《接地装置电气参数数值计算技术导则》

pICSDL/TXXXXX—202X

中华人民共和国行业标准

/T—X

接地装置电气参数数值计算技术导则

（征求意见稿）

--发布--实施

发布

I

II

DL/TXXXXX—202X

目  次

前言..............................................................................................................................................错误！未定义书签。

1范围..........................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................................................................................................1

3术语和定义..............................................................................................................................................................1

4数值计算内容和流程..............................................................................................................................................3

4.1数值计算基本内容.......................................................................................................................................3

4.2接地装置电气参数数值计算基本流程.......................................................................................................4

5数值计算基本条件..................................................................................................................................................4

5.1基础资料.......................................................................................................................................................4

5.2数值计算程序或软件...................................................................................................................................5

6土壤结构建模..........................................................................................................................................................5

7接地装置建模..........................................................................................................................................................5

7.1接地装置导体模拟.......................................................................................................................................5

7.2降阻单元模拟...............................................................................................................................................6

8计算模型校验..........................................................................................................................................................6

9工频接地装置入地电流计算..................................................................................................................................6

10接地装置电气参数计算........................................................................................................................................6

10.1接地阻抗.....................................................................................................................................................7

10.2交流接地装置电气参数.............................................................................................................................7

10.3避雷针和杆塔接地装置电气参数.............................................................................................................7

10.4直流接地极电气参数.................................................................................................................................7

附录A（资料性附录）现场试验的要求................................................................................................................9

附录B（资料性附录）土壤分层结构反演方法..................................................................................................10

B.1土壤分层结构反演流程............................................................................................................................10

B.2案例1..........................................................................................................................................................11

B.2案例2.........................................................................................................................................................12

附录C（资料性附录）考虑变压器环流因素的入地短路故障电流计算..........................................................15

III

DL/TXXXXX—202X

接地装置电气参数数值计算技术导则

1范围

本文件规定了接地装置电气参数数值计算的一般原则、技术要求、计算方法、项目、流程、准确性评

估方法等。

本文件适用于电力系统交直流接地装置的电气参数数值计算，指导接地装置的设计、施工安装、验收

评价，以及运行接地装置的状态评估。

通信、石油化工、铁路、建筑等行业接地装置电气参数计算可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T50065交流电气装置的接地设计规范

DL/T475接地装置特性参数测量导则

DL/T596电力设备预防性试验规程

DL/T1680大型接地网状态评估技术导则

DL/T5224高压直流输电大地返回系统设计技术规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

接地装置earthconnection

由系统、装置或设备的接地组成的接地系统中，埋在地中的接地导体（线）和接地极的总和。一般为

由大小不同的网状水平接地体与垂直接地极组成的网格状结构，称为接地网。

[来源：GB/T50065—2011,2.0.9]

3.2

接地网earth-electrodenetwork

接地系统的组成部分，仅包括接地极及其相互连接部分。

[来源：GB/T50065—2011,2.0.10]

3.3

直流接地极direct-current（DC）groundingelectrode

可持续地为直流系统传递直流电流的接地装置，由若干组接地导体和活性填充材料组成。放置在陆地

上的接地极，被称为陆地电极；放置在海水或海岸的接地极，被称为海洋或海岸电极。

[来源：DL/T5224—2014,2.1.2]

3.4

接地装置电气参数groundinggridcharacteristicparameters

1

主要指接地装置的接地阻抗、地电位升、网内电位差、跨步电位差和接触电位差等，其中，地电位升、

网内电位差、跨步电位差和接触电位差为决定接地装置安全性的指标参数。

3.5

接地阻抗groundimpedance

接地装置对远方电位零点的阻抗，数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差，与通过接地装置流

入地中的电流的比值。视场合不同，分为工频接地阻抗和冲击接地阻抗，其中大型接地网采用工频接地阻

抗，杆塔接地网则采用工频和冲击接地阻抗。除特别说明，本文件均指工频接地阻抗。

[来源：DL/T1680—2016,3.7]

3.6

地电位升groundingpotentialrise

电流（包括系统接地故障电流、直流接地极入地电流和雷电流，下同）经接地装置流入大地时，接地

装置导体相对参考地（零电位点）的电位升高。

3.7

网内电位差groundinggridpotentialdifferences

接地网上不同两点之间存在的电位差，常考核设备场区最大电位差。

3.8

跨步电位差steppotentialdifference

地面上水平距离为1.0m的人体两脚接触地面两点间的电位差。（分直流和交流，核实条款）

[来源：GB/T50065—2011,2.0.19]

3.9

接触电位差touchpotentialdifference

人体两脚站在地面离设备水平距离为1.0m处与人手接触设备外壳、构架或墙壁离地面垂直距离2.0m

处的两点间的电位差。

[来源：GB/T50065—2011,2.0.17]

3.10

故障短路电流earthfaultcurrent

系统发生短路故障时，由系统提供的故障电流。为严格起见，一般考虑系统最大运行方式下的最大故

障短路电流。

[来源：DL/T1680—2016,3.11]

3.11

地线分流groundwireshunting

系统发生接地短路故障时，从地线（包括普通避雷线和OPGW光纤地线，以及两端接地的电力电缆金

属外护层）向外流出的故障电流，这部分电流将导致接地装置实际散流的故障电流减少。

[来源：DL/T1680—2016,3.12]

3.12

入地故障短路电流gridcurrent

系统发生接地短路故障时，由系统提供的故障短路电流中，考虑地线分流后，实际经接地网泄放的故

障短路电流部分。为严格起见，一般考虑系统最大运行方式下的最大入地故障短路电流。

2

DL/TXXXXX—202X

[来源：DL/T1680—2016,3.14]

3.13

接地网分流系数currentdivisionfactorofgroundinggrid

通过接地网泄放的入地故障电流与总故障短路电流之间的比值。

[来源：DL/T1680—2016,3.13]

3.14

接地故障电流持续时间continuoustimeofgroundfaultcurrent

接地故障出现起直至其终止的全部时间。为严格起见，考虑一级后备保护（主保护失灵）动作的时限。

[来源：DL/T1680—2016,3.15]

3.15

中性点回流circulatingtransformerneutralcurrent

系统发生接地短路故障时，从故障点经过接地网流回主变中性点的电流，也可称为中性点环流或中性

点入地电流。

[来源：DL/T1680—2016,3.16]

3.16

直流接地极额定电流ratedcurrentofdirect-current（DC）groundingelectrode

直流系统单极大地返回方式运行时，额定功率下的工作电流。

[来源：DL/T5224—2014,2.1.14]

3.17

直流接地极最大过负荷电流maximumoverloadcurrentofdirect-current（DC）groundingelectrode

直流系统单极大地返回方式运行时，换流阀可连续输送能量的最大过负荷工作电流。

[来源：DL/T5224—2014,2.1.15]

3.18

直流接地极转移电位transferpotentialofdirect-current（DC）groundingelectrode

当直流接地极运行时，人站在接地极附近地面触摸远方引入导体，或人站在远处地面触摸极址附近引

出的接地导体所承受的接触电位差。

[来源：DL/T5224—2014,2.1.29]

4数值计算内容和流程

4.1数值计算基本内容

4.1.1交流接地装置

a）土壤结构建模；

b）接地装置建模；

c）接地阻抗计算；

d）地线分流和入地故障电流计算；

e）工频接地故障时接地装置导体电位分布计算；

f）工频接地故障时接地装置跨步电位差和接触电位差分布计算；

g）雷电冲击下接地装置导体电位分布计算（必要时）；

3

h）雷电冲击下接地装置跨步电位差分布计算（必要时）。

4.1.2直流接地极

a）土壤结构建模；

b）直流接地极建模；

c）接地电阻计算；

d）溢流密度计算；

e）导流电缆分流系数计算；

f）单极大地运行状态下跨步电位差分布计算；

g）单极大地运行状态下接触电位差分布计算；

h）单极大地运行状态下转移电位计算。

4.2接地装置电气参数数值计算基本流程

4.2.1接地装置电气参数数值计算基本流程分为资料准备、现场试验、土壤结构建模、接地装置建模、计

算模型校验、入地电流计算、接地装置电气参数计算等，以交流接地装置为例，电气参数数值计算基本流

程见DL/T1680—2016的附录图E.1。

4.2.2对于设计接地装置，现场试验即为土壤电阻率测量；对于运行接地装置，现场试验包括土壤电阻率

测量和接地装置电气参数测量，现场试验的要求详见附录A。

4.2.3对于运行接地装置，需要根据现场试验结果，对计算模型进行校验，才能进行接地装置电气参数计

算。

5数值计算基本条件

5.1基础资料

5.1.1接地装置电气参数数值计算的基础资料包括接地装置图纸、视在土壤电阻率测量数据、架空线路（包

括杆塔）和电缆相关参数、系统最大接地短路电流（或直流入地电流、雷电流波形和幅值）。

5.1.2新建接地装置采用设计图纸，运行接地装置应采用竣工图纸，或最近一次改造（扩建）后的图纸。

5.1.3计算交流接地装置接地阻抗或直流接地极接地电阻时，只需要接地装置图纸和视在土壤电阻率测量

数据。

5.1.4发电厂、变电站架空线路（包括杆塔）和电缆相关参数，包括：

a）架空出线回路数量、长度和档距；

b）导线和地线型号；

c）杆塔数量、型式、几何尺寸和接地电阻；

d）出线电缆长度和型号；

e）对侧变电站的接地阻抗。

5.1.5考虑各种工况，取最大接地短路电流。

5.1.6发电厂、变电站最大接地短路电流宜取最大单相接地短路电流，其中，运行发电厂、变电站由调度

部门根据年度或远景规划系统最大运行方式计算得到，新建发电厂、变电站则由设计部门提供（考虑远景

规划）。

5.1.7通过直流系统设计资料或者以往直流系统运行统计情况，获得直流接地极额定电流和最大过负荷电

流等参数。

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DL/TXXXXX—202X

5.1.8对于直流接地极，应考虑极址2km范围内跨接在地面的或者埋设于地下的长导体，如220V配电系

统中性线接地情况、农村通讯光缆钢丝拉绳、农村果园金属围栏或者蔬菜大棚金属构架等。

5.2数值计算程序或软件

5.2.1数值计算软件应以多层土壤的电磁场理论为基础，包含土壤电阻率分析和土壤结构反演、故障电流

分布计算、地网导体电位分布和地表电位分布计算等基本功能单元。

5.2.2土壤结构分析模块应具备建立多层土壤分层模型功能，根据测量得到的不同极间距的视在土壤电阻

率数据，反演得到包含土壤分层数、各层的厚度和电阻率数据的土壤结构模型，土壤分层结构反演方法详

见附录B。

5.2.3故障电流分流模块应具备考虑地网电位不均匀特性，采用电路方法或电磁场数值计算方法，或场-

路结合的方法，计算架空地线、屏蔽线、电缆金属外护层和埋设导体等对接地故障电流分流的功能，得到

通过接地网入地短路故障电流的分布。

6土壤结构建模

6.1土壤结构模型有均匀土壤模型、分层（水平或垂直）模型和任意不同成分的分块复合结构土壤模型等，

应根据地形地貌特点，应采用合理的模型等效土壤结构和建模范围，以满足接地装置电气参数计算准确性

的要求。

6.2对于平原或地形较为平缓的区域，可选择均匀土壤模型和水平多层模型，以后者较为常见，典型案例

见附录B的案例1。

6.3对于背山面田，或有河、湖、海等较大面积水域，可考虑选用水平和垂直复合结构土壤模型、海岸大

陆架倾角土壤模型和高台土壤模型。

6.4对于复杂的地形地貌，如山区、水电站等，可选择任意不同成分的分块复合结构土壤模型，典型案例

见附录B的案例2。

6.5土壤建模范围的选择应考虑计算电流的散流范围和直流电流的穿透深度，交流接地装置应至少大于接

地装置的最大尺寸，直流接地极应大于20km。

6.6确定土壤结构模型后，输入实测得到的视在土壤电阻率数据，计算得到等效土壤结构（或土壤块）参

数，包括土壤层数、每层土壤厚度和等效土壤电阻率等。

6.7土壤模型反演结果获得的视在电阻率曲线与视在土壤电阻率测量值的均方根误差宜小于10%

7接地装置建模

7.1接地装置导体模拟

7.1.1接地装置的导体可等效为圆柱体，通过电导率（电阻率）和导磁率来描述接地体材料属性；可也采

用有限元法精确计算等效导体尺寸及电气特性。

7.1.2如果采用圆柱体模拟，扁钢（铜）和角钢等非圆柱体导体可采用“橡皮筋方法”得到等效圆柱体半

径，即认为等效半径为与将橡皮筋绕过该导体所形成的多边形的周长具有相同周长的圆的半径。

7.1.3两层金属导体（如铜覆钢）可用等效单金属导体进行模拟。

7.1.4直流接地极建模时，应充分考虑导流电缆连接至接地极馈电棒的不同位置，连接点位置影响馈电棒

整体电流分布和导流电缆电流均匀性。

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7.1.5通过设计资料或借鉴以往直流工程接地极设计参数，选取接地极馈电棒尺寸、布置形状、导流电缆

接入馈电棒位置、焦炭截面和形状、埋设深度，以及有效导电长度等，模拟直流接地极本体参数。

7.2降阻单元模拟

7.2.1接地深井灌注降阻剂、深水井接地极、缓释型离子接地装置（电解离子接地极）、接地模块和深井

爆破致裂加压力灌注降阻剂等降阻单元可采用接地导体外敷涂层模拟。

7.2.2涂层参数包含涂层厚度和等效土壤电阻率，宜根据现场实测单个独立降阻单元（如接地深井）的接

地电阻后通过计算反推确定。

7.2.3直流接地极导体周边的回填焦炭可作为导体涂层，可也作为分块土壤进行模拟。

8计算模型校验

8.1对于运行的交流接地装置，在电气参数数值计算之前，应对所建立的计算模型进行校验，以确保电气

参数计算的准确性。

8.2对于新建交流接地装置，也可采用局部施工完毕的接地装置或者降阻单元（如接地深井）的接地阻抗

阶段测试结果来对计算模型进行校验。

8.3在土壤结构建模和接地装置建模的基础上，输入现场接地阻抗测试的布线路径，以及架空地线和金属

外护层两端接地的电力电缆路径，向接地装置注入测试电流值，计算电流注入点与电压极的电位差。

8.4比较电位差计算值与实测值，如果两者偏差在20%以内，说明土壤结构建模和接地装置建模满足接地

装置电气参数计算的要求。

8.5如果上述偏差大于20%，应检查并确认接地装置图纸为竣工图或后期扩建（改造）的最新图纸，并在

接地装置建模准确的基础上，通过微调土壤结构模型，直至上述偏差满足要求。

9工频接地装置入地电流计算

9.1对于运行交流接地装置，应根据调度部门提供的年度最大运行方式下，不同设备场区接地故障时每条

线路和接地变压器提供的短路电流，进行故障电流分布计算。

9.2对于新建交流接地装置，可采用设计部门提供的远景短路电流进行故障电流分布计算，也可根据对侧

发电厂、变电站变压器最大容量和参数，以及线路参数和长度，估算故障时每条线路提供的短路电流。

9.3应考虑发电厂、变电站不同电压等级场区，分别计算厂站内部短路时的短路电流分布，以反映最严苛

工况。

9.4地线的分流应考虑发电厂、变电站线路架空避雷线（普通地线和OPGW光纤地线）和两端接地的电

力电缆金属外护层对短路电流的分流。

9.5可采用将沿电缆外护层铠装半径的圆周均匀分布、剖分足够细的“架空地线”来模拟外护层，计算两

端接地的电缆金属外护层的分流；如果需要更高的计算精度，宜使用电磁场理论模型。

9.6计算得到不同电压等级设备场区接地故障时的地线分流向量后，经过向量求和，得到入地电流向量。

9.7应考虑接地运行变压器中性点引起环流的因素，计算变压器中性点回流，计算方法详见附录D。

9.8入地电流采用多点激励方式，将接地故障点的入地电流向量和接地变压器中性点回流向量，作为工频

接地故障下地电位升的输入计算条件。

10接地装置电气参数计算

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10.1接地阻抗

10.1.1工频接地阻抗

10.1.1.1在接地装置模型的几何中心区域（宜取变压器场区），向接地装置注入单位工频交流电流，计

算接地装置相对零电位点的电位升，即为接地阻抗。

10.1.1.2接地阻抗的实部为阻性分量，即接地电阻；虚部为感性分量，即接地装置的固有电感。

10.1.2冲击接地阻抗

10.1.2.1冲击接地阻抗主要针对线路杆塔接地装置；发电厂、变电站接地装置不考虑冲击接地阻抗，而

应关注暂态地电位升的分布。

10.1.2.2向杆塔接地装置注入雷电冲击电流，计算接地装置相对零电位点的电位升，将地电位升峰值与

冲击电流波峰值相除，即得到杆塔接地装置（包括地面以上的塔身）的冲击接地阻抗。

10.1.3直流接地极接地电阻

10.1.3.1向直流接地极注入单位直流电流，计算接地极馈电棒注流点相对零电位点的电位升，即为直流

极接地电阻。

10.2交流接地装置电气参数

10.2.1根据土壤结构模型、接地装置模型和入地电流，计算接地装置地电位升、跨步电位差和接触电位

差的分布。

10.2.2应选取发电厂、变电站不同电压等级设备场区的多个故障点，以及变压器各侧；为减少工作量，

且严格起见，可选取靠近接地网边缘的设备场区故障点，以反映最严重的情形。

10.2.3根据地电位升分布，读取所关注的设备场区网内电位差；为严格起见，可取发电厂、变电站内设

备场区最大网内电位差。

10.2.4对于GIS站，宜计算站内故障情况下GIS设备附近的地电位分布，以及外壳与邻近地面的电位差，

确保人的两手触摸金属外壳的两个不同点时安全。

10.2.5计算跨步电位差和接触电位差时，因定义覆盖整个接地网场区（包括外扩部分）的地表面作为观

测面，对于含有延长接地导体或斜井的接地网，观测面应至少包含延长接地体2～3m的范围。

10.2.6跨步电位差应重点关注接地网边缘和接地网延长线、接地斜井等区域；接触电位差则应关注距离

接地网边缘3～5m的站内设备场区。

10.2.7对网内电位差、跨步电位差或接触电位差偏高的局部接地网，当采用局部加密网格、不等间距网

格和电缆沟并铺接地铜排等均压优化设计时，并宜通过数值计算论证所采取措施的效果。

10.3避雷针和杆塔接地装置电气参数

10.3.1雷直击发电厂、变电站避雷针时，雷电流散流范围较小，为节省计算时间，同时保证一定的精确

度，除了雷电流注入点附近的接地网之外，可对其余的接地网结构进行适当简化。

10.3.2发电厂、变电站接地网结构模型应包括地面以上的避雷针；杆塔接地装置模型也应根据杆塔设计

图纸，对杆塔电阻和电感等参数进行等效模拟。

10.3.3计算发电厂、变电站避雷针附近二次电缆沟的地电位升，以评价对二次系统运行的影响。

10.3.4计算雷电流在杆塔接地装置延长接地线上的电流分布，以评价延长接地线的长度利用率。

10.4直流接地极电气参数

10.4.1对于单个接地极，长期入地电流一般取最大过负荷电流；对于共用接地极，最大过负荷电流应根

据系统运行条件确定。

7

10.4.2根据极址土壤结构模型、直流接地极结构模型、回填焦炭和直流最大过负荷电流，计算单极大地

运行状态下直流接地极的接地电阻、直流接地极地电位升、场区跨步电位差、转移电势、溢流密度、水中

电位梯度等。

10.4.3整个直流接地极场区跨步电位差分布应关注馈电元件上方地面附近、低洼处、沟渠附近和局部土

壤电阻率突变的地方。

10.4.4接触电位差分布不仅应关注整个直流接地极极址区域，尤其是操作刀闸手柄和其它人可触及的部

位，还应关注极址附近（2km范围内），尤其是接地极线路杆塔的接触电位差。

10.4.5转移电势应关注穿越极址区域的金属导体，极址附近的金属导体。根据极址附近金属导体的分布

情况，计算极址2km范围的长金属导体的转移电势。最大转移电势应满足DL/T5224-20145和GB3805-2008

的安全限值要求。

10.4.6可通过数值计算软件得到馈电棒表面和填充焦炭表面的溢流密度，最大溢流密度应满足DL/T5224

—2014规定的电渗透要求。

10.4.7计算最大过负荷电流下每一根电缆的电流，其中最大的电流应不大于电缆的长期载流允许值，且

流过电缆的最大过负荷电流应不大于电缆短时过负荷载流允许值，并留有一定的裕度。

8

DL/TXXXXX—202X

附录A

（资料性附录）

现场试验的要求

A.1现场试验包括站址视在土壤电阻率测试和接地装置电气参数测试，前者为数值计算提供基础数据，后

者包括接地阻抗、地线分流、跨步电位差和接触电位差等参数测试，用于校验运行接地装置计算模型。

A.2接地装置注入电流在土壤中的穿透深度与电流频率密切相关，应在土壤干燥条件下，采用四极法、大

地电磁法（MT）或者两者结合，测量得到至少包含10个极间距的一组站址视在土壤电阻率，土壤电阻率测

量的边界条件是测量深度和测量范围，如表A.1所示。

表A.1站址视在土壤电阻率测量

序号电流接地装置测量方法测量最大深度测量范围

四极法500m及以下站址周围2km区域

发电厂、变电站和

1工频电流四极法和大地电磁法结合500m～1000m交界区站址周围2km区域

换流站（交流部分）

大地电磁法1000m及以上站址周围500m区域

2雷电流线路杆塔四极法200m及以下杆塔塔址周围400m区域

直流接地极和

3直流电流大地电磁法20km接地极极址周围1km区域

换流站（直流部分）

A.3四极法宜分为长、中、短极间距分别测试，最大极间距宜大于或等于接地网尺寸（取最大等效对角线），

至少应大于接地网尺寸的2/3。

A.4在站内或直流接地极极址进行数组短极间距（10cm以下）的四极法测量，得到表层土壤电阻率，用

于计算跨步电位差和接触电位差的安全限值。

A.5在具备布线路径条件的场合，应釆用四极法进行测量；为避免长极间距测量时并行的电压和电流引线

间互感的影响，应采用交变直流的电流源进行测量；四极法测量注意事项详见DL/T475—2017第10章和

DL/T1680—2016附录B。

A.6在地形地貌复杂，或者接地网尺寸较大（如发电厂、变电站超大型接地网），布线路径较难满足的场

合（通常最大极间距大于500m），宜采用大地电磁法与四极法结合，短极间距测量采用四极法以获得较高

的精度，长极间距测量采用大地电磁法测量。

A.7直流接地极极址的视在土壤电阻率应采用大地电磁法测量，以保证深部土壤电气特性的测量精度，并

采用四极法准确测量直流极附近的回填土壤特性。

A.8直流接地极接地电阻测试应在停运后进行，变电站和杆塔工频接地阻抗测试可在运行状态下进行，且

不应在雨中或者雨后立即进行，发电厂、变电站接地网电气参数测量注意事项详见DL/T475—2017第6章和

DL/T1680—2016附录C。

9

附录B

（资料性附录）

土壤分层结构反演方法

B.1土壤分层结构反演流程

a）通过四极法（分为温纳等距法和四极不等距法，常用前者）和大地电磁法，在发电厂、变电站或直

流接地极站址测量得到一组不同极间距的视在土壤电阻率测数据，如表B.1所示（以温纳四极法为例）。

b）以极短间距开始，旨在尽可能确定表层土壤电阻率，从而确定合理的接触和跨步电压安全限值；以

长间距结束，一般原则最大测量间距至少等于接地系统对角线的尺寸，旨在确定深层土壤结构，以精确计

算接地系统的接地阻抗。

表B.1站址视在土壤电阻率测试结果推荐模板（温纳四极法）

极间距a（m）电流极间注入电流I（mA）电压极间电位差U（mV）视在土壤电阻率（Ω·m）

0.5

0.7

1

短间距测

2

量

3

5

7

10

20

中间距测

30

量

50

70

100

150

200

250

长间距测300

量350

400

500

600

700

c）根据发电厂、变电站或直流接地极站址的地形地貌特点，选择合理的土壤结构等效模型。对处于设

计阶段的接地网，需要考虑埋入地网土壤回填后，土壤结构的变化，有条件的情况下建议复测土壤电阻率；

对已有接地网，进行土壤电阻率测量时，需要考虑地下金属结构对于土壤电阻率测量的影响。

d）确定土壤模型后，输入实测得到一组不同极间距的视在土壤电阻率测试数据，计算得到土壤电阻率

10

DL/TXXXXX—202X

随测量极间距变化的曲线，通过优化处理，反演得到站址等效分层土壤结构模型，包括土壤层数、每层土

壤厚度和等效土壤电阻率，以及误差情况。可以通过强制有限分层层数来控制反演误差。

e）对于存在冻土地区的接地网，需要考虑土壤电阻率一年四季的变化，基于夏季土壤结构反演秋冬季

节的电气等效土壤结构，从而进一步校正接地系统的安全性。

f）对于已有接地网，可基于接地阻抗的测试数据进一步校正土壤结构的准确性。

B.2案例1

某110kV变电站，对角线长度200m，土壤电阻率测试数据如表B.2所示，反演得到的站址土壤水平分

层结构如表B.3和图B.1所示，可以看出，土壤分层结构明显，深层土壤电阻率较高，总体土壤条件较差。

表B.2某110kV变电站站址视在土壤电阻率测试结果

测量区域极间距（m）视在土壤电阻率（Ω·m）

0.211.5

0.312.1

0.516.1

0.721.6

130.6

256.7

变电站地网

5127.7

所在区域

10234.5

20356.1

50401.5

70396.1

100444.1

200665.1

表B.3某110kV变电站水平土壤分层结构繁衍结果

序号层序土壤电阻率（Ω·m）厚度（m）

1第一层（顶层）10.800.50

2第二层1543.8297.838

3第三层181.221333.10256

4第四层（底层）1133.827无限

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图B.1某变电站站址土壤水平分层结构模型示意图

B.2案例2

具有水中接地网、厂房接地网、大坝接地网和边坡接地网的综合接地网（典型入水电站），土壤呈现

复杂的有限体积多介质混合土壤结构，可在某种分层中嵌入一定范围的特殊复合结构土壤模型，通过设置

分块土壤个数及定义各小分块土壤电阻率，输入顶点坐标对每块土壤区域进行界定，以此来编辑混合土壤

结构。

某水电厂属引水发电型水电站，从厂房后面高坡上水库通过两根管道引水道厂房后进入尾水河流，人

工接地网主要由主厂房地网、500kV开关站地网、主控楼地网、220kV开关站地网、小水电地网和尾水地

网构成，地网面积约为500m×100m。

采用交变直流土壤分析仪在沿河岸进厂公路不同间距的视在土壤电阻率测量结果如表B.4所示。

表B.4某水电厂站址视在土壤电阻率测试结果

测量区域极间距（m）信号电压（mV）注入电流（mA）视在土壤电阻率（Ω·m）

1.072.531.16392.2

1.556.761.25426.6

377.5624.05360.6

554.95112.18141.8

沿河进厂1049.66149.4863.1

道路1548.463188.0824.3

2544.81369.75100.9

5047.69324.74605.7

10046.18038.53753.0

15045.93274.47581.3

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DL/TXXXXX—202X

测量区域极间距（m）信号电压（mV）注入电流（mA）视在土壤电阻率（Ω·m）

20028.629151.04238.2

25013.475136.8154.7

30011.975150.11150.4

对于有水网、厂房接地网和边坡地网的诸如山区水电站大坝、海边电厂等综合接地网，往往呈现复杂

的有限体积混合土壤结构，存在多介质有限块土壤分布，对于这种有特殊要求的，在某种分层中嵌入一定

范围的特殊土壤结构情形，可选择图B.2所示的任意不同成分的复合结构土壤模型，可以任意设置分块土

壤个数，及该块土壤电阻率，编辑混合土壤结构，定义各小分块土壤电阻率，每块土壤区域大小通过8个

顶点坐标确定。

图B.2典型水电站站址多介质土壤结构示意图

本案例的水电厂接地网拓扑结构如图B.3所示，图中网格为不同高程的接地网结构，其中A为主控楼、

220kVGIS和升压站接地网（最右侧），B为500kVGIS和主厂房接地网，C为尾水地网，根据水电厂所处

的地质条件，共设置3个立体土壤区域分块，参考表B.3所示的实测视在土壤电阻率，定义A块内部视在

土壤电阻率为平均值500Ω·m，定义B块为内部视在土壤电阻率取平均值为300Ω·m，C块为尾水，可定义

数公里乃至十余公里，取河水平均电阻率为25Ω·m。

通过定义各小分块土壤电阻率，编辑混合土壤结构，有限体积混合土壤分块模型的建立，对较为准确

模拟大型水电站立体接地系统的土壤结构起到有效作用。

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