時間:2023-05-30 09:47:05
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇接地電阻測試,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1、工作原理為由機內DC/AC變換器將直流變為交流的低頻恒流,經過輔助接地極C和被測物E組成回路,被測物上產生交流壓降,經輔助接地極P送入交流放大器放大,再經過檢測送入表頭顯示。借助倍率開關可得到三個不同的量限:0~2Ω、0~20Ω、0~200Ω。
2、接地電阻測試儀是摒棄了傳統的人工手搖發電工作方式,采用先進的大規模集成電路,應用DC/AC變換技術將三端鈕、四端鈕測量方式合并為一種機型的新型數字接地電阻測試儀。適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導體電阻值;本表還可測量土壤電阻率及地電壓。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:起重機 接地電阻 檢測
前言
隨著起重機行業趨勢的發展,保證其質量以及安全運行是必然的。衡量接地裝置好壞的主要技術參數就是接地電阻的大小,如何準確地測量出接地電阻的數值就顯的尤其重要。對于起重機而言,接地裝置的應用也是較為普遍的。為了確保其安全性能,加強接地電阻的檢測是十分有必要的,這樣可確保設備及操作者的安全。因此,接地電阻的檢測如何做到安全可靠、方法先進是擺在我們面前的一項重要任務。
1、接地電阻的概念
通常接地電阻就是指表征工頻電流或沖擊電流通過接地極向周圍大地流散的能力。接地電阻越小,流散越快。由于接地電阻不能用從接地極到大地某點的電阻來表達,因此我們不能用日常的歐姆表測定接地電阻。
2、國家關于起重機械接地保護的相關規定
起重機械設備特別是橋式起重機具有功率大、電流大、電壓高的特點,一旦出現單一漏電情況,就會危及操作人員的生命安全,因此,規范、安全、可靠的接地保護裝置十分重要,對衡定接地保護裝置接地電阻的定期檢測必不可少。對此,國家的法令法規都有明確規定。
起重機械接地要進行以下檢查,必要時用儀表測量:①檢查用整體金屬結構做接地干線時,金屬結構的連接是否有非焊接處,是否采用另設接地干線或者跨接線的處理;②檢查起重機械上所有電氣設備正常不帶電的金屬外殼、變壓器鐵芯及其金屬隔離層、穿線金屬管槽、電纜金屬護層等是否與金屬結構間有可靠的接地連接。
3、現場檢測經常發現的問題
3.1無接地裝置
一些現場工作人員安全意識淡薄,安全法規學習不到位,認為接地裝置可有可無。其表現為:起重設備大車軌道與大地或零線沒有任何傳導金屬連接;或者雖有連接,但疏于檢查和維護,接地裝置早已開焊或虛接;也有連接者,但接地體不符要求;也有的把導軌放在金屬承軌梁上,承軌梁有金屬支柱,認為導軌通過承軌梁及支柱構成有效的接地通道,其實,這是十分不可靠的想法,因為導軌與承軌梁間沒有焊接,完全靠壓板壓在承軌梁上,甚至當中有的還塞有絕緣墊片,此外,承軌梁與支柱為了美觀與防銹一般都涂有不導電的油漆,無法起到接地保護的作用。
3.2導軌接頭處沒有金屬跨接線
由于銹蝕、灰塵等原因,導軌接頭處的魚尾板并不能起到可靠有效的接地作用,而有的導軌接頭處甚至連夾板也沒有,軌縫寬有10mm,根本無法起到漏電保護作用。一些人將接地線固定在道軌壓板螺栓上,或將接地線焊到大車軌道端頭的擋鐵上,而擋鐵與導軌沒有焊接,均構成虛接,即表面形成一個接地通道,而實際是一個不穩定、不可靠、甚至不通的接地通道,因而這種接地完全不利于安全生產。
3.3接地端子截面不符合要求
接地端子最好使用扁鋼,但許多單位采用圓鋼。關于圓鋼截面多大為宜,相關標準尚未作明確規定,由于一般橋式起重機要求接地端子金屬截面不小于150mm2,故圓鋼的直徑不應小于Φ13.8mm,但一些單位用的是Φ10mm圓鋼,個別單位甚至用Φ4mm圓鋼,截面顯然太小。
3.4接地線截面小于標準
橋式起重機中,大車運行軌道到大地都有兩根以上接地線,但有的單位實質只有一根有效,其余的已不起保護作用。
3.5接零保護與接地保護置于同一保護系統
部分起重設備需要接零保護,即在低壓中性點接地電網,但接零系統的電氣設備就不能再接地。檢測發現,有些單位對起重機既做接零保護,又做接地保護,這是極不安全的。
3.6接地保護與電焊搭鐵不能混淆
電焊是工廠常有的生產作業,電焊作業必須采用地線搭鐵,讓焊機、焊絲、被焊工件、地線與大地形成一個回路,否則,不能進行電焊作業,而有些搭鐵只是簡單壓搭,并沒有焊接也可進行電焊作業;于是,一些起重設備維護工誤認為簡單壓搭也可適用于地線保護裝置地線連接。其實,這是一個極大誤區,接地保護與電焊搭鐵絕不能混淆,電焊搭鐵是生產操作,連接不好可重新連接,但接地保護是安全措施,必須百分之百可靠,否則會危及操作人員的生命安全。
4、接地電阻的測量
4.1測量原理
如前所述,不能用日常的歐姆表測量接地電阻,但接地電阻的測量原理依然是歐姆定律。接地保護裝置工頻接地電阻的數值,等于接地保護裝置對地電壓與通過接地保護裝置流入大地的工頻電流之比,因此,測量接地電阻首先應測量接地保護裝置的對地電壓和流入大地的工頻電流。其中,接地保護裝置的對地電壓是一個電位差,是接地保護裝置與大地電流場實際零電位區之間的電位差。被測單根接地極、電壓接地極、電流接地極三者之間應組成20m~40m的直線布極方法。這是由于單根接地極的零電位區應與單根接地極之間相距20m以外,同時電流接地極應避免與電壓接地極之間的相互干擾,這樣,電壓接地極必須設在距離電流接地極和被測接地極20m以外。注意,測量電流應控制一個范圍,不能太小也沒必要太大,以實際短路電流的20%為宜;電源采用獨立電源,容量5kVA~10kVA,電壓65V~220V。
4.2接地電阻測量儀的使用
接地電阻測量儀是專門測量接地電阻的測量裝置,配有20m、40m的專用線。電流接地極C與電壓接地極P之間不小于20m,可以很好地消除互電阻影響。當電流接地極C距電壓接地極P的位置恰好是建筑物而無法布置時,兩者可以布置在被測接地網G的兩側;或將電流接地極C、電壓接地極P、被測接地網G組成三角形,每邊長為20m。
4.3測量接地電阻時的安全事項
為保證測量安全,在測量接地電阻時應注意以下事項:①電壓極周圍20m范圍內不允許有與被測接地體電流極相連的接地體,電壓極必須在被測接地體電流極的零電位點;②接地網中,不允許進行接地電阻測量;③雨中或雨水剛過時,不能進行接地電阻測量;④測量前,應將零線從接地體拆掉;⑤發現接地通零,不進行測量。
關鍵詞:鉗形接地電阻儀 測量原理 注意事項
前言:接地電阻表是一種常用的計量器具,它廣泛應用于電力、防雷、通信、交通等領域的電氣設備及傳輸線路接地電阻的測量,是電氣安全檢查和接地工程竣工驗收必不可少的工具。與傳統的接地電阻測量方法--電壓-電流法相比,具有很多優勢,如:操作的簡便性、測量的準確度、對環境的適應性較強等。
1.測量原理
鉗形接地電阻儀的基本原理是測量回路電阻。如下圖所示。儀表的鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成。電壓線圈提供激勵信號,并在被測回路上感應一個電勢E。在電勢E的作用下將在被測回路產生電流I。儀表對E及I進行測量,并通過下面的公式即可得到被測電阻。因此,只能測量回路電阻似乎是它的一個局限性。但是,只要用戶能有效地利用周圍環境,鉗形接地電阻儀就能測量絕大部分的接地系統。
2.有關測量方法的注意事項
鉗形接地電阻儀和傳統的電壓電流法進行對比測試而出現較大的差異,對此,在使用的過程中需要注意如下問題:
2.1 解扣
用傳統的電壓電流法測試時是否解扣了(即是否把被測接地體從接地系統中分離出來了)。如果未解扣,那麼所測量的接地電阻值是所有接地體接地電阻的并聯值。
測量所有接地體接地電阻的并聯值大概是沒有什麼意義的。因為我們測量接地電阻的目的是將它與有關標準所規定的一個允許值進行比較,以判定接地電阻是否合格。但迄今為止,我們尚未發現哪個行業的國家(行業)標準是對整個接地系統,而非對單個接地支路規定的。
例如:在GB50061-97 “66kV及以下架空電力線路設計規范”中所規定的接地電阻允許值是針對所謂“每基桿塔”而規定的。在標準的條文解釋中明確指出:“每基桿塔的接地電阻,是指接地體與地線斷開電氣連接所測得的電阻值。如果接地體未斷開與地線的電氣連接,則所測得的接地電阻將是多基桿塔并聯接地電阻。”這個規定是相當明確的。
前已述及,用鉗形接地電阻儀測量出的結果是每條支路的接地電阻,在接地線接觸良好的情況下,它就是單個接地體的接地電阻。十分明顯,在這種情況下,用傳統的電壓電流法和鉗形接地電阻儀測試,它們的測量結果根本就沒有可比性。被測對象既然不是同一的,測量結果的顯著差異就是十分正常的了。
2.2 綜合電阻
用鉗形接地電阻儀所測得的接地電阻值是該接地支路的綜合電阻,它包括該支路到公共接地線的接觸電阻、引線電阻以及接地體電阻;而用傳統的電壓電流法在解扣的條件下,所測得的值僅僅是接地體電阻。十分明顯,前者的測量值要較后者大。差別的大小就反映了這條支路與公共接地線接觸電阻的大小。
應該說明,國家標準中所規定的接地電阻是包括接地引線電阻的。在DL/T621-1997“交流電氣裝置的接地”中的名詞術語中有如下規定:“接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻的總和,稱為接地裝置的接地電阻。”這種規定同樣十分明確,這是因為引線電阻和接地體接地電阻在防雷安全上來說是等效的。
正因為如此,在各行業標準中都規定了:接地引下線“宜有可靠的電氣連接”。但如何檢驗這種可靠性,卻從不涉及。我們認為原因十分簡單,那就是,這對傳統的電壓電流法是無能為力的,而鉗形接地電阻儀卻完全能提供這樣的測量數據。
接地系統中因土壤或某些接地棒的腐蝕或接觸不良,會使整個接地回路電阻變大。因為腐蝕或接觸不良的情況不一定存在于土壤中接地體上,而可能存在于引下線等位置,故僅依靠測量接地體自身的接地電阻不一定可以發現。鉗表法測得的是回路電阻,因此不但可以測接地體接地電阻值,還可以發現整個接地回路的接觸情況和連接情況,這是傳統的接地搖表無法做到的。
這種接觸電阻究竟占接地電阻中多大的份額,這是很難一言以蔽之的。各行業接地結構的不同、接地結構設計上的非規范性、施工上的非規范性、甚或非預期的連接(例如斷路)恐怕都會產生較大的影響。但是,我們確實發現一些接地系統,接地引線和公共接地線的連接處正是處于承雨面。日久年深,如忽略其接觸電阻,恐怕會有些失之武斷了。
2.3 其它注意事項:
(1)有時使用鉗形接地電阻儀進行測試,會得到小于0.01(或0.1)歐的結果(液晶屏上顯示“L 0.01”或“L0.1”),這往往是由于所測的支路是由金屬(例如:圓鋼、角鋼、扁鋼等)導體形成了一個環路,所測的阻值是金屬環路的電阻。此時應仔細查看此接地系統的接地結構,更換一個正確的測試點再進行測試。
(2)有時使用鉗形接地電阻儀進行測試,會得到超出上量限的結果(液晶屏上顯示“OL”),這往往是由于所測的支路未形成回路。此時應仔細檢查測試點是否合理,如果合理,那么各個接地體的公共連接線就有可能是斷路的。這種情形恰恰是鉗形接地電阻儀比電壓-電流法一個優越的特點,因為傳統方法是測不出架空地線的故障的。
參考文獻:
[1]蘇澤良.《鉗形接地電阻儀及其檢定》.價值工程,2010
[2]張中舟,李莉,任爽.《現行測量接地電阻存在的問題及解決辦法》.氣象研究與應用,2009
【關鍵詞】防雷接地檢測 電阻值 偏離真值
中圖分類號:TU856 文獻標識碼:A
接地電阻測量數據的準確性是防雷檢測的生命,但在日常檢測工作中,經常出現電阻檢測數值讀書不穩定、偏大或偏小,甚至出現檢測值為負值( 即偏離真值) 的情況。如果不認真分析校正,不但給被檢測單位留下防雷安全隱患,而且對檢測工作的公正性和權威性也有影響。因此,對檢測中造成接地電阻測量值偏離真值的原因進行綜合分析, 并找出解決問題的辦法,對保證公正、準確的出具防雷檢測報告,使我們的檢測工作持續、穩定的發展有很好的促進作用。
一、接地電阻測量的基本原理
測量接地電阻的基本原理是利用歐姆定律。根據歐姆定律,接地極的接地電阻R 等于其電位U 與擴散電流I 的比值。即R= U/ I。要想測量接地電阻的值, 必須首先給接地極注入一定大小的電流, 從而需要設置一個能構成電流回路的電流極C, 并用電流表加以測定。同時, 為了用電壓表測出接地極的對地電位, 還需要設置一個能反映零電位的電壓極P。通過測量電壓和電流來獲得接地電阻。接地電流I 通過接地極以半球面形狀向地中流散時, 地中的電位分布愈靠近接地極E, 散流電阻愈大, 電位愈高。在離開單根接地極或接地短路點20m 以外的地方, 散流電阻已近于零, 也即電位趨近于零, 接地電阻的測量就是利用了這一結論。
二、接地電阻的定義
接地電阻實質上是電流由接地裝置流入大地再經大地流向另一接地體或向遠處擴散所遇到的電阻, 它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限大遠處的大地電阻。
接地電阻有沖擊接地電阻和工頻接地電阻之分。沖擊接地電阻是按通過接地體的電流為沖擊電流時求得的接地電阻值, 它對通過雷電電流時的情況下很有研究價值; 而工頻接地電阻是按通過接地體的電流為工頻電流時求得的接地電阻。
在我們日常工作中所測得的接地電阻值數值是工頻接地電阻值, 故一般在不指明是哪一種接地電阻時, 接地電阻均指工頻接地電阻而言。為了便于衡量其接地電阻是否符合規程要求, 可以通過計算公式轉換。
轉換計算公式為: R = A
式中: R——接地裝置各支線的長度取值小于或等于接地體的有效長度le或者有支線大于le而取其等于le時的工頻接地電阻( Ω) ; A——換算系數, 其數值宜按圖1 確定; ——所要求的接地裝置沖擊接地電阻( Ω)。
圖1 換算系數A
注: l為接地體最長支線的實際長度,
其計量與le 類同。當它大于le時, 取其等于le。
三、接地電阻檢測值偏離真值的幾種情況及相關對策
接地電阻檢測儀由許多精密的電子元器件構成,有比較長的檢測線,在不良環境及操作的影響下,測量值往往偏離真值,以下幾種情況較為常見:
地表處存在地電流隨著電子電器設備的廣泛使用,如工廠、綜合樓等的變壓器接地、各種電子電器設備接地縱橫交錯,使越來越多雜散電流流入地表。如果輔助測試極放在其周圍,在輔助地極周圍產生電位差,將影響測量的準確度。
相關對策:盡量選擇抗干擾能力強、恒流源發生器電流盡可能大的接地電阻測試儀。一般要求其抗干擾能力在20db 以上。
接觸不良( 包括儀器本身)接地電阻測試儀接線連接處, 由于經常彎曲使用, 容易折斷, 而由于保護套的存在, 又很難發現, 造成時斷時通的現象; 另外, 由于檢測棒及虎鉗夾使用的時間長, 有氧化銹蝕現象, 也可造成接觸不良; 被測接地極氧化嚴重, 也會影響測量讀數。
相關對策:接地引下線有斷接卡的地方, 盡可能斷開進行檢測, 避免其它設備對檢測的影響, 特別是大型信息系統機房, 若不能斷開設備地線, 盡可能在設備不工作時進行測量。
被檢測接地裝置附近存在強電磁場。在大功率的發射基地附近, 如雷達、移動、微波、衛星等通信發射裝置, 高壓變電所及高壓線路附近,大功率設備頻繁起動場所, 由于有強電磁場存在, 會在檢測儀器兩個閉合回路耦合出感應電流, 影響讀數的準確。同時, 由于接地電阻測試儀是由集成度很高的電子元件構成, 強大的電磁場對測試儀器的正常工作造成很大的干擾, 影響讀數的準確。
相關對策:被檢測接地裝置附近強電磁場存在的場所, 檢測時多次調整輔助地極方向, 盡量避開干擾大的方向, 使儀表讀數減少跳動。或者盡可能避開產生強磁場的設備工作高峰期進行檢測。我單位在對某電臺( 干擾臺) 進行檢測時, 出現了儀表讀數跳動無法讀數的情況, 避開工作高峰期后, 方得以正常進行。
土壤電阻率過大或發生突變。在土壤電阻率很大、吸水性特差的砂性土作為整層建筑基礎墊層場所檢測時, 由于輔助測試極與土壤接觸不良, 往往測出的接地電阻是偏大的。如果接地裝置地網和輔助地極之間的土壤電阻率發生突變, 就會造成輔助電流或電壓回路開路或近似開路, 造成測量電阻值非常大, 通常是正常值幾十倍上百倍, 甚至顯示無窮大。
5、在測高層建筑物接地時, 解決讀數嚴重跳動的方法是用一根同軸線作為測試引線, 將同軸線和芯線連接在一起, 并接在測試點上。將同軸線另一端的屏蔽線接在儀表的端上( 即電流極) , 將同軸線的芯線接在儀表端上( 即電壓極) , 這樣能較好地解決測量高層接地電阻由于引線過長造成干擾影響。同時, 儀表的讀數要減去檢測線的線阻才是接地裝置的電阻值。
四、注意事項
1、注意測量位置。選取合適的測量點選取的測量點不同, 測得的結果是不同的, 有時會有測得的結果不同, 這不難理解, 這就要求我們在使用中要對測量點的選取加以注意。測量有時會遇到無處可夾的情況, 在條件允許的情況下, 可暫斷開原地線連線, 臨時接入一段可夾持的接地金屬物進行測量。
2、注意噪聲干擾。地線上較大的回路電流對測量會造成干擾, 導致測量結果不準確, 甚至使測試不能進行, 如( 4102、4105) 型地阻儀要求, 地阻測試前先測回路中的電流, 就是為了避免電流干擾從而影響測量結果。
3、注意測量時額外電阻的干擾。在測量回路中, 導線與金屬體的連接處, 由于氧化生銹等原因會產生接觸電阻, 這是附加在測量回路中的額外電阻。因此, 再測量中必須把鐵銹、絕緣體挫掉。
4、檢測人員的操作對接地電阻值的影響也非常大, 在檢測中應注意: 檢測儀的三極應在一條直線上且垂直于地網, 應避免平行布置; 測試儀與地網測試點的連接線長度宜小于5m。當需要加長時,應將實測接地電阻值減去加長線阻值后填入表格(加長線線阻應用接地電表二極法測量)。
五、結束語
防雷是一個系統工程, 防雷裝置特別強調可靠性, 合格的地網是有效防雷裝置的保證, 而接地電阻是接地系統的主要技術參數, 是衡量防雷裝置質量的重要指標, 故接地電阻的準確測量是也顯得尤為重要。我們在工作當中應該根據實際檢測對象的接地方式選定檢測儀器和檢測方法及一些其他注意事項, 以提高接地電阻測試的可信度。
參考文獻:
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關鍵詞:接地電阻影響因素測量值電壓極電流極土壤電阻率
Abstract: this article through to the guangdong foshan building grounding resistance measurements. Because of the road, adjacent buildings hindrance, current and voltage of the position of the extremely extremely difficult to press the requirements of the layout, if the voltage extremely and measured the grounding electrodes distance is small, the measurement of the grounding resistance than the actual is small. And combined with daily inspection work out these influence factors of the method is also discussed.
Keywords: grounding resistance influence factors measured value extremely extremely voltage current soil resistivity
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
引言:順德位于廣東省的南部,珠江三角洲平原中部,正北方是廣州市,西北方為佛山市中心,東連番禺,北接南海,西鄰新會,南界中山市,順德地處北回歸線以南。屬亞熱帶海洋性季風氣候,日照時間長,雨量充沛,常年溫暖濕潤,四季如春,景色怡人,隨著佛山市的發展,城市建筑物越來越多,對建筑物的防雷裝置的接地電阻也非常重要的。本文對防雷裝置內接地電阻測量的方法寫了幾點要求,供大家參考。
1影響接地電阻測量值的因素
1.1土壤電阻率的影響
土壤含水量為15%時,電阻率顯著低。當土壤含水量增加時,電阻率急劇下降;當土壤含水量增加到20%-25%時,土壤電阻率將保持穩定;當土壤溫度升高時,其電阻率下降。土壤電阻率這些特性在實際檢測工作中有重要的實用意義。一年之中,在同一地點,由于氣溫和天氣的變化,土壤中含水量和溫度都不相同,土壤電阻率也不斷的變化,其中以地表層最為顯著。所以接地裝置埋得深一些(濕度和溫度變化小),對穩定接地電阻有利,通常最少埋深0.5-1.0m。至于是否應埋更深,那就要看更深得土壤電阻率是否突變,在均勻土壤電阻率的情況下,根據有些防雷專家的計算,埋得太深對降低接地電阻值不顯著;在很多地方深層土壤電阻率很高,埋得太深反而會使接地電阻值增加,同時也增加接地工程成本。
1.2儀器自身的因素
在檢測大型地網時,依據其工作原理,理論計算和實踐證明:電壓表內阻大于或等于電壓輔助地極散流電阻的50倍時,誤差則會小于2%,測量所用的電壓表、電流表、電流互感器等的準確級,不應低于0.5級。測量時電壓級引線的截面不應小于1.0-1.5mm2;電流極引線的截面積,以每平方毫米5A為宜,并要求接地體的引線需除銹處理,接觸良好,以免測量誤差。
1.3測量方法因素
一般情況下,三極法測試接地電阻中被測接地極、儀表的電壓極和電流極三者間的相互位置和距離,對于接地電阻結果有很大影響。在施工現場,往往是哪里能打下電壓極、電流極就往哪里打,這樣就不能保證測量數據的準確性[1]
1.4環境因素的影響
早期建筑物結構比較混亂,接線零亂,有時零地電壓差甚至在100V以上,被測試接地裝置帶有漏電流和雜散電流。由于地阻儀測量時回路一般為小電流,當測量回路中有干擾電流時,就會在測試線路上疊加交流信號,直接影響到接地電阻的測量誤差。
檢測接地電阻時的電壓、電流極的放置方向和距離對測量值影響很大,通常表現為隨著方向和距離不同,數值也不一樣。在檢測加油站及高層建筑物接地電阻及靜電接地電阻時,埋入地下的金屬(油、氣)管道和接地裝置以及金屬器件的布置不是很正確的在建筑圖紙上標出。由于地下金屬管道的存在,實際上改變了測量儀各極的電流方向,如果同一場地存在不同的土壤電阻率,甚至會引起測量值出現負值的現象。
1.5 人為操作因素的影響
在檢測高層建(構)筑物天面接閃器、電氣設備或金屬物體的接地電阻時,測試導線(接地線)從大樓頂接到地面的地阻儀上,測試線很長。除了要考慮增長的測試線所增加阻抗、感抗和線阻外,還應該考慮在很長的導線所包圍面積里由于干擾信號電流引起的磁通量變化所產生的干擾電動勢。接地導線接觸不良也會影響接地電阻測量值。
1.6季節因素
接地電阻的測試應在土壤電阻率最大時期進行,即在夏季土壤最干燥時期和冬季土壤冰凍時期進行,且每次檢查測試都要將情況逐點記錄在冊,不宜在雨天或雨后進行(土壤含水量增高),以免產生誤差,接地電阻值在一年四季時,要用公式進行季節修訂。
2排除方法
2.1由于接地電阻測試儀是通過鐵釬發射和接收電流來測試地體的地電阻,所以兩鐵釬之間及兩釬與接地體之間距離太近將產生相互干擾,并由此產生誤差。因此,在測量時,接地體、電壓極、電流極應順序布置,三點成直線,彼此相距5-10m,盡量減小誤差[2]。
2.2紅黃鐵釬插地深度應大于鐵釬長度的1/4,否則,將產生測量誤差。因此,在測量時應盡量將鐵釬打深。
2.3被測接地極在“公用地”情況下,因設備絕緣不好或短路,引起接地裝置對地產生一定的地電壓。測量時可引起指針左右擺動,使讀數不穩定。此時應斷電進行檢測,或有斷接卡的地方斷開進行檢測,避免地電壓對檢測的影響。
2.4接觸不良。被測物體生銹或者檢測線折斷時,檢測時會發現時斷時通或者電阻較大的現象。此時應首先除銹,如果仍不能排除,用萬用表的電阻檔檢查檢測線的導通性。
2.5檢測高層建筑時,使用線過長、過粗,使線阻和感應電壓增大而引起測量誤差。此時應使用線阻比較低的導線,盡量減小測量誤差。
2.6當所測的地方有墊土或沙石等材料時,因上下兩層土壤電阻率不同而引起測量誤差。此時應打深鐵釬,使它和墊層下的土壤充分接觸或避開墊土層,使測量誤差減小。
2.7當所檢測的接地裝置和金屬管道等金屬物體埋地比較復雜時,可能會改變測量儀器各極的電流方向而引起測量不良或不穩。此時應首先了解接地體和金屬管道的布局圖,選擇影響相對較小的地方進行測量。
2.8因地表存在電位差或強大電磁場而引起測量不準確。此時應盡量遠離電位差大的地方或強大磁場的地方,如不可避免,應相對縮短檢測線,減小測量誤差。
2.9未按說明書操作,儀器有故障沒有及時維修,儀器不準確或長期沒有鑒定等因素,也會引起測量誤差。
參考文獻:
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【關鍵詞】等電位;接地;檢測
智能建筑中裝備有大量的計算機、通信及信息系統的現代化設備。系統中的微電子設備功耗小、工作電壓低、絕緣程度低,對過壓耐受能力差,抗干擾、抗電涌的能力差等致命弱點,一旦遭雷電干擾,其后果不但會使這些昂貴的設備損壞,而且有可能使整個系統的運行中斷,造成巨大的經濟損失。
防雷接地是為了消除雷電過電壓危險影響的接地,例如避雷針、避雷線和避雷器的接地。建筑物防雷檢測中,接地電阻的檢測是防雷檢測的主要項目之一,其主要目的是為了監測接地裝置的散流效果。隨著《中華人民共和國氣象法》的實施和《建筑物防雷設計規范》版的推廣,我國新建建筑物中實施等電位連接的比例大幅度提高。檢測部門在對新建建(構)筑物施工監督階段的跟蹤驗收檢測及對易燃易爆場所的防雷防靜電檢測中,等電位連接電阻檢測是極為重要的檢測項目。但在實踐中,由于等電位連接檢測項目作為防雷檢測項目之一的時間不長,現場技術人員因對等電位連接與接地概念及檢測方法的區別不清,以致錯誤使用檢測儀表,造成檢測結果欠真實,甚至引起用戶對檢測結果不信任。這里,針對實際工作中等電位連接電阻與接地電阻檢測存在的問題,對等電位連接電阻與接地電阻的概念及檢測差異進行了介紹。
1 等電位連接與接地的概念差異
等電位連接與接地是兩種保證電氣安全的措施,我國過去強調的是接地,而國際電工委員會強調的是等電位連接,并在近幾年被引入我國國家標準中。等電位連接是設備和裝置可導電部分的電位基本相等的電氣連接。接地是防止接觸電壓觸電的一種技術措施。其原理是利用接地裝置足夠小的接地電阻值,降低故障設備外露可導電部分的對地電壓,使其不超過安全電壓極限值,達到防止接觸電壓觸電的目的。電氣設備采用接地保護時,要保證人身安全,接地電阻一般應在4Ω以下。考慮到土壤不同其電阻率不同,有時花費很大人力物力做接地裝置,接地電阻卻很難降下來,接地保護效果不好,所以從理論上說,接地只能降低人被傷害的程度,而不能真正保證人身安全。實施等電位連接就可避免土壤電阻率的影響,對接地電阻的要求可以降低,并且應用范圍更廣。等電位連接概念的范疇要比接地的范疇寬,一根220V的輸電線路對地有220V 的電位差,一只鳥站在一根導線上是安全的,因其兩腳間是等電位,但若它跨接在兩相導線上就會觸電。
在防雷實踐中通常所做的安全接地其實就是等電位連接,它以地電位作為基準電位。由于它連接的范圍大、線路距離長,減少故障接觸電壓的效果并不好。采用等電位連接線將分散的金屬部件連接起來可有效降低回路電阻,這樣更安全。可見,等電位連接電阻是指將諸導電物體用等電位連接導體連接而在其兩端形成的過渡電阻;接地電阻是指接地電流經接地體注入大地時,在土壤中以電流場形式向遠方擴散時所遇到的土壤電阻。
2 等電位連接電阻與接地電阻的檢測差異
2.1 檢測原理不同
目前,接地電阻的檢測技術已經很成熟,可選用的設備也非常多,如接地電阻測量儀、鉗型表等。在等電位連接的檢測工作中,絕大多數地區的檢測人員所用的是萬用表或接地電阻測量儀,這并不合理。因為等電位連接電阻與接地電阻的檢測原理是有差異的,為了弄清它們的檢測原理,有必要了解接地電阻測量儀、鉗型表與等電位連接電阻測量儀的工作原理。
2.1.1 接地電阻測量儀的工作原理
接地電阻是指電流從接地體流入大地向遠方擴散時所受到的土壤電阻。在對其檢測時通常檢測被測接地體與電位為零的遠方(20m)以外接地極之間歐姆律電阻。其工作原理見圖1。
由圖1可見,在距被測接地20m的地方加1個電位輔助接地極,在距被測接地體40m的地方加1個電流輔助接地極。電源接通后,電流沿被測接地體、土壤和電流輔助
接地極構成回路,只要測得了回路流過的電流(I)和電位輔助接地極與被測接地體之間的電壓, 就可求得接地電阻(RX)的值(U/I)。
2.1.2 鉗型表的工作原理
鉗型表通常被用在為了克服測量接地電阻時需要打輔助接地極十分困難的情況下,其實質是測試包括地電阻在內的回路電阻。其工作原理見圖2。
由圖2可見,鉗型接地電阻測試儀的鉗頭結構為兩個獨立線圈,分別為電壓線圈和電流線圈。 用于測量時,鉗型表必須鉗在被測接地極的分支上, 電壓線圈使被測回路產生一個感應電動勢(E),由RX處流出電流(I )經由地回路,從R1,R2…,RN并聯接地極分支流回儀表處。電流線圈可測得I值,這樣儀表顯示器可顯示進而求得RL值(E/I)。由于RL = RX + R1R2…RN
R1R2…RN ,指R1,R2…,RN的并聯電阻,此處忽略地回路電阻和回路導線電阻和接點的接觸電阻。當N足夠大時, R1R2…RN趨于0,此時RL = RX ,即回路電阻為被測接地體的接地電阻。
2.1.3 等電位連接電阻檢測表的工作原理
按照《建筑物電氣裝置檢驗》(IEC60364 -6-61)中的要求,檢測等電位連接的導通性能應采用直流或交流,空載電壓4~24V、最小檢測電流 0.2A的檢測電源,電壓太低、電流太小時,測得的接觸電阻增大,檢測結果不準確。等電位連接電阻檢測表工作原理見圖3。
由圖3可見,RP為被測等電位連接部分的電阻,RW為連接導線的阻抗,R為120W、5Ω線繞可變電阻,A為5A電流表,V為25V電壓表,T為150V•A降壓變壓器,S為單極單投開關,B為等電位連接端子板。測時先將開關S 斷開,記下降壓變壓器的開路電壓U1;然后閉合開關S,調節可變電阻R使電流表顯示適當電流值(I),例如,I為0.25A,記錄下來電壓表讀數U2值(IR),因電壓表內阻甚大于R,可得
U1= I ( R + RW + RP ) = U2 + IRW + IRP
進而可得到等電位連接電阻值(RP),即
RP =(U1U2 )/IRW
2.2 檢測所使用的儀器不同
接地電阻檢測一般使用接地電阻測量儀和鉗型表。等電位連接電阻檢測一般使用等電位連接電阻測量儀或毫歐表。
2.3 檢測方法的不同
2.3.1 接地電阻測量儀與鉗型表檢測接地電阻方法的區別
接地電阻測量儀用來檢測接地體或接地網的接地電阻值,鉗型表是用來檢測包含地電阻在內的回路電阻的,鉗型表適用于檢測多點接地系統的接地電阻檢測,其基本條件是接地系統中各接地極之間無電氣聯系,但絕對不能用于獨立接地體或各接地體之間有電氣連接的接地網的接地電阻檢測。對于單根引下線、單個接地極的接地電阻的檢測,若采用鉗型表,由于單個接地極無法構成閉合回路,必須尋找一參考接地極,如其附近的其他接地極、已知埋地金屬管道、建筑地網等;然后,通過補助導線構成閉合回路,此時所測得的電阻值是兩個接地極的接地電阻值之和,但要知道參考接地極的接地電阻,才可求得所需的接地極的接地電阻值。可見,在檢測接地電阻時,接地電阻測量儀與鉗型表不能相互替代。
2.3.2 等電位連接電阻測量儀與接地電阻檢測儀表的使用區別
等電位連接測量儀是測量金屬之間等電位連接電阻的專用儀表,即一種用于測量金屬與金屬之間連接電阻的大電流、高精度、智能型小電阻測量儀,它不能用來測量接地電阻。
接地電阻測量儀測量的電流通過接地體向大地泄放時土壤的等值電阻,所以它不能用于測量金屬與金屬之間的連接電阻。即使使用高精度萬用表和一些具有校驗線電阻功能且可用于導通測試的接地電阻測量儀,由于其電源本身的局限性,如測量電流較小或不能連續輸出大電流,所以無法滿足等電位連接電阻測試時對測試電流不小于0.2A的要求。另外,現在一些兆歐表也加上了等電位測量功能,但電源(干電池)無法滿足現場要求。
3 小結
上文針對智能建筑接地系統檢測過程中,有些現場技術人員因不清楚等電位連接與接地概念及其電阻檢測方法的區別而錯誤使用檢測儀表的情況,闡述了等電位連接與接地的概念差異,并從檢測原理、檢測所使用儀器和檢測方法這三個方面,對等電位連接電阻與接地電阻的檢測差異進行了辨析。但有關從事防雷、電氣安全現場檢測的技術人員要在實踐中透徹理解等電位連接與接地概念,完全熟悉等電位連接電阻與接地電阻在檢測中的區別,還必須加強對相關規范和標準的學習,并在實際工作中勤于思考、認真總結,只有這樣,才能正確選擇相應的檢測儀器,確保檢測結果準確、真實、公正。
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關鍵詞:測量不確定度評定;電學計量;應用
【Abstract】This paper focuses on the measurement of the electrical evaluation of measurement uncertainty analysis methods, which describes its specific application in the electricity metering. On this basis, understand the impact of uncertainty related to the measurement reliability and accuracy of measurement of electrical and other factors caused.
【Key words】Measurement Uncertainty; electricity metering; Applications
傳統電學計量理論認為,測量不確定度是與測量結果相關的基本參數之一,其主要用于科學表示被測量值的分散度。因此,通常采用的測量不確定度是一個標準偏差或一個既定的倍數,也可以是在既定置信度區間內的半寬度。在測量不確定度評定過程中,為了使用方便及表示科學,通常將測量不確定度分為A類與B類兩種,前者主要是指采用統一的統計方式對相關數據進行科學分析與評定,從而得到測量不確定度;而后者主要是指不需采用統一的統計方法對相關數據進行分析評估,從而得到測量的不確定度[1]。因此,從測量不確定度的分析評定過程可以看出,A類與B類不確定度評定是兩個相反的數據統計、分析過程。因此,接下來本文將重點針對測量不確定度評定及其在電學計量中的實際應用進行分析論述。
1.電學計量中接地電阻測試儀電阻示值誤差的測量不確定度評定
在電學計量中,針對接地電阻測試儀的電阻示值誤差進行測量不確定評定時,需要進行幾項實驗,而HL6625型的接地電阻測試儀是較為常見的接地電阻測試儀,電阻箱則采用型號為ZX128型的大功率低值電阻箱。在此過程中,要對需要進行測量的電路圖進行科學設計,然后選擇五個不同的檢定點。當檢定點的輸出電流穩定后,從而得到該接地電阻測試儀電阻示值的實際參數值為R0,從電路圖設計過程中,又可得到該接地電阻測試儀電阻示值誤差公式:
r=R0-R, ①
其中,在該接地電阻測試儀電阻示值誤差公式中,示值誤差通過r表示,標準電阻值采用R表示,R0為該接地電阻測試儀實際電阻示值。
因此,從上述電阻測試儀電阻示值誤差公式中可以看出,電學計量的整體不確定度主要取決于輸入量的不確定度,在實際的電學計量過程中,通過將相關的計量數據代入此數學函數關系模型中,即可得到電學計量的具體不確定度。但需要注意的是,為了提高計量分析的科學性及減小人為因素導致的誤差,至少要進行五次以上實驗分析,然后通過比較分析,最終得到電學計量中接地電阻測試儀電阻示值誤差的測量不確定度。
2.電學計量中接地電阻測試儀電流示值誤差的測量不確定度評定
電學計量中,接地電阻測試儀電流示值誤差的測量不確定度評定與接地電阻測試儀電阻示值誤差的測量不確定度評定相類似,同樣需要在電學計量過程中,科學建立如下數學參數模型[2]:
r=I-IO=I-V/R, ②
在上述數學模型計量公式中,其中接地電阻測試儀電流示值誤差通過r表示,而電流的顯示值采用I表示,電學計量中電流的實際參數值采用IO表示,電壓計上的電壓示值通過V表示,R為標準電阻值。因此,按照上述計量關系模型,對接地電阻測試儀電流示值誤差的測量不確定度評定,同樣需要對五組以上的實驗數據進行全面測量分析。當數據測量完成后,分別對接地電阻測試儀電流示值誤差標準進行不確定度評定和對其合成進行不確定度評定。其中,對其合成不確定評定,需要通過方根或平方方式進行合成,而不能采用代數方式直接合成處理,防止電學計量相關實驗數據出現更大誤差。
3.電學計量中泄露電流測量儀電壓示值誤差測量結果不確定度評定
采用型號為HL6626的漏電電流測量儀,對泄露電流測量儀電壓示值誤差的測量結果進行不確定度評定。在此實驗過程中,對實驗環境具有一定要求,因此在操作時可按照實驗室標準進行。在此測試階段,至少需進行十次以上實驗,從而確定十組以上的數據和十個以上的試驗點,保證試驗電壓處于同一步調中。與此同時,需將檢測儀器的輸出電壓控制在合理誤差范圍內,如果誤差過大,則會導致試驗結果出現更大偏差。通常情況下,需將試驗誤差控制在±5%范圍內。然后再科學建立如下數學模型:
r=V-V0, ③
上述公式中,電壓示值誤差通過r表示,電壓儀器上的電壓值采用V表示,而實際電壓值采用V0來表示。通過上述兩個不同階段的分析不難發現,輸入量的測量不確定度,會決定電學計量中泄露電流測量儀電壓示值誤差的測量結果不確定度。因此,在電學計量過程中,需結合上述公式分別針對輸入量的各個分量進行不確定度分析評定。在此基礎上,通過對相關數據之間的關聯性進行合理計算,然后再針對電學計量結果進行分析,最終便可得到泄露測量儀電壓示值誤差測量結果的不確定度評定綜合報告。
結束語
綜上所述,本文著重分析了測量不確定度評定及其在電學計量中的實際應用情況。文中主要闡述了接地電阻測試儀電阻示值誤差的測量不確定度評定、接地電阻測試儀電流示值誤差的測量不確定度評定以及泄露電流測量儀電壓示值誤差的測量結果不確定度評定三方面的內容,并結合我國電學計量中常用的三組測量模擬公式r=R0-R、r=I-IO=I-V/R以及r=V-V0進行論述研究,從而提高測量不確定度評定的科學性。
參考文獻:
關鍵詞:高層建筑;深基礎接地裝置;接地電阻;可行性探討
中圖分類號:TU文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)09-0356-02
1 高層建筑接地裝置一般做法與爭議
高層建筑中,常將動力系統的接地與防雷合用一個接地裝置,并采用均壓措施。而對于電力系統的通訊調度樓來說,在電力部行業標準《防雷技術標準及措施》中也有明確規定:“調度通訊綜合樓內的通訊站應與同一樓內的動力裝置、建筑物避雷裝置共用一個接地網”。接地電阻要求小于1Ω。
接地裝置包括自然接地體和人工接地體組成。
廈門電力調度中心是由華東電力設計院設計的。
大樓施工前,施工單位根據以往施工經驗向籌建處提出以大廈樁基作為接地極的想法。為了慎重起見,我們特地跟廈門建筑設計院的電氣專業設計人員請教廈門地區的具體情況。他們認為,由于廈門的獨特的海島地理位置,以建筑物深基礎作為接地極是再合適不過的,而且效果也好。他們還介紹環員當湖一帶的以深基礎作為接地極的建筑物的接地電阻測試一般都在1Ω以下,并建議電力調度中心也采用這種方式。
但是施工交底時與設計院設計人員提出這個問題時,設計人員與我們還是存在了意見上的分歧。設計院的意見還是在以基礎作為接地極只是建立在經驗的基礎上。
2 高層建筑以深基礎作為接地極可行性探討
2.1 高層建筑樁基基礎結構分析
高層建筑的基礎樁基,在結構上都是等效于將一根根鋼筋混凝土柱子深入地中,直達幾十米深的巖層。樁基上做大廈的承臺,承臺也是用鋼筋混凝土制作的,它把樁基聯成一體。承臺上是大廈的剪力墻及柱子,大廈的地面部分就座落在承臺上。構成如圖1:
圖1 高層建筑樁基基礎結構
2.2 深基礎接地極接地電阻等效計算方法的探討
2.2.1 接地電阻值
接地線的電阻很小,可以略去不計,所以一般認為接地電阻等于流散電阻。以下的討論也是以此為基礎展開的。
2.2.2 單根樁基接地電阻的等效計算
所以我們根據最不利點的原則,將同一樁內多根鋼筋的流散方式等效為單根同徑鋼筋的流散作用,即可等效為圓柱混凝土中的垂直圓鋼接地體。這樣,我們就可以計算出單根樁基的流散電阻RC:RC=ρ/(2πl)*ln(d1/d2)+ ρ1/(2πl)*ln(4l/d1)
電阻系數如表1:
2.2.3 多根樁基組成的組合接地裝置接地電阻的等效計算
有了單根樁基的等效計算方法,我們就可以將單根樁等效為一根棒型垂直接地體,其流散電阻RC為以上計算所得的值。考慮到各根樁基彼此之間流散電流相互干擾而產生的屏蔽作用,利用下式可計算出這組接地裝置的工頻流散電阻RC總:RC總= RC/(n*η)
n :組合接地樁基數量;η:接地體利用系數
其中接地體利用系數η選擇如下表2:(a:L為接地體距離與其長度比值)
2.2.4 沖擊接地電阻的計算
以上為工頻接地電阻的計算。沖擊接地電阻是指雷電流流經接地裝置泄入大地時所受到的接地電阻,包括接地線電阻與流散電阻。由于強大的雷電流泄入大地時,在接地體附近形成較大電場,泄入處土壤被擊穿并產生火花,使流散電阻顯著降低。同時土壤電阻系數也隨著電場強度的增加而降低。當然,由于雷電波陡度大,具有高頻特性,同時會使接地線的感抗有所增加,對于比較短的接地體,接地線的阻抗比起流散電阻來,畢竟是較小的,可以忽略。但對于較長的接地體,雷電流的高頻特性引起接地體較大的電抗阻礙了后續電流的流散,考慮這一因素,接地體有效長度應按L=2*ρ計算。(其中ρ為接地體周圍介質電阻系數)
因此,總的說來,沖擊電阻一般小于工頻接地電阻。沖擊接地電阻RCH可用下式計算:
3 該計算方法在實際中的應用
3.1 實際計算運用情況
現在,有了以上的近似等效計算方法,我們不妨以一個實際工程作為例子來驗證以下。我們還是以廈門電力調度中心作為例子進行討論。廈門電力調度中心共有樁基356根,每根樁長50米,直徑800mm,樁內鋼筋籠長24米,每個鋼筋籠配筋情況為12∮20主筋,箍筋為∮8@200,并以點焊形式將鋼筋籠連為一體。現在我們將一根樁基等效為一根直徑為800mm,中含一直徑20mm,長24m鋼筋的圓柱混凝土接地極。我們可計算出單根的流散電阻RC:
根據表2,廈門電力調度中心地下為砂質粘土,地下水含鹽成分,選土壤電阻系數ρ1=30Ω*米,混凝土在濕土中電阻系數ρ=200Ω*米,鋼筋長度L=24米,直徑d2=0.02米,樁基直徑d1=0.8米,得出:
然后我們再從356根中選取一組相互距離為12米共計16根的樁基組成環行垂直接地體,從表2選取利用系數η=0.4,可算出本接地裝置的接地電阻RC總:
RC總= RC/(n*η)=5.84/(16*0.4)=0.91Ω
3.2 實際測試情況
以上的計算要求在施工中電氣專業與土建專業配合,將有關鋼筋按要求焊接起來。廈門電力調度中心大樓在基礎施工完畢后,并準備進行上部工程的施工時,我們與施工單位對柱內引下線預埋件進行接地電阻測試,結果非常令人滿意,為0.21Ω,即使當作測量時為剛降過雨而乘上一季節調整系數3,也只有0.63Ω,也是一較令人滿意的結果。雖然測試結果比較滿意,但是由于調度中心利用樁基作為接地極的提法在圖紙會審時被設計院否定,所以在樁基施工時,也未進行電氣焊接上的專門配合。所以最終根據設計要求進行了環形接地極的施工。97年4月8日大樓基本全面竣工時,我們又測了一次接地電阻為0.12~0.14Ω。
關鍵詞:風力發電場;變電站;接地電阻
風力發電場建設一般位于山區,地勢復雜,土壤結構多變,造成變電站接地很難達到規范要求。為了保證風電場變電站接地電阻值,現以其中一個山區變電站為例進行分析,首先從方案上給出建議,然后在成本造價上也進行分析,希望對大家有所啟發。
本變電站處于山丘上,變電站面積為90米×110米,土壤電阻率參數為500Ω•m,接地開挖深度為2.0米,在凍土層以下,要求接地電阻要求小于0.5Ω。
一、降低接地電阻的方法
接地電阻計算公式為:R=ρε/C
式中:R:接地電阻;
ρ:大地電阻率;
ε:介電系數;
C:接地網電容
由此可知,要降低接地電阻R有兩種方式,第一是增大接地體的電容C,方式為改變接地體尺寸;第二是減小地的電阻率ρ和介電系數ε,這要通過地的電學性質改善來完成。
接下來從三個參數的角度分別加以論述:
1、增大接地體的電容C
在R=ρε/C里,在既定地點介電系數ε和大地電阻率ρ的改變難度很大,所以要減小接地電阻R,增大接地網電容C不失為最行之有效的方法。
因為決定接地網電容C最關鍵的因素是接地面積,且接地網電容C隨著接地面積的增大而增大,因此可以通過增大接地面積來降低接地電阻R。如果接地網由數根水平接地體組成,就可以將接地網近似的作為一塊平板,通過平板接地體接地電阻的計算方法,經過計算可得,如果將接地體的接地面積加大一倍,則接地電阻可減小29.3%。由此可見,增大接地體尺寸是降低接地電阻行之有效的方法之一。
2、減小地的電阻率ρ
2.1 改善接地體地的性質
半徑為r的半圓球接地體,其一半接地電阻集中在接地體表面至距球心2r的半圓球內,因此要減小接地電阻,可以通過降低r至2r間的土壤電阻率來實現。即將電阻率較高的土壤置換為電阻率較低的土壤,或者在原來接地體土壤中加入能提高接地體周圍土壤的導電性化學物,從而降低接地電阻。
2.2 加大接地體埋置深度
大地電阻率是隨著深度的增大而變小的,而且到一定深度后急劇減小,我們可以充分利用這個變化規律,采取深埋接地級來達到降低接地電阻值的目的。尤其對于含砂土壤,利用該方法效果最為顯著。缺點是施工難度加大,工程量相應增加,工程造價隨之增高,在巖石地帶尤為明顯。
3、減小介電系數ε
3.1 使用降阻劑
用導電性好的強電解質和水作為降阻劑,添加在接地體與土壤之間,使土壤與接地體緊密接觸,形成強大的電流流通面,從而有效的減小接地電阻。再者,網狀膠體強力包圍降阻劑,部分水解的膠體將網狀膠體的空格充盈,不會隨雨水和地下水而流失,長期保持好的導電效果,目前普遍被采用。
3.2 利用自然接地體
充分利用混凝土結構物中的鋼筋骨架、金屬結購物,以及上下水金屬管道等自然接地體,是減小接地電阻的有效措施,而且還可以起引流、分流、均壓作用,并使專門敷設的接地帶的連接作用得到加強。
二、變電站接地系統設計方案
由于變電站接地的地網一般分站內地網和站外地網兩部分,因此與變電站的站區面積關系不大,接地電阻主要由土壤電阻率決定,因此設計時我們主要考慮土壤電阻率的不同。
1、按照500Ω地網設計計算:
A、設計使用深井與水平接地相結合的辦法來施工;
B、井平均深度60m,深井共15只;深井成孔直徑φ150mm,使用接地極為ER-¢25銅包鋼接地極,輔以降阻劑25kg/m。
C、單孔井使用普通金屬接地體的接地效果:
Rd =ρ/(2πL)× ln(4L/d)
=500Ω•;m/(2 ×3.14×60)×ln(4×60/0.15)
=9.82Ω
20口井的總集效 Rj=Rd/n=9.82Ω/15≈0.655Ω
在500Ω情況下,15只垂直接地體利用系數為0.75,故實際效果為:
Rjs=Rj/0.75=0.655/0.75 =0.873Ω
D、單孔井使用ER-¢25銅包鋼接地極的接地效果:
RT =1/2 Rjs=0.437Ω
E、水平接地極采用EC-S120的銅包扁鋼,輔以12kg/m降阻劑,水平接地極長度共計1500m;水平接地體接地效果R=ρ/(2πL)×[lnL2/(dH)+A]=0.85Ω
F、綜合接地效果:
R =[0.85×0.437/(0.85+0.437)]×1.35=0.41Ω
可達到接地電阻小于0.5Ω要求。
G、材料預算:
1)降阻劑
垂直部分 60m/只×25kg/m×15只=22.5T
水平部分 1500m×12kg/m =18T
合計:35T
2)ER-¢25銅包鋼接地極 60m×15只=900米
3)EC-S120銅包扁鋼:1500m
4)其它:主料×(10%~15%)(包括 熱焊摸具、防腐材料、連接件及局部布線)
H、施工費用
1)鉆深井 100/m×60m/根×15根
2)開挖土方(含回填):1500m×0.8方/m =1200方
3)焊接:熱焊溶接
其它工量:(防腐、清場等)運輸、管理費,設計、預決算、檢測等費用,稅及其它財務費
估算總工程造價:83萬元
2、1000Ω地網設計計算:
A、設計使用深井與水平接地相結合的辦法來施工;
E、井平均深度60m,深井共30只;深井成孔直徑φ150mm,使用接地極為ER-¢25銅包鋼接地極,輔以降阻劑25kg/m。
F、單孔井使用普通金屬接地體的接地效果:
Rd =ρ/(2πL)× ln(4L/d)
=1000Ω•;m/(2 ×3.14×60)×ln(4×60/0.15)
=19.64Ω
20口井的總集效 Rj=Rd/n=19.64Ω/30≈0.655Ω
在1000Ω情況下,30只垂直接地體利用系數為0.80,故實際效果為:
Rjs=Rj/0.8=0.655/0.8 =0.831Ω
G、單孔井使用ER-¢25銅包鋼接地極的接地效果:
RT =1/2 Rjs=0.416Ω
E、水平接地極采用EC-S120銅包扁鋼,輔以12kg/m降阻劑,水平接地極長度共計2000m;水平接地體接地效果R=ρ/(2πL)×[lnL2/(dH)+A]=0.78Ω
F、綜合接地效果:
R =[0.78×0.416/(0.78+0.416)]×1.35=0.355Ω
可達到接地電阻小于0.5Ω要求。
G、材料預算:降阻劑合計:69T;ER-¢25銅包鋼接地極 60m×30只=1800米;EC-S120銅包扁鋼:2000m;其它:主料×(10%~15%)(包括 熱焊摸具、防腐材料、連接件及局部布線)
H、施工費用:鉆深井 100/m×60m/根×30根;開挖土方(含回填):2000m×0.8方/m =1600方;焊接:熱焊溶接;其它工量:(防腐、清場等),運輸,管理費,設計、預決算、檢測等費用,稅及其它財務費
綜上各種因素估算總工程造價:116萬元。
通過采取各種降低電阻率的方法,選用兩種常用電阻率進行接地方案的設計,基本上能滿足所有風電場變電站接地電阻的要求,并且造價適中,可以作為接地電阻的參考方案。
參考文獻:
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作者簡介:
【關鍵詞】輸電線路;防雷;問題;防護措施
1 存在的問題
1.1 客觀存在的問題
由于大氣雷電活動的隨機性和復雜性, 目前世界上對輸電線路雷害的認識研究還有諸多未知的成分, 再加上輸電線路處于大自然環境中, 遭受自然破壞可能性極大。此外由于現在觀測技術上的局限性, 還無法準確測量和捕捉到線路遭受的每一次雷擊的技術參數, 甚至還很難準確地區分每次線路雷擊故障的閃絡類型, 比如對輸電線路造成跳閘的主要原因是反擊還是繞擊等問題, 這造成在防雷措施上的針對性不強。
1.2 設計方面存在的問題:
1.2.1 檢查中發現我省在八十年代建造的110kV 及以下線路設計時均未提供土壤電阻率, 接地電阻設計值隨意性大, 有的線路整條線只有一個設計值, 允許值往往比實際值大許多。這些原始性因素一方面直接從源頭上降低了輸電線路的耐雷水平; 另一方面《架空送電線路的運行規程》規定, 線路接地裝置的改造是以設計的電阻值作為判斷的依據之一, 使原本可以降低的電阻值長期得不到解決。
1.2.2 因我省部份輸電線路處于山區, 線路上只有雙避雷線對線路的保護, 但由于山區大高差、大擋距, 也普遍存在保護角偏大, 避雷線對導線屏蔽效果不良等問題。
1.3 運行維護方面存在的問題:
1.3.1 因輸電線路不斷老化, 原有輸電線路接地電阻普遍較高, 在許多遭受雷害的輸電線路桿塔中, 普遍發現接地電阻值偏高的現象, 據分析, 有的是歷史因素造成的, 如高山土壤電阻率偏高, 設計參數不當, 施工不良; 而有的是多年運行后逐漸升高的, 如線路接地改造不到位、未能有效降低所致等。
1.3.2 線路桿塔接地也存在比較嚴重缺陷, 輸電線路接地裝置存在相當數量的不良缺陷, 如: 接地裝置年久失修、殘缺不全、接地電阻逐年增加、降阻劑嚴重腐蝕接地體, 這些損壞的接地裝置將導致耐雷水平嚴重下降, 甚至可使雷擊跳閘率成倍上升。運行中許多事例充分說明接地裝置不良與雷擊跳閘率升高有著直接的因果關系。
1.3.3 接地改造質量控制不嚴, 未達到預期效果, 接地裝置改造是一項隱蔽性的工程, 如果沒有實施中間環節的有效檢查監督, 而只作最后階段的象征性驗收, 往往要留下隱患, 如偷工減料、投機取巧等影響線路耐雷水平的不良手段就在所難免, 因此不少接地裝置改造并未收到實際的效果。
2 科學地運用好常規防雷技術措施
線路防雷保護首先在于抓好基礎工作, 目前國內外在雷電防護手段上并沒有出現根本性的變化, 很大程度上要依賴傳統的技術措施。對已投運的線路, 應結合地區的地貌、地形、地質以及土壤狀況與接地電阻的合理水平給出正確的評價, 找出可能存在薄弱環節或缺陷, 因地制宜地采取措施。目前主要的技術措施有:
2.1 加強線路的維護
根據季節的變化, 保證線路走廊有足夠的安全間隙。對大跨越、多雷區等特殊地區要按照《架空送電線路運行規程》做好維護工作。
2.2 加強線路的驗收
對于新投產的線路, 做好線路的驗收工作, 抽查接地體的埋深是否符合規程的要求, 射線長度是否達到設計的長度, 并建立桿塔接地電阻值、埋深、走向等原始技術臺賬。根據線路的新驗收規程, 我們對110kV 線路全線每基鐵塔的接地電阻進行測量, 使接地電阻值達到設計規程要求。
2.3 降低桿塔的接地電阻
線路的接地電阻與耐雷水平成反比, 根據各基桿塔的土壤電阻的情況, 盡可能地降低桿塔的接地電阻, 這是提高線路耐雷水平的基礎, 是最經濟、有效的手段。對于在運行中定期測量桿塔接地電阻值, 若其值大于30 歐的桿塔, 派人核實情況, 并及時列入整改計劃; 同時還規范了接地電阻測量方法, 保證測量的準確性。
2.4 增裝線路桿塔上氧化鋅避雷器
針對110kV 線路曾多次遭受雷擊桿塔的特點, 安裝110kV 避雷器共計50 多基桿塔, 大大改善了線路的雷擊跳閘概率, 效果比較顯著。從逐步安裝的情況來看, 在桿塔上安裝避雷器是一種行之有效的辦法。
2.5 裝設延伸接地線
在一些高土壤電阻率的地區, 改善接地裝置的措施是很困難的,應通過在地表面沿線路方向敷設與線路走向一致的延伸接地線, 以提高接地線與線路的電磁耦合和分流作用。
3 抓好防雷工作的關鍵點
在總結了我省輸電線路防雷工作存在的問題和如何運用好常規防雷技術措施的基礎上, 我們認為雷電活動是小概率事件, 隨機性強, 要做好輸電線路的防雷工作, 就必須抓住其關鍵點, 主要做法是:
3.1 突出目標管理, 限時消除隱患
對運行中發現問題較多的線路、雷擊頻發區段, 集中人力、資金進行全面整改,對部份110kV 及以上線路進行全線接地體重新敷設, 還結合110kV 線路桿塔基礎加固工程, 對桿塔接地體進行更換; 對于土壤電阻率較高的疑難地區的線路, 特別是要強化降阻手段的應用, 如增加埋設深度, 延長接地極的使用。
3.2 對線路頻發性雷擊區段采取有針對對性的措施
在山區送電線路不可避免地出現大跨越、大高差檔距, 是線路耐雷水平的最薄弱的環節; 一些地區雷電活動相對強烈, 使某一區段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。為此我們結合地區的特點, 研究制定詳細的防雷技術對策, 對頻發性雷擊的線路采取有針對性的措施, 如在線路部份桿塔上安裝避雷器也是一種有效的辦法, 這樣把有限的資金使用在刀刃上。
3.3 統一技術要求
對大跨越全高超過40 米桿塔接地電阻的要求, 在《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》與《電氣設備預防性試驗規程》的規定有所不同,一直是基建與生產交接的矛盾所在。對一些高土壤電阻率地區的大跨越全高超過40 米桿塔, 要強化技術手段的應用, 如增加接地射線的長度、根數或采用延伸接地等措施, 盡可能地降低桿塔的接地電阻, 力爭不超過相同土壤電阻率設計值的50%。
【關鍵詞】輸電線路;防雷;接地電阻;測量方法;接地整改
1 輸電線路桿塔的防雷與接地
架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾電網安全供電的難題。近年隨著電網的發展,雷擊輸電線路而引起的跳閘、停電事故日益增多,據電網故障分類統計表明:高壓線路運行的總跳閘次數中,由于雷擊引發的故障約占50%―60%[1]。尤其是在多雷、電阻率高、地形復雜的山區,雷擊輸電線路引起的故障次數更多,尋找故障點、事故搶修更困難,帶來的損失更大。理論和運行實踐證明,雷擊送電線路桿塔引起其電位升高造成線路“反擊”跳閘的次數占了線路跳閘總次數的絕大部分。在絕緣配置一定時,影響雷擊輸電線路反擊跳閘的主要因素是接地電阻的大小。所以,做好接地裝置的檢查,規范接地電阻測量方法保證線路桿塔可靠接地,并對電阻值較大的桿塔接地體實施改造已成為線路防雷的一項重要工作。
2 測量桿塔工頻接地電阻的方法
2.1 鉗表法測量桿塔接地電阻
目前110kV及以下輸電線路巡檢工作通常采用鉗表法測量桿塔工頻接地電阻。鉗表法由于其具有快速測試、操作簡單等優點因此被普遍使用,但是使用鉗表測量時必須滿足所測線路桿塔具有避雷線,且多基桿塔的避雷線直接接地的要求,且該種測量方法在著精度不高特,而且鉗口法測量采用電磁感應原理,易受干擾,測量誤差比較大,不能滿足高精度測量要求。圖1為鉗表法測量桿塔接地電阻的原理圖[2]。
圖1 鉗表法測量桿塔接地電阻的原理圖
其中Rx為被測桿塔的接地電阻,R1,R2...Rn分別為通過避雷線連接的各基桿塔的接地電阻;E為接地裝置的對地電壓,即接地體與大地零電位參考點之間的電位差;I為通過接地裝置泄放人大地的電流。
鉗表法雖然使用起來簡單方便,工作量小,但對于鉗形接地電阻測試儀最理想的應用是用在分布式多點接地系統中。架空輸電線路在滿足以下條件時可以使用鉗表法測量工頻接地電阻:
1)桿塔所在輸電線路具有避雷線,且多基桿塔的避雷線直接接地。
2)測量所在線路區段中直接接地的避雷線上并聯的桿塔數量滿足表規定。
2.2 三極法測量桿塔接地電阻
三極測量法是實際工作中較為準確測試桿塔接地電阻使用最多的方法,使用的測量儀器多為手搖式電阻測量儀(接地搖表),搖表按照接地極接線端子的不同分為四端子搖表和三端子搖表,但其接線測量的原理相同,接線示意圖如圖2、圖3所示。
在實際測量時,被測接地極G、電壓輔助極P與電流輔助極C這3點(極)按直線布置[3-4],三極法測量桿塔工頻接地電阻的原理接線圖如圖4所示。依照DL/T 887-2004《桿塔工頻接地電阻測量》規定:圖中l為桿塔接地裝置放射形接地極的最大長度;LGP為被測接地網到輔助電壓極的距離;LGC為被測接地網到電流極的距離。三極法測量時,需導通待測接地體,并測得接地體和輔助電壓極之間的電位差,從而求得待測接地體的阻值。
測量中為使測量誤差降至最小,電壓極P和電流極C分別應布置在桿塔基礎邊緣LGC=4l和LGP=2.5l處,比如說桿塔最大射線長度為10m,則電流極應布置在距桿塔邊緣LGC=4l=40米處,電壓極布置在LGP=2.5l=25米處。此外,“三極法”測量工頻接地電阻還要求探針埋深至少在30厘米以上。
三極法測量精度高,數據更為準確,因此在500kV及以上輸電線路桿塔接地檢測工作中被廣泛使用。但采用三極法測量桿塔工頻接地電阻時,收線需核對桿塔接地型式最大射線長度,然后要將桿塔每個塔腿的接地極電氣連接斷開,再進行布線、測量工作,操作步驟較多,在實際應用中對測量人員的操作水平也有一定要求。
3 接地電阻值較高的原因分析
輸電線路桿塔接地電阻值較高或超標的原因,綜合分析有以下幾點:
1)接地w腐蝕。在山區酸性土壤或風化后的土壤中容易發生電化學腐蝕和吸氧腐蝕,由于接地體埋深不夠或用砂石回填,土壤中含氧量高,也容易發生吸氧腐蝕。腐蝕部位通常在接地引下線與水平接地體連接處,有時甚至發生接地線斷裂。
2)接地體外露。在山地或山坡區域,因雨水沖刷導致水土流失而使接地體外露失去與大地的良好接觸。
3)土壤電阻率較高。現場測量地區的土壤電阻率不都是均勻的,特別是山區、多巖石的土壤其電阻率普遍較高。而在接地裝置施工時使用的降阻劑性能不穩定,著時間的推移,降阻成分逐漸流失或失效,并且多數化學降阻劑在一定程度上也會加速接地體腐蝕。
4)外力破壞。桿塔接地引下線或接地體被盜,也可能遭農耕機具等外力破壞。
4 輸電線路桿塔接地電阻的整改措施
4.1 重新埋設焊接或延伸桿塔接地射線
對測量出的接地電阻值不合格的桿塔接地體進行開挖檢查,發現有銹蝕或斷裂的接地引下線時,要重新敷設或延長接地射線并進行焊接。敷設接地射線過程中,根據桿塔所在的地形環境以及存在的問題性質做出合理的整改措施,比如土壤電阻率低又便于施工的地方鋪設水平放射線,在放射線時結合地形和土質情況做放射分支線[5];在巖縫及土層較厚的地方打入垂直接地極,或做深埋接地坑,在坑中用圓鋼焊接散開的分支網做接地極等等。對改造過的桿塔接地裝置還要進行復測,以此判斷改造措施實施的正確性。
水平接地體之間做到盡量遠離,平行距離都不小于5m,在一般地區,要求接地體埋深不得小于0.4m。而山區線路普遍位于不利的地形條件下,多有土壤不良或是地勢較高,受氣候因素影響較大,根據歷史經驗埋設深度對接地電阻的季節系數的影響是較大的,在埋設深度為0.5m時,季節系數可高達1.4-1.8[6],使桿塔很難保持正常的耐雷水平。因此在山區地帶,應適當提高埋設深度,提高到0.6-0.8m。
4.2 應用離子或石墨接地極等新材料
針對接地體多由于腐蝕導致接地電阻較高的現狀,目前國內已逐步推行使用離子或石墨接地極對桿塔接地進行改造。離子或石墨接地極內部填充料含有特質的化合物,能充分吸收空氣中的水分,通過潮解作用,將活性離子化合物有效釋放到土壤中,不僅能夠降低接地極與土壤的電阻值,還能改善周邊土壤的電阻率,有效增強雷電導通釋放能力。其具有阻抗低、導電性強的優點,可有效消散雷電和電力故障電流,而且不與任何酸、鹽或堿發生反應,杜絕了長期埋入土壤中存在的接地體腐蝕現象,性能穩定適合長期使用。但是新型接地極的成本較高,實際應用時需要綜合考慮,而且施工相對簡單還應做好防盜措施。
5 結語
輸電線路桿塔接地電阻作為影響線路耐雷性能最重要的因素之一,合格的桿塔接地電阻是降低架空輸電線路雷擊跳閘率、提高線路運行可靠性的保證。定期測量輸電線路桿塔接地電阻是維護線路安全運行的一項重要工作,針對測量過程中檢測到的超過規定值的接地電阻,及時做出有效的整改措施,降低桿塔接地電阻值從而達到提高架空輸電線路耐雷水平并降低線路雷擊跳閘率的效果。而正確選擇測量儀器與方法、有效實施接地整改則是保障輸電線路桿塔接地裝置良好的關鍵。
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【關鍵詞】送電線路;雷擊跳閘;防雷措施
一、概述
隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長,電力生產的安全問題也越來越突出。對于送電線路來講,雷擊跳閘一直是影響高壓送電線路供電可靠性的重要因素。由于大氣雷電活動的隨機性和復雜性,目前世界上對輸電線路雷害的認識研究還有諸多未知的成分。架空輸電線路和雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個難題,雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。因此,尋求更有效的線路防雷保護措施,一直是電力工作者關注的課題。
河池電網處于桂西北山區地形劇變、峰高谷深,山巒起伏,線路雷擊跳閘是整個電網跳閘的重要原因,經常占到跳閘總數的80%~90%。且由于線路大多處于高山大嶺,降低雷擊跳部率對于日常線路設備的運行維護人員來說將大大降低勞動強度,且效益是不僅僅是金錢可以衡量的。
目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設在桿塔頂端的架空地線,其運行維護工作中主要是對桿塔接地電阻的檢測及改造。由于其防雷措施的單一性,無法達到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強線路絕緣水平的防雷措施,受到一定的條件限制而無法得到有效實施,如通常采用增加絕緣子片數或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來提高線路絕緣,對防止雷擊塔頂反擊過電壓效果較好,但對于防止繞擊則效果較差,且增加絕緣子片數受桿塔頭部絕緣間隙及導線對地安全距離的限制,因此線路絕緣的增強也是有限的。而安裝耦合地線則一般適用于丘陵或山區跨越檔,可以對導線起到有效的屏蔽保護作用,用等擊距原理也就是降低了導線的暴露弧段。但其受桿塔強度、對地安全距離、交叉跨越及線路下方的交通運輸等因素的影響,因此架設耦合地線對于舊線路不易實施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要,將安裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、進行綜合分析運用,從它們對防止雷擊形式的針對性出發,真正做到切實可行而又能收到實際效果。
二、雷擊線路跳閘原因
高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關:線路絕緣子的50%放電電壓;有無架空地線;雷電流強度;桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性,因此,在進行高壓送電線路設計時,我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。
1.高壓送電線路繞擊成因分析。根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明,雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。對山區的桿塔,計算公式是:
山區高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的3倍。山區設計送電線路時不可避免會出現大跨越、大高差檔距,這是線路耐雷水平的薄弱環節;一些地區雷電活動相對強烈,使某一區段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。
2.高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時,雷電電流流過塔體和接地體,使桿塔電位升高,同時在相導線上產生感應過電壓。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值,即Uj > U50%時,導線與桿塔之間就會發生閃絡,這種閃絡就是反擊閃絡。
由以上公式可以看出,降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數k、減小分流系數β、加強高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實際實施中,我們著重考慮降低桿塔接地電阻Rch和提高耦合系數k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。
三、高壓送電線路防雷措施
清楚了送電線路雷擊跳閘的發生原因,我們就可以有針對性的對送電線路所經過的不同地段,不同地理位置的桿塔采取相應的防雷措施。目前線路防雷主要有以下幾種措施:
1.加強高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比,加強零值絕緣子的檢測,保證高壓送電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。
2.降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比,根據各基桿塔的土壤電阻率的情況,盡可能地降低桿塔的接地電阻,這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎,是最經濟、有效的手段。
3.根據規程規定:在雷電活動強烈的地區和經常發生雷擊故障的桿塔和地段,可以增設耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導線之間的耦合系數增大,并使流經桿塔的雷電流向兩側分流,從而提高高壓送電線路的耐雷水平。
4.適當運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時,避雷器就加入分流,保證絕緣子不發生閃絡。根據實際運行經驗,在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。目前在全國范圍已使用一定數量的高壓送電線路避雷器,運行反映較好,但由于裝設避雷器投資較大,設計中我們只能根據特殊情況少量使用。
本文主要對安裝線路避雷器、降低桿塔的接地電阻兩
方面進行分析:
1.安裝線路避雷器。運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時,避雷器就加入分流,保證絕緣子不發生閃絡。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。
線路避雷器一般有兩種:一種是無間隙型;避雷器與導線直接連接,它是電站型避雷器的延續,具有吸收沖擊能量可靠,無放電時延、串聯間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作,避雷器本體完全處于不帶電狀態,排除電氣老化問題;串聯間隙的下電極與上電極(線路導線)呈垂直布置,放電特性穩定且分散性小等優點;另一種是帶串聯間隙型,避雷器與導線通過空氣間隙來連接,只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用,具有可靠性高、運行壽命長等優點。一般常用的是帶串聯間隙型,由于其間隙的隔離作用,避雷器本體部分(裝有電阻片的部分)基本上不承擔系統運行電壓,不必考慮長期運行電壓下的老化問題,且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。
線路避雷器防雷的基本原理:雷擊桿塔時,一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔,另一部分雷電流經桿塔流入大地,桿塔接地電阻呈暫態電阻特性,一般用沖擊接地電阻來表征。
雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高,其電位值為
Ut=iRd+L.di/dt
(1)
式中, i——雷電流;
Rd——沖擊接地電阻;
L.di/dt——暫態分量。
當塔頂電位Ut與導線上的感應電位U1的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時,將發生由塔頂至導線的閃絡。即Ut-U1>U50,如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響,則為Ut-U1+Um>U50。因此,線路的耐雷水平與3個重要因素有關,即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說,線路的50%放電電壓是一定的,雷電流強度與地理位置和大氣條件相關,不加裝避雷器時,提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻,在山區,降低接地電阻是非常困難的,這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。 轉貼于
加裝線路避雷器以后,當輸電線路遭受雷擊時,雷電流的分流將發生變化,一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔,一部分經塔體入地,當雷電流超過一定值后,避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線,傳播到相臨桿塔。雷電流在流經避雷線和導線時,由于導線間的電磁感應作用,將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流,這種分流的耦合作用將使導線電位提高,使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓,絕緣子不會發生閃絡,因此,線路避雷器具有很好的鉗電位作用,這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。但由于其費用較高,故綜合考慮后未進行行推廣運用。
2.降低桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻增加主要有以下原因:
(1)接地體的腐蝕,特別是在山區酸性土壤中,或風化后土壤中,最容易發生電化學腐蝕和吸氧腐蝕,最容易發生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處,由腐蝕電位差不同引起的電化學腐蝕。有時會發生因腐蝕斷裂而使桿塔“失地”的現象。還有就是接地體的埋深不夠,或用碎石、砂子回填,土壤中含氧量高,使接地體容易發生吸氧腐蝕,由于腐蝕使接地體與周圍土壤之間的接觸電阻變大,甚至使接地體在焊接頭處斷裂,導致桿塔接地電阻變大,或失去接地。
(2)在山坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸。
(3)在施工時使用化學降阻劑,或性能不穩定的降阻劑,隨著時間的推移降阻劑的降阻成分流失或失效后使接地電阻增大。
(4)外力破壞,桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。
高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比,根據各基桿塔的土壤電阻率的情況,盡可能地降低桿塔的接地電阻,這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎,是最經濟、有效的手段。
針對河池供電局部分線路接地電阻值長期以來偏大,降低了線路的耐雷水平。為確保線路安全運行,對不同的桿塔型式我們采用φ8的園鋼進行了接地網統一設計、統一加工,避免了高山大嶺上進行施工焊接造成工藝質量不合格等的可能,同時也減少了野外工作量,大大降低勞動強度,加快改造速度。通地改造使桿塔地網的接地電阻值大幅度降低,從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高。
1.設計接地網改造型式。方案:利用絕緣搖表采用四極法進行土壤電阻率的測試,以及采用智能接地電阻測試儀,直測土壤電阻率。根據測試的土壤電阻率的結果進行比較再根據設計時所給予的接地裝置的型式,確定最終的接地體的敷設方案。
有架空地線路的線路桿塔的接地電阻
接地放射線
(1)土壤電阻率在10000歐·米及以上的桿塔:采用八根放射線不小于518米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(2)土壤電阻率在2300~3200歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于518米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(3)土壤電阻率在1500~2300歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于358米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(4)土壤電阻率在1200~1500歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于238米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(5)土壤電阻率在750~1200歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于198米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(6)土壤電阻率在500~750歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于138米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(7)土壤電阻率在250~500歐·米的桿塔:采用八根放射線不小于118米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
(8)土壤電阻率在250歐·米及以下的桿塔:(下轉第192頁)(上接第194頁)采用八根放射線不小于388米的φ8圓鋼進行敷設并焊接。
2.桿塔接地裝置埋深:在耕地,一般采用水平敷設的接地裝置,接地體埋深不得小于0.8米;在非耕地,接地體埋深不得小于0.6米。在石山地區,接地體埋深不得小于0.3米。
3.接地電阻值不能滿足要求時,可適當延伸接地體射線,直至電阻值滿足要求為止,個別山區,如巖石地區,當射線已達8根80米以上者,可不再延長。
4.接地體的連接:采用搭接方式,兩接地體搭接長度不得小于圓鋼直徑的6倍。
5.防腐:焊接部位必須處理干凈再做防腐處理。
6.為了減少相鄰接地體的屏蔽作用,水平接地體之間的接近距離不得小于5米。
三、采取的措施
1. 對線路中測出的接地電阻不合格的桿塔的接地電阻進行重新測試;并測試土壤電阻率。
2. 對查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進行開挖檢查,重新對本桿塔的敷設接地線,并進行焊接。
3.對檢查中發現已爛斷或無接地引下線的桿塔接地裝置進行焊接,并對接地電阻重新測試,不符合規定的重新進行敷設。
4.對被澆灌在保護帽內的接地引下線,采取的方式可為將引下線從保護帽內敲出,再重新澆灌保護帽或將引下線鋸斷重新進行焊接。
5.對重新敷設的接地電阻不合格的桿塔,再次使用降阻劑進行改造。