，etal.Analysis on the Design of Short Vertical Grounding Rods Using-Numerical Algo?rithm[J].Electric Power，2000，33（5）：62-65.

[4]何金良，曾嶸，高延慶，等.長垂直接地極改善接地網(wǎng)電氣性能的作用[J].高電壓技術(shù)，2000，26（1）：51-53.HE Jin-liang，ZWNG Rong，GAO Yan-qing，etal.Effects of Long Vertical Grounding Electrodes on Improving Elec?tical Property of Grounding Grid[J].High Voltage Engi?neering，2000，26（1）：51-53.

[5]李謙，張波.接地網(wǎng)設(shè)計理念及其工程實(shí)踐[J].中國電力，2014，47（11）：40-45.LI Qian，ZHANG Bo.Design and Engineering Practice of Substation Grounding[J].Electric Power，2014，47（11）：40-45.

[6]沈揚(yáng).變電站接地均壓研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.SHEN Yang.The Equalization Potential Research to the Transformer Substation Grounding[D].Hangzhou：Zhejiang University，2008.

[7]李謙.電力系統(tǒng)接地網(wǎng)特性參數(shù)測量與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2013.LI Qian.Measurement and Application of Characteristic Parameters of Grounding Grid in Power System[M].Bei?jing：China Electric Power Press，2013.

[8]李謙.發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)安全性狀態(tài)評估[M].中國電力出版社，2013.LI Qian.Safety State Evaluation of Grounding Grid in Pow?er Plant and Substation[M].China Electric Power Press，2013.

[9]宋景博，潘文霞，王冰，等.考慮接觸電壓的風(fēng)電機(jī)組接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計[J].電瓷避雷器，2013（6）：56-60.SONG Jing-bo，PAN Wen-xia，WANG Bing，etal.Opti?mization Design of Wind Turbine Grounding Grid Consid?ering Tough Voltage[J].Insulators and Surge Arresters，2013（6）：56-60.

[10]張波，何金良，曾嶸.電力系統(tǒng)接地技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].高電壓技術(shù)，2015，41（8）：2569-2582.ZHANG Bo，HE Jin-liang，ZENG Rong.State of Art and Prospect of Grounding Technology in Power System[J].In?sulators and Surge Arresters，2015，41（8）：2569-2582.

[11]宋雅楠，王林，黃帥，等.500kV變電站局部接地改造[J].電瓷避雷器，2016（2）：90-93.SONG Ya-nan，WANG Lin，HUAGN Shuai，etal.Im?provement of Local Grounding in 500kV Substation[J].In?sulators and Surge Arresters，2016（2）：90-93.

Applications of Bongrace Type Uniform Voltage Band in Optimal Design of Grounding Grid

Lü Fangcheng，JIA Lili，WANG Ping
（Hebei Provincial Key Laboratory of Power Transmission Equipment Security Defense,North China Electric Power University,Baoding 071003,China）

Aiming at problem of high step voltage and touch voltage in equipment area of substation located in the region with high soil resistivity,the optimal design of a 110 kV GIS substation grounding grid is carried out based on grounding analysis software CDEGS.By simulation calculation,it is proposed to use double-decked horizontal grounding grid in high soil resistivity area,and to use long vertical grounding electrodes to reduce grounding resistance.In order to reduce the voltage level,bongrace type uniform voltage band is needed at the areas of high touch voltage.In addition,the dependence of grading effect on buried depth,conductor spacing,conductor length,and shape is analyzed by comparing of touch voltage before and after laying the bongrace type uniform voltage band.Through analysis of the calcula?tion results,a reasonable method to choose and install the bongrace type uniform voltage band is proposed and an optimal design scheme of grounding grid of GIS substation is provided.

bongrace type uniform voltage band；local voltage equalization；touch voltage；ground?ing grid

10.16188/j.isa.1003-8337.2017.05.005

2016-06-03

律方成（1963—），男，碩士，主要從事電氣設(shè)備絕緣機(jī)制，電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷等方面研究。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（編號：2014MS90）。