接地故障电阻论文（精选7篇）

接地故障电阻论文 第1篇

发生单相接地时, 小电阻接地配网系统能通过增大故障点电流使电弧稳定燃烧, 加速切除故障线路。据此, 上海电网技术原则规定, 上海市区变电站10 k V系统单段供电母线接地容性电流超过10 A的配电网, 应逐步改用小电阻接地系统。变压器10 k V中性点经5.7Ω电阻接地, 10 k V接地电流理论上最大值为1 k A, 当10 k V系统发生接地故障时, 由继电保护动作, 切除故障线路[1]。

但是, 近年来, 上海配电网在实际应用中发生了多起间歇性接地故障导致的中性点接地电阻烧毁的严重事故。线路发生间歇性接地故障时接地电流较小, 并且具有瞬时性的特点, 对此, 传统的继电保护装置尚未提出针对性措施, 这就造成出线零流保护不动作, 不能快速切除故障线路, 使配电网长期处于故障状态。同时中性点小电阻长期处于工作状态, 会出现发热严重的现象, 甚至被烧毁烧断。有分析显示现场工作的部分电阻由于各种原因发生了损伤, 但在平时未工作的情况下, 并不能检测出电阻故障。一旦发生电阻长期工作发热现象后, 丧失了热稳定性的电阻的电阻值就会升高, 那么此时小电阻抑制间歇性接地过电压的优势就会失去。电阻烧毁后配网甚至会成为不接地系统, 那么由此产生的弧光过电压将对整个电网产生极大危害。

1 间歇性接地故障的原因

1.1 电阻故障

目前在上海电网中使用的接地电阻主要有铸铁电阻、不锈钢电阻以及组合式接地电阻柜。其中, 不锈钢电阻和组合式接地电阻柜近年来在接地电阻中所占比重逐步提高, 特别是1996年以后, 新投运的接地电阻基本都是这2种类型。组合式接地电阻柜是在不锈钢接地电阻的基础上采用了组合方式, 其基本结构与不锈钢电阻大致相同, 但更便于安装。不锈钢接地电阻采用不锈钢合金, 通过在金属中添加不同的化学元素, 使合金具有较低的温度系数, 保证在发热后 (<760℃) , 电阻值变化能控制在一定范围内[2]。

接地电阻如果在运输、安装等过程中发生机械损伤, 在系统发生单向接地的情况下, 损伤可能会扩大, 导致电阻值变化, 使接地电阻发热状况加剧, 极端情况下会导致电阻烧毁。一种情况就是实际接地电阻值变小, 更容易产生间歇性电弧, 从而造成中性点间歇性电流, 同时使得接地电流与系统中保护的设定值不配合, 导致系统总后备保护 (主变零流或者零压保护) 动作, 形成母线失电, 后果严重。另一种情况就是电阻值增大, 甚至成为中性点不接地系统, 这就有可能造成系统内间歇性过电压的产生。

1.2 线路故障

小电阻接地系统在上海10 k V配电网运行已有较长的时间, 随着架空绝缘导线的推广应用, 可能发生当架空绝缘导线断线落地时 (可能是电源侧或负荷侧) , 小电阻接地系统出现较小接地电流的情况。依据现有已经安装的微机继电保护装置的整定设置, 该接地电流无法为运行人员提供准确的报警信号, 致使接地不能及时被发现, 可能造成不必要的人员伤害和设备损坏[3]。

故障产生的零序电流大部分由故障点经故障线路流向电源, 非故障线路的零序电流相对很小。零序电流的大小与故障位置、负荷量和过渡电阻有很大的关系:故障点离电源越远, 零序电流越小;零序电流随着负荷量的减少而减小;过渡电阻越大, 零序电流越小[4]。比如故障点靠近负荷侧, 此时过渡电阻阻值较大, 故障点电流有效值在几安到几十安之间。架空线与周围物体 (例如树枝等) 搭接、电缆对地绝缘降低或是架空线断线落在地面而过渡电阻较大等均属于这类情形。根据DL/T6201997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定:当10 k V系统电容电流大于10 A (钢筋混凝土或金属杆塔的架空线) 、20 A (非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线) 或30 A (电缆) 时, 接地电弧将不能自熄。但该标准对接地电流大于何值时接地电弧能稳定燃烧 (即不发生电弧接地, 类似金属性接地的情况) 并没有说明。这是因为接地电弧的燃弧情况除了与恢复电压有关外, 还与外界气象条件、电弧部位介质等多种因素有关, 实际过程极为复杂。不论接地电弧能否自熄, 实验证明:在接地故障电流为数安至数百安的范围内都可能产生接地电弧过电压。而在中性点经小电阻接地系统中发生单相接地时, 其故障电流也是在几百安左右 (当然不排除接地故障电流有近千安的可能) , 这就有可能发生电弧接地过电压。

2 间歇性接地故障的危害

对于含有一定比例电缆的网络或全电缆网络来说, 电缆线路对地电容的电流比相同长度的架空线路大得多, 约为架空线路电容电流的17倍[5]。当发生单相间歇性电流故障, 而零流保护不动作时, 因单相接地电流较大, 带单相接地故障运行时电弧就不能自熄。电弧反复重燃或稳定燃烧, 会导致瞬间接地发展为永久接地。尤其当接地发生在电缆上时, 因为电力电缆的绝缘裕度比架空线路小得多, 承受过电压的能力较低, 容易引起配网中非故障相电缆第2点或多点击穿, 扩大为相间短路接地, 即出现所谓的电缆“放炮”现象, 扩大事故。

受故障点电弧不稳定的影响, 实际上故障点的间歇性击穿会不断产生暂态零序电流信号, 从而产生间歇性故障电流。在间歇性电弧接地形成的过电压继续运行时, 电弧可能多次重燃、熄灭, 导致线路电容上负荷的多次分配与电感震荡, 使中性点位移电压升高, 从而形成过电压。当间歇性故障持续, 导致中性点电阻烧毁, 配网变成中性点不接地系统后, 更是容易产生间歇性过电压。在单相接地电弧点燃、熄灭的过程中, 因系统电荷积累发生振荡易产生高幅过电压。弧光接地过电压以及谐振过电压可能对电网设备造成极大危害, 导致事故扩大。

3 中性点电阻保护

事实与数据证明, 一旦中性点接地电阻异常, 将给配电网的稳定运行带来极大隐患, 甚至可以造成事故扩散升级。通过理论研究及仿真试验可以看出, 一旦接地电阻大于100Ω就会出现弧光过电压, 而接地电阻烧毁或者从电网中脱离使得电网成为不接地系统, 弧光过电压出现的概率将极大增加。小电阻接地电网开关设备一般绝缘等级不高, 这些设备的损坏会使危害扩散。电网发生单相接地时需要将故障支路成功切除, 而当发生接地电阻故障时就需要停切供电变压器。由于小电阻是否正常工作在电网正常的情况下很难观测, 因此需要在小电阻柜上安装小电阻在线监测装置, 并实时计算当期小电阻阻值, 发现异常立即报警;监测装置还可以测量电阻温度, 防止电阻过热。

4 结语

在中性点经小电阻接地系统中, 当发生间歇性弧光接地故障时, 接地电弧熄弧后, 残余电荷将通过中性点电阻提供的回路释放。如果熄弧到2次燃弧的时间间隔不够长, 那么电荷就不能全部释放, 有可能产生过电压。当发生间歇性弧光接地时, 中性点经小电阻接地可以很好地抑制过电压的产生。但由于接地故障电流在几安至几百安的范围内都有可能发生弧光接地过电压, 并且中性点经小电阻接地系统的保护跳闸时间也有个△t (配合时间) 的考虑而不能迅即响应, 故而较大的接地电流会使电弧稳定燃烧的概率增大, 造成小电阻设备的烧毁。因此, 在接地电阻设备处安装接地电阻在线监测装置或其他相应的保护措施是十分必要的。

中压配电网肩负给用户配电的重责, 单相接地是影响其供电安全的首要因素, 80%的故障是由单相接地引起的。开展中压电网接地电阻故障综合研究, 对于提高供电可靠性意义重大, 为电网的安全经济运行提供了强有力的技术保障, 从而为用户提供了优质可靠的电源, 其社会效益不可估量。

参考文献

[1]施伟斌.基于10kV小电阻接地系统的架空线路接地故障指示器[J].低压电器, 2007 (13) :34～35, 47

[2]钱维忠, 姚建歆.小电阻接地系统接地电阻故障[J].上海电力, 2006 (1) :64～65

[3]周陶宏.小电阻接地系统断线状况分析[J].供用电, 2008, 25 (2) :30～33

[4]李建华.10kV小电阻接地系统断线接地故障仿真计算[J].上海电力, 2006 (1) :61～63

变电站接地电阻功能及常见故障处理 第2篇

关键词：变电站,电力工程,接地电阻,检修,变压器,安全,故障

电压、电流、电能质量的调整离不开变电站功能的稳定发挥, 变电系统和电力工程的稳定威胁之一是雷击的危害, 在变电站和电力工程分布区域越来越分散的今天, 出现变电站和电力工程的接地电阻过大, 雷击的可能变得越来越大的潜在威胁, 实现变电系统和电力工程雷击下的稳定就越来越难。应该从变电站的接地电阻控制出发, 认识变电站接地电阻的功能, 避免变电站接地电阻过高而出现的设备、电压、人身事故, 在做好变电站接地电阻分析, 实施变电站接地电阻全面监测, 做好变电站变压器检修等重点工作和技术应用的基础上, 实现变电站接地电阻的有效控制, 实现电力工程的对相关故障和影响的全面处理和控制。

1 变电站接地电阻的主要功能

从系统和结构上看, 变电站的主要功能是系统调控电能的平台, 是实现电力更多应用和更远传输的中间设备, 变电站接地电阻的有效控制直接关系着变电站状态和功能的稳定, 同时也是规划电力工程和变电设备的关键部分, 只有全面认知变电站接地电阻的功能, 才能够实现变电站结构的优化配置, 以控制和利用变电站接地电阻为基础, 实现对电力的有效分配和全面调节。

1.1 变电站接地电阻的安全功能

电阻对电流和电压有着直接影响, 变电站接地电阻是制约和影响电流下泄的主要因素, 在电力工程和变电系统的规划和设计中, 应该将接地电阻列为重要的标准和参数, 通过对变电站接地电阻的有效控制, 提升变电站的稳定性能, 进而做到对变电设备雷电威胁和安全事故的更好控制。

1.2 变电站接地电阻的测量功能

变电站接地电阻具有阻抗的功能, 也在变电站接地系统中存在, 可以被度量和测定的功能与特性, 在变电系统和电力工程中, 可以利用相应的设备和结构对变电站接地电阻进行测量, 通过现代化的电子器件和设备做到对变电站接地电阻的实施监控, 这可以为变电站的稳定运行和变电系统的安全提供必要的技术指导。

2 变电站接地电阻过大可能导致的故障

2.1 意外触电事故

当变电站接地电阻出现阻值过大的情况时, 会在雷击的情况下出现低压相线的绝缘击穿或绝缘损坏, 进而出现了短路和放电的问题隐患, 这时变电站的核心设备变压器接地线将会有大电流的流过, 如果这时出现人为的误操作或误触动, 这会在变压器接地线、变压器外壳、人体、接地线、接地电阻形成并联网络, 过高的电压会给人身造成致命的触电事故, 进而影响变电站的运行安全。

2.2 电压上升

电压过高一般发生在变电站变压器三相四线中的中性线接地电阻阻值过大或中性线断线时, 此时由于三相负载的不平衡, 变压器中性点将发生偏移, 接地点电位不为零, 使得有的相电压升高而烧毁用电设备。

2.3 变电设备烧毁

当变电站接地电阻出现过大的问题时, 会直接影响到变电系统设备的安全运行状态, 由于变电站接地电阻的过大, 会在变电设备的各项指标和参数上出现相应的反应, 这会限制变电设备的使用效率, 而且也会影响变电设备的功能障碍, 造成变电站变压器故障, 出现变电站继电保护装置误动, 严重则会造成变电设备出现烧毁。当变电系统接地电阻值出现不可控的增大时, 很可能会伴有避雷器功能障碍, 容易出现变电站避雷系统和变压器的安全与功能障碍, 严重者会在雷击事故中出现对变电站系统运行和结构部件的伤害与威胁。

3 处理变电站接地电阻故障的措施与方法

近年来检测发现变电站接地电阻过大, 对站内电气设备运行产生了不利影响, 降低了变电系统日常作业的运行效率。为了避免接地电阻过大造成的不利影响, 变电站需严格控制接地电阻值标准, 从主变压器调控开始, 创建现代化的电阻控制运行模式。

3.1 加强变电站接地电阻的技术监测

随着变电站系统和电力工程的范围扩大, 变电站承载的功能内容和工作任务越来越重, 接地电阻潜在故障风险持续上升, 这就要求电工人员做好设备故障的检修与处理, 电阻监测是故障防范与控制的有效方法, 通过检修性试验可发现接地电阻故障隐患。

3.2 加强变电站变压器的技术检修

主变压器是变电站生产的主控装备, 因其持续运转作业而发生了不同形式的故障, 变电站技术人员需定期检查变压器状态, 及时做好相应故障的检修与维护工作。

4 结语

接地是变电系统和电力工程的重要系统和结构, 对于控制变电系统和电力工程电阻, 实现变电系统和电力工程安全有着重要的价值。以变电系统和电力工程常见的电阻超标为分析的起点, 采用有针对的接地和降阻技术, 通过选型、设备控制、体系重构等方式, 全面提升变电系统和电力工程的雷击风险防范能力, 在避免雷击事故的同时, 提高变电系统和电力工程的稳定性和工作安全。

参考文献

[1]陈丽萍.高土壤电阻率地区变电站降低接地电阻措施的探讨[J].科技广场, 2011, (03) :78.

[2]吴燕.变电站接地装置设计存在的问题及解决措施[J].中国新技术新产品, 2011, (23) :132.

[3]周勇.变电站接地网电阻偏高的原因及降低接地电阻的措施[J].电源技术应用, 2009, (11) :96.

[4]陈永林, 吕温望.接地方式对变电站自动化系统的影响分析[J].产业与科技论坛, 2011, (04) :102.

接地电阻测试 第3篇

关键词：接地电阻,测试,原理,事项

伴随近年以来, 现代化的建设纵向推进程度越来越深, 国家工程也相应具备高科技建设标准要求。从电气行业的接地装置便可窥得一斑, 其技术要求与涉及领域方面愈来愈广, 无论是在设备方面的直流工作接地还是在设备的交流工作接地等区域, 都需要具备一个相对优异的接地装置来作为泄流的通道。如果缺少了必备的精良接地装置, 那么设备正常安全的工作, 便无法得到良性的保障。

1 接地电阻测测量分析

通常在接地的装置中存在着两个重要的参数即:接地电阻数值与接地网的结构, 根据目前的情况来看, 接地网方面的结构与系统等纵然重要, 但相对于在基础上保证了设备安全正常运行的低阻接地装置则更为重要, 尤其是其在防雷接地方面的能效体现, 其可以在瞬息间将大量KA的雷电电流散于大地, 接地的电阻愈小散流则愈快, 能够在瞬间使几十KA的雷电流泄流到大地, 接地电阻越小散流则越快, 在雷击后的高电位上所保持的时间会较短, 所产生危险性相对便小。总而言之接地的电阻越小, 产生的效果也就越好, 从而保护对象也就越安全。在测量中的接地电阻的准确程度, 是作为接地装置有无合格的判断依据。在工作中无论是使用方还是工程方或者检测机构, 在接地电阻存在的测量方法上都具备着强烈的争议。尤其是在测量方法不同时, 所出现的较大测量值差, 为判断带来了相应困难, 因而可以得出测量值的准确度与测量的原理性把握良好与否, 有着密切的关系。

2 接地电阻测量中存在的影响因素及解决方法分析

在接地地阻的测量中存在着诸类的影响因素, 这些影响因素的存在, 会在很大的程度上影响接地电阻测了值的准确性, 因此只有释以其良好的解决办法, 才能保证接地电阻分析测量的有效进行。

测量影响因素首先表现在土壤方面, 其影响的具体体现主要是附近土壤的构成存在不一致, 地质及紧密程度与干湿度均不同, 具有明显的分散性特征, 地层表面存在杂散电流, 尤其是相关的架空地线与地下管道及电缆的外皮等因素, 这些对于测试的影响极大。因而对其解决的方法通常会早用多点测量, 然后取平均值进行。其次在测试线的方向确定时出现失误, 距离达不到测试的要求所需, 对此的解决方法为, 根据具体的实地分析测量来找准测试的方向与距离。在辅助的接地极上存在电阻过大的影响因素, 通常的解决方法是在地桩位置做泼水处理或者施用降阻剂来调节电流极接地电阻。对待测试夹和测试接地点上的接触电阻较大的问题, 应采取将接触点做砂纸或锉刀进行磨光的处理, 然后以测试线的夹子对磨光的触点做到全面的夹好。另外在接触电阻中还存在着各方面的干扰影响对此应做得解决办法是对放线的方向进行调整, 最大化的规避开干扰相对较大的方向, 以此稳定和减少仪表的读数跳动。其次在仪表的使用方面存在的影响问题, 要做好详细检查, 及时的对仪表的电池进行更换, 预防因电池电量不足而影响测量。在仪表的精密度出现下降时, 要做好仪表的重新校准归零。

由此我们可以看出测试值准确的程度, 是判断接地测量近况是否良好的重要参考。如果测值出现不准确的情况最好要中止测量, 避免浪费人物财力, 当测值偏小时还要考虑到对接地设备出现的安全隐患做到预防。因此在测量中要严格按照规定要求对测量工具正确的使用, 规范科学的制订测量方法, 以得出准确详实的测量数据。

3 接地电阻测量方法分析

本案选取了接地电阻中, 常用的地网工频电阻的测试方法, 来对接地电阻进行测量分析。接地地租测试的基本原理阐述:对地网进行电流注入, 测量其电压, 并计算其存在电阻, R=U/I。地网工频电阻测量常用的测量仪器为:接地地阻测试仪和电流的电压表。测试方法分析:

由图1可以看出d大于2至5倍地网的平面对角长度D。普通的地阻测试仪:运用于小型地网, 所测量地阻大于0.5阻值, X/d=0.5。大电流的专用测试仪:运用于大型地网, 所测量地阻小于0.5阻值, 在测试点为地网的中心点时候, X/d=0.618。在测试点为地网边缘点时候, X/d=0.5-0.55。在实际的测试中, 电压极前后移动d于5%左右, 总共测量得出了3个地阻值, 如果这3个测得值相差不大的话, 则此3个值的平均值就是地网接地工频的电阻真值。若是3个值得结果存在着大的悬殊, 那么便说明了d与x存在的值错误, 便需要重新调整测量。其次测量中, 还要对测试方向存在的地下结构, 进行考虑其地下是否有管道, 大型金属物质及下水道等反面物质, 因为这些都会成为影像测量结果的因素, 而导致x/d值的测试失误。

最终测试值结论:如果场地允许, 那么可进行多方向的选择性测试, 测试中保持电压极和电流极呈30度完成测试。只要测试方法正确, 那么便从中取其最小的值来作为地网接地的工频电阻真值。

参考文献

变电站接地网接地电阻的方案分析 第4篇

关键词：变电站,接地电阻,接地网

1概述

变电站接地网是变电站的重要组成部分, 是保证电力系统安全可靠运行必不可少的安全装置。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地, 以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果变电站接地网达不到要求, 会发生变电站继保系统误动作、设备损害以及人员安全等事故。由于接地网从设计到施工都不易达到精确控制, 特别是其一次性建设、隐蔽性及运行维护困难的特点, 使得接地网建设成为变电站工程建设中的难点之一。当前应该注意的是电力行业标准DL/T621《交流电气装置的接地》已经废止。

2某变电站的主要设备现状

2.1系统阻抗

正序阻抗:110k V侧, Z1=0.22778;

零序阻抗:110k V侧, Z0=0.4554。

2.2变压器阻抗计算

本所主变采用三相三线圈有载调压变压器, 型号SZ11-50000/110 (W) , 110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5k V, 接线方式Yn, Yn0, d11, 容量比:100/100/50, Ud12%=10.5, Ud13%=17.5, Ud23%=6.5。

由变压器三相额定容量Se=50MVA知, 可取视在功率基准标幺值Sj=100MVA (图1) 。

3零序及正 (负) 序的分析

根据相关的系统化简及计算可得图2。

发生接地故障时, 接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差的计算本文不在敷述。

6结论

本文结合变电站实例仔细分析了变电站接的系统分析及复合地网的计算方法, 这是目前中型变电站的基本思路与方法, 不适用于大型的变电站设计。目前来看, 此方法的实际使用效果良好, 方案可行。

参考文献

[1]解广润.电力系统接地技术[M].北京:水利电力出版社, 1991.

接地故障电阻论文 第5篇

接地系统是变电站的重要组成部分, 不仅关系到变电站的安全稳定可靠运行, 更涉及到人身与设备的安全。近年来, 随着电力系统容量的不断增大, 入地短路电流越来越大, 随之也要求系统的接地电阻越来越小[1]。接地电阻是接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和, 其值是衡量变电站接地系统是否符合安全要求的重要指标。但由于土壤电阻率在很大程度上决定了接地装置接地电阻的大小, 导致高土壤电阻率地区 (ρ>500 Ωm) 的变电站接地电阻一般很难满足安全要求, 致使这些地区由于接地不良导致系统、设备损坏的事例时常发生。

变电站接地网设计的基本思路是保护人身和设备安全, 维护系统的安全稳定运行。本文以山西省方山煤业公司洗煤厂35 kV箱式变电站接地设计为例, 提出高土壤电阻率地区接地网降阻的有效方法, 即采用外引式接地极降低接地网的接地电阻, 与常规方法相比施工简便、效果明显、经济合理, 是进行接地网设计时可考虑的一种方法。

1 常用的接地网降阻方法

1.1 站内深井方案

站内深井方案由于是在本变电站内实施, 不会涉及到相邻单位等问题, 所以, 应是首先考虑的方案。

1.2 深埋接地极方案

当地下深处的土壤的电阻率低时, 可采取深埋接地极来降低接地电阻值。

1.3 使用降阻剂方案

在高土壤电阻率地区的接地网施工中, 使用降阻剂是近年来常用的方法, 无论是电网工程, 还是电厂工程, 应用实例很多。20世纪70年代至80年代, 使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。据了解, 有多个使用降阻剂的工程, 在接地完工后测量接地电阻情况均不错, 但由于缺乏长期的跟踪监测, 对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息反馈很少。的确也有质量差的降阻剂, 其降阻效果不能持久, 对接地网造成了腐蚀, 导致各地对使用降阻剂的意见分歧。

1.4 更换土壤或采用导电性混凝土方案

对土壤电阻率较高的变电站, 可采用电阻率较低的土壤 (如黏土、黑土及砂质黏土等) , 或采用导电性混凝土替换原来的电阻率较高的土壤, 置换范围在接地体周围0.5 m以内。这样处理后, 接地电阻可减小至原来的3/5左右。在选材上, 降低接地电阻接地体的金属材料有扁钢、镀锌圆钢、不锈钢、铜包钢和纯铜材。从经济的角度考虑, 镀锌圆钢是目前我国变电站应用最广泛的接地体材料。而铜包钢是采用特殊的电铸技术生产, 将纯度为99.9 %的纯铜均匀地覆盖到低碳钢芯上, 既有与铜等同的性能, 又兼有钢材的特性。配有高强度特种钢制成的驱动头和钻头, 施工时可以很容易地将棒打入地下, 深度可达30 m以上, 以获得恒定的低电阻[2,3,4,5]。

降低接地电阻的方法有多种, 需要针对不同的地区、不同的土壤条件采用不同的方法, 才能有效地降低电阻。

2 高土壤电阻率地区接地网的降阻措施

2.1 工程概况

山西省方山煤业公司洗煤厂35 kV箱式变电站位于方山县大武镇东北, 北川河南岸, 地貌单元属北川河Ⅰ级阶地, 地基由80 %卵石、碎石和20 %砂砾构成。原施工设计集中接地网采用镀锌Φ 40 mm钢管, 长2.5 m的人工垂直接地体20个, 以5 m的间距垂直埋设于箱式变电站四周, 埋深80 cm, 并与1个6 400 m2的生产车间钢柱基础所构成的接地网连接成整体;要求接地电阻≯4 Ω。但接地工程完成后, 实测的接地电阻值为14 Ω, 与电气系统所要求的接地电阻值相差甚远。

2.2 方案的技术经济比较

如果不考虑车间钢柱基础的自然接地因素, 取K=0.31, ρ=2 500 Ωm, 经计算, 若仍采用上述材料规格、长度的镀锌钢管作为接地体, 需埋设194根垂直人工接地体, 按间距5 m排列需占地3 809.18 m2, 不仅要耗用大量的钢材, 而且需占用大面积的土地, 在技术经济上极不合理。考虑到站区地面已完成硬化, 采用深埋接地极、人工改善土壤及降阻剂等降阻措施已不现实, 而且变电站附近有北川河, 水源比较丰富, 因此, 采用敷设外引式接地降阻是合理的。

2.3 实施方案

用Φ 10 mm镀锌圆钢焊成9 m9 m接地网, 网格面积为81 m2。在冬季枯水季节沉入河底, 上面覆盖河砂并压上巨石。然后用两根Φ 10 mm镀锌圆钢由接地网引至岸上A、B两点, 如图1所示。在A、B两点做螺栓接头, 供测量接地电阻使用。然后从A点用Φ 10 mm镀锌圆钢沿地敷设至站内集中接地网;从B点用Φ 10 mm镀锌圆钢与10 kV架空线电杆接地相连后, 与站内集中接地网相连。

在极端情况下, 夏天土壤最干燥季节, 经专业人员现场实测, 集中接地处的接地电阻仅为0.45 Ω, 完全满足电气系统对系统接地电阻≯4 Ω的要求, 可见采用此方案的降阻效果非常明显。

3 结语

该变电站是典型的高土壤电阻率地区, 系统接地必须采用特殊的降阻措施和方法, 才能满足电气系统对系统接地电阻值的要求。在工程中可以考虑采用的降阻措施很多, 如利用地质钻孔埋设长接地极、局部换土、使用降阻剂、利用地下水的降阻作用、外引接地、深井或超深井接地、扩大接地网面积、使用低电阻模块以及深孔爆破接地技术和电解离子接地系统等。但某些降阻措施会造成工程量增大、土质污染或降阻效果不明显等问题。在具体工程中采用何种降阻措施, 应结合当地的土质、冻土深度、含水量、土壤电阻率、施工条件及电气系统对接地工程的要求等, 来选用最有效、最经济的措施和方法。

参考文献

[1]李彬, 郑连清.110 kV变电站接地电阻的降低与核算[J].四川电力技术, 2010, 33 (2) :60-63.

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[3]杨曼.变电站降低接地电阻方案[J].湖北电力, 2006, 30 (B12) :53-55.

[4]王周安, 曾永林.立体地网的建立及应用[J].中国电力, 1996, 29 (1) :56-58.

输电杆塔接地电阻的测量 第6篇

1 接地电阻的含义

接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地向远处扩散所遇到的电阻, 它的大小反映出雷电流能否顺利的从杆塔顶部经过接地引下线泄入大地。为确保雷电流能够顺利泄人大地, 保护线路绝缘, 送电线路杆塔必须可靠接地。我们在日常的巡线工作中, 要对接地装置进行检查, 确保它们保持良好的连接状态。接地电阻作为输电线路杆塔的重要参数之一, 在杆塔接地电阻检查与接地工程竣工验收时, 必须经过精确的测量, 保证所测得的接地电阻值准确可靠。接地电阻测试仪是检验、测量接地电阻的常用仪表。

2 接地电阻测量的基本原理

2.1 接地电阻测量的基本方法

接地电阻的测量方法主要分为三个阶段:最初的伏安法、七八十年代出现的摇表测量法、较新的钳口式仪表测量法。通过对各种方法的简单分析, 得到了各种测量方法的优点和不足之处。

伏安法作为最初的测量方法, 有着明显的不足之处, 第一:繁琐、工作量大。试验时, 接地棒距离地极为20~50米, 而辅助接地距离接地点40~100米。钳口式接地电阻测试最大特点是使用快捷、方便, 只要钳住接地线或接地棒就能测出其接地电阻。由于钳口法测量采用电磁感应原理, 易受干扰, 测量误差比较大。目前, 我们在输电线路测量工作中还是采用经典的摇表测量法来测量接地电阻值。摇表测量法中使用的ZC-8型接地电阻测量仪的测量方法简单, 对接地体的接地电阻测量准确, 性能稳定, 但工作量大, 效率低, 是其最大的弱点。

2.2 摇表测量的基本原理 (直线布极法)

手摇式测量仪是一种较为传统的测量仪表, 它的基本原理是采用三点式电压落差法。在测接地电阻时, 要求测的是接地极与电位为零的远方接地极之间的电阻, 所谓远方是指一段距离, 在此距离下, 两个接地极的互阻基本为零, 经实验得出, 20m以外距离符合此要求。如果线距缩短, 测量误差会逐渐加大。测量过程中, 首先在被测接地引下线一侧的地上打入两根辅助测试桩, 要求这两根辅助测试桩位于被测接地线的同一侧, 三者基本在一条直线上, 距被测接地线较近的一根辅助测试桩距离为20米左右, 距被测接地线较远的一根辅助测试桩距离为40米左右。测试时, 按要求的转速转动摇把, 测试仪通过内部磁电机产生电能, 在较近的被测地桩和较远的辅助测试桩之间输入电流, 此时在这两个辅助测试桩之间可获得一电压, 仪表通过测量该电流和电压值, 即可得出被测接地线的地阻。

3 接地电阻测量中的思考

针对当前在测量输电线路杆塔接地电阻工作中遇到的两个容易造成测试误差的问题, 在下文中将作出分析并提出解决的方法:

3.1 测量时对所用导线的思考

由于接地电阻测试仪是通过铁钎发射和接收电流来测试接地体的地电阻, 所以两铁钎之间及两钎与接地体之间距离太近时将产生相互干扰, 并由此产生误差。因此, 在测量时, 接地体、电压极、电流极顺序布置, 三点成直线, 彼此相距20m。

目前所使用的放线方式要使用到三条独立分开的导线。在具体的操作过程中, 先将一条20米的导线拉直, 找出第一个铁钎的位置, 然后再将40米的导线尽可能的沿着20米导线的方向拉直, 找出第二个铁钎所在的位置。在这个放线过程中容易出现小问题:由于两条独立分开的导线不可能完全地重合, 导致两条铁钎插入的位置很有可能不在同一直线上, 即接地引下线与两个铁钎很难做到三点一直线。这对测量接地电阻会产生一定的影响, 导致测量结果不够准确。

针对这个问题, 可以将独立分开的20米导线与40米导线组合在一起, 成为一个整体, 又或者使用绞形导线。经过这种改变, 20米的导线与40米的导线就可以重合在一起, 只要拉直了40米的导线, 就可以同时找到两条铁钎所在的位置, 还能保证接地引下线与两条铁钎三点成一线, 减少测量误差。另外, 由于20米导线与40米导线结合在一起, 相当于一根导线, 在收放导线时, 可以有效地减少工作量。通过这种小小的改变, 不但可以提高测量效率还能够提高接地电阻测量的准确率。

3.2 关于铁钎插入地下深度的问题

利用摇表测量法测量输电线路杆塔的接地电阻时, 其中还有一个基本的要求:在20米处和40米处所插入的铁钎深度应大于铁钎总体长度的1/4, 否则, 将产生测试误差。目前, 我们在测量输电线路杆塔接地电阻中所用到的铁钎并没有给出铁钎的1/4处分界线, 导致在测量过程中工作人员不能确定铁钎插入的深度是否合适, 这极有可能引起测量误差。铁钎插入地下过深时, 可能引起测试仪灵敏度过高。而测试仪出现灵敏度不够这种情况时, 原因可能有两个:一是铁钎插入地下的深度不够;二是土壤电阻率过高引起的。遇到这种情况时, 就需要判定是那一个原因, 将铁钎重新插入就在所难免了, 这样就会导致测量效率下降。对于第一个原因的解决方法是将铁钎尽量打深, 而对于第二个原因则可沿铁钎注水使其湿润。虽然两种方法处理起来都非常简单, 但也要消耗一些时间, 足以影响测量的效率。解决这个问题的方法就是将铁钎画上1/4处分界线, 作业人员在测量过程中就能够一次性地将铁钎插入到合适的深度, 不再需要担心铁钎插入的深度是否满足要求, 测量所得到的结果是否有效。遇到测试仪灵敏度不够时, 就可以直接判断是土壤电阻率过高引起的, 解决起来就事半功倍。

4 结语

接地电阻值反映的是输电线路杆塔的泄雷电流能力, 对输电线路的正常运行有着重要的意义。经过上述简单的分析, 测量输电线路杆塔接地电阻的工作量大, 且测量效率并不高是当前测量工作遇到的最大难题。为了能及时地完成工作, 保证测量的准确率, 工作人员不得不投入更多的时间, 因此, 一些能够提高测量效率的方法越来越受到大家的关注。针对在测量输电线路杆塔接地电阻中如何才能提高接地电阻测量效率的问题, 本文提出这两个小小的改进。通过这样的改变, 只需很小投资, 即可在今后的杆塔接地电阻检查与接地工程竣工验收工作中, 不但能够较好的提高接地电阻测量的工作效率, 还提高测量结果的准确率。

参考文献

[1]张丹丹, 尹小根, 陈俊武, 李藻湘.多电极布置法测量接地电阻[J].高电压技术.2002.

高电阻地区接地技术研究 第7篇

国防系统的各种建筑工程如试验楼、测试楼、总装厂、储存库等由于安全原因, 往往选址在人烟稀少的山区, 这种地区一般属于岩石性的高电阻地区, 使用常规方法施工要达到较低电阻值很困难。国防系统的工程一般要求联合接地阻值小于1Ω, 对部分测试类项目要求接地电阻小于0.5Ω, 为了达到接地阻值要求必须采用特殊方法, 本文结合某航天工程来阐述高电阻地区接地方案。

1 工程案例情况介绍

该工程接地系统主要包括三种:

1) 一类防雷建筑物防直击雷接地:本项目部分建筑物为火工品库, 属一类防雷建筑物, 一类防雷建筑物采用架空避雷线塔的独立接地装置来防直击雷, 每一引下线冲击接地电阻不大于10Ω。

2) 工艺用测试接地:本项目设有工艺用测试接地, 采用独立接地装置, 接地电阻不大于0.5Ω。

3) 联合接地:本项目为普通防雷接地、弱电系统接地、设备保护接地等联合接地系统, 共用接地装置, 接地电阻要求不大于1Ω。

项目在实施过程中做了接地测试, 由数栋建筑物接地电阻测试结果来看, 接地效果不太理想, 大部分建筑物接地电阻较高, 一般为15~35Ω, 不满足设计要求。分析其主要原因是所在地区基本为岩石地区, 土壤电阻率太高所致。根据该工程岩土工程勘察报告显示:根据区域地质资料和钻探成果, 大致为第四系上更新统残坡积层、冲洪积层黄土状粘质粉土、粉质粘土、重粉质粘土。

第1层:人工填土, 以粘质粉土为主, 含植物根和有机质, 位于人工开垦的坡地之上, 厚度一般为0.2~1.2m。

第2层:第四系上更新统残坡积层、冲洪积层黄土状粘质粉土、粉质粘土稍湿-湿, 稍密-中密, 空隙发育, 含少量碎石及植物根。本层厚度为0.3~3.3m。

第3层:第四系上更新统残坡积黄土状粉质粘土、重粉质粘土, 硬塑-坚硬, 含有少量碎石。本层及亚层厚度介于0.2~5.1m。

本次勘察在局部地段发现第2层、第3层为湿陷性黄土。场地湿陷类型为非自重湿陷黄体场地。

第4层:强风化白云岩。

第5层:中风化白云岩。

第6层:微风化白云岩。

参照地质勘察报告及总平面图分析发现很多建筑物所在区域电阻率较高, 电阻率为500~1 500Ω·m。

结合地质勘察报告以及接地电阻测试数据, 设计师考虑需采用特殊措施来降低接地电阻。

2 降低接地电阻方案

常见的传统降低接地电阻方案有如下几种:

1) 外引接地

当接地装置附近不远处有导电性能良好、电阻率低的土壤或者水源时, 可以采用敷设外引接地极的方式。在附近电阻率低的土壤中敷设接地极或者在水下敷设接地网, 然后再利用接地线 (如扁钢带) 引接过来作为外引式接地。

此种方式主要对附近有水源的地区比较适用, 但采用这种方式有一些需要注意的事项, 首先外引接地装置要避开有人通行的道路, 以防产生跨步电压触电;且必须考虑到外引接地极主干线自身电阻所带来的影响, 此种方式实用效果较好, 但限制条件较多, 利用率不高。

2) 更换土壤 (换土法)

这种方法主要是在接地体1~4m范围内, 将原有较高电阻率的土壤更换为电阻率较低的土壤, 可以采用粘土、泥炭、黑土及砂质粘土, 也可以采用焦炭粉和碎木炭。

但这种方式有一个明显的缺点, 由于土壤的电阻率容易受到外界压力和温度的影响, 如沙石、沙砾等地区, 采用此种方案效果较好;但在岩石地区采用该种方案施工难度很大, 而且也难以达到比较理想的效果。

3) 人工处理土壤 (对土壤进行化学处理)

这种方法主要是利用化学处理方式改变接地体周围土壤的电阻率。主要方式是通过对接地体周围土壤加入一些化学物质, 提高接地体周围土壤的导电性, 这些常用的化学物质主要有煤渣、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣及石灰等, 如将氯化钙、食盐、硫酸铜或硫酸铁等溶液浸渍接地极周围的土壤, 对提高土壤导电率更为有利。

这种方式工程造价低、施工简单、占地面积小且降阻效果较好, 尤其当接地体为扁钢、圆钢等平行接地体时, 采用这种方法接地效果更好。但这种方法也存在着弊端, 首先这种方式对于岩石及含石较多的土壤效果不大, 另外这种方式会降低接地体的稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限, 并且随着加入的化学物质的融化流失, 土壤电阻率又会变大, 采用这种方式一般经过两年后需要再进行土壤处理。

4) 深埋接地极 (深埋法)

这种方式主要是将长度较长的接地极深埋至土壤深处。这种方法比较适用于建筑物拥挤或敷设接地网的狭窄区域等场合。这些场合采用传统方法很难找到埋设接地极的适当位置, 且安全距离无法保证。

这种方式对含砂土壤最为有效, 因为含砂土壤含砂层大都处在3m以内的表面层, 土壤深处电阻系数较低, 接地极深埋到土壤深处可以提高导电性, 而且由于接地极深埋地下, 使跨步电压显著减小, 这对保障人身安全很有利, 这种方法成本不高且效果显著。但该方法施工难度较大, 采用人工深埋接地极几乎不可能, 必须采用机械打孔深埋方法。而且采用这种方式需要事先对区域内深层土壤进行实测, 如果深层土壤电阻率也无法达到要求, 则无法采用此种方式。

5) 采取深井接地

当地下较深处电阻率较低时, 可以采用钻机钻孔 (也可利用勘探钻孔) , 把钢管接地极打入井孔内, 并向钢管内和井内灌注泥浆。针对本项目环境实际情况, 根据实测地下较深土壤电阻率较低, 结合本工程接地的需求, 针对深井接地方式做出如下设计方案:

以井深50m为例, 根据岩土工程勘察报告, 场区及附近第一层 (0~1m) 为人工填土, 土壤电阻率分布为350~600Ω·m;第二层 (1~6m) 为黄土状粉质粘土、重粉质粘土, 含少量沙石, 土壤电阻率分布为800~1 300Ω·m;第三层 (6~40m) 多为强风化白岩层、中风化白岩层, 土壤电阻率分布为1 600~2 100Ω·m;第四层 (40~42m) 为水位, 土壤电阻率分布为50~70Ω·m;第五层 (42~50m) 为微风化白岩层, 土壤电阻率分布为2 400~2 800Ω·m。

第一层理区深度 (h1=6m) :

平均土壤电阻率:

取季节系数为1.4时:

第二层理区深度 (h2=34m) :

取季节系数为1.4时:

第三层理区深度 (h3=2m) :

取季节系数为1.4时:

第四层理区深度 (h4=8m) :

取季节系数为1.4时:

水平层理方向的土壤电阻率:

垂直层理方向的土壤电阻率:

该层状结构岩土的平均电阻率:

单根垂直接地极接地电阻的计算公式:

式中, R为垂直接地极的接地电阻;ρ为土壤电阻率;L为垂直接地极的长度;d为接地极的等效直径。

通过计算得出, 当接地井设计深度为50m时, 土壤平均电阻率ρ=1 819Ω·m, 每口接地井的接地电阻约为31.86Ω。另计算, 当接地井设计深度为10m时, 土壤平均电阻率ρ=1 132Ω·m, 每口接地井的接地电阻约为70.12Ω;当接地井深为70m时, 土壤平均电阻率ρ=1 632Ω·m, 每口接地井的接地电阻约为24.17Ω。

综合考虑地下水层的分布和深度, 对接地网工频接地电阻的影响以及深井不同深度情况进行对比, 当井深为50m时, 性价比较高, 此时深水井可穿透地下潜水层, 有效降低接地网工频接地电阻。每口接地井内采用3根离子接地极, 该接地极具有接地降阻效果好、使用寿命长等优点, 接地极间连线采用95mm2裸铜线连接, 整个井内采用长效物理降阻剂高压灌注, 降阻剂用量为40kg/m, 当深井接地极周围加降阻剂后, 可减少土壤平均电阻率, 降阻率取0.25, 代入R=R1×0.25, 此时单根接地极接地电阻7.96Ω, 若接地电阻为1Ω, 则需接地井个数为7.96/ (3×1) =3 (取整) , 每口井3根接地极, 若接地电阻为0.5Ω, 则需接地井个数为7.96/ (3×0.5) =6 (取整) , 每口井3根接地极。

为方便对深井进行维护, 需在井口设置检查井。接地深井的布置间距应大于两倍深井长度, 以减小屏蔽作用, 充分提高垂直接地体的降阻效果。每个地网井与井之间用95mm2铜线连接, 并用热熔焊接, 提高整体防腐效果, 连接线周围施加长效物理降阻剂。

采用该种方案后可达到接地阻值要求。

6) 利用降阻剂及模块化非金属接地极降低接地电阻

针对本项目环境实际情况, 结合本工程接地的需求, 采用降阻剂及模块化非金属接地极降低接地电阻方式进行了设计分析:

首先根据接敷设接地体的土壤电阻率, 确定低电阻接地模块的数量, 计算公式如下。

单个接地模块的接地电阻:

式中, ρ为埋置地层的电阻率, Ω·m;a、b为Ⅰ型模块的长、宽, m;M0为模块调整系数, KS-D-I型取0.38;Rj为单个模块接地电阻值, Ω。

通过计算得出, 土壤电阻率按换土、加降阻剂后为500Ω·m计算, 单模块的接地电阻约为93Ω;土壤电阻率按换土、加降阻剂后为300Ω·m计算, 单模块的接地电阻约为56Ω。

连接两模块的扁钢可作为水平接地带, 其单根扁钢 (3 000×50×5) 接地电阻计算公式为:

式中, R0为单根连接扁钢接地电阻, Ω;ρ为埋置地层的电阻率, Ω·m;L为单根扁钢长度, m, 取3;h为扁钢埋地深度, m, 取1;d为1/2扁钢宽度, m, 取0.025;A为形状系数, 本次扁钢取0.89。

水平接地极形状系数参见表1。

通过计算得出, 土壤电阻率按换土、加降阻剂后为500Ω·m计算, 单根扁钢的接地电阻为162Ω;土壤电阻率按换土、加降阻剂后为300Ω·m计算, 单根扁钢的接地电阻为97Ω。

综合考虑单个非金属接地模块与单根连接扁钢组合后, 其单模块整体接地电阻可按下式计算:

式中, R为单个模块与单根扁钢组合后, 其单模块整体接地电阻值;Rj为单模块接地电阻;R0为单根连接扁钢接地电阻。

通过计算可得, 单个非金属接地模块与单根连接扁钢组合后, 土壤电阻率按换土、加降阻剂后为500Ω·m计算, 其单模块整体接地电阻约为59Ω;土壤电阻率按换土、加降阻剂后为300Ω·m计算, 其单模块整体接地电阻约为36Ω。

由单个模块与单根扁钢组合后, 单模块整体并联后的总接地电阻可按下式计算:

式中, R为单个模块与单根扁钢组合后, 其单模块整体接地电阻值;Rnj为要求接地电阻值;n为并联后接地模块整体个数;η为模块利用系数, 可在0.2~0.85取值。

由于此项目为大地网, 土壤有很多不确定因素, 按不同土壤电阻率分别计算, 模块利用系数取0.3。通过计算:

(1) 如实现测试地网接地电阻达到0.5Ω的要求, 共需并联后接地模块约240块。

(2) 联合地网ρ取300Ω·m (换土加降阻剂后) , 如实现联合地网接地电阻达到1Ω的要求, 共需并联后接地模块120块。

上述6种方案均可以满足接地阻值的要求, 本工程考虑第五、六种接地方案后, 认为第六种方案接地模块占地面积较大, 比较浪费土地资源, 最终选用了第五种接地方案, 该种方案占地面积小, 易于施工, 并且较易达到接地电阻要求。

3 结论

高电阻地区接地方式较多, 本文只是结合具体工程谈论了部分适用方式供大家参考指正, 具体方案还需针对不同工程的具体内容采用不同方式。笔者结合此次工程建设有些经验总结供大家参考。

1) 在项目建设初期要认真梳理接地要求, 确定接地种类及形式, 确认接地电阻阻值;认真分析地勘报告, 结合设计经验对项目未来接地电阻值进行预估, 从而判断是否需要采用特殊处理方法以便达到设计阻值;确定要做特殊处理方法时, 要综合考虑地质情况, 多个接地方案比选, 择优实施。

2) 在高电阻岩石地区建设房屋时一般会爆破开挖基坑, 笔者建议爆破开挖时可适当放大开挖面积, 开挖后用较好土质回填, 一则后期敷设接地极较易施工, 接地电阻也会比较低, 容易达到设计值;二则便于后期敷设室外管线。

3) 由于高电阻地区建设一套满足要求的接地装置费用较高, 笔者建议数栋建筑物可共用一套接地装置, 但建筑物距接地装置不能太远, 经现场反复测试, 一般不宜超过200m。

4) 要注意旱季缺水对接地电阻的影响, 笔者建议设计室外接地装置时位置选择可与绿植灌溉适当结合起来, 旱季缺水时通过绿植灌溉同时可以降低接地电阻。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑物防雷设计规范 (GB#space2;#50057-2010) [S].北京:中国计划出版社, 2011.