避雷接地系统范文（精选4篇）

避雷接地系统 第1篇

关键词：接触网,避雷器,接地系统

引言

接触网是牵引供电系统的核心组成部分, 直接暴露在自然环境中工作, 需要采取必要的防雷措施避免过电压。接触网避雷器在接触网防雷工作中的应用效果十分理想, 影响接触网避雷器防雷效果的主要因素是接地系统的性能, 研究接触网避雷器接地系统, 对提高接触网防雷性能十分关键。

1接触网防雷接地方案设计

1.1防雷接地设备

防雷接地设备的主要功能是在发生雷击时能够将电流导入地下, 保护设备, 一般由避雷器、接地线、 接地体与接地部件等部分组成。

1.1.1避雷器

如图1, 避雷器是保护地面设备不受雷电冲击的设备, 能够释放雷电和地面电力系统的过电压, 通过节流、续流、引流等方式, 降低雷击发生瞬间电力设备上电压、电流峰值, 避免系统接地短路。避雷器往往连接在带电导线和地面之间, 并联在保护设备上。如果过电压值超过规定动作电压, 避雷器将立即响应, 通过电流释放电荷, 降低电压幅值, 保护电力设备的绝缘性。电压值下降到安全范围之后, 避雷器将恢复原样, 继续保护电力系统[1]。

1.1.2工作原理

避雷器本质上是一种低电阻放电器, 并联在被保护设备上, 击穿电压远远小于并联电力系统, 如果云层和地面之间电势差超过安全限值, 过电压波沿线路传播并侵入线路, 超过避雷器保护电压限制, 避雷器将响应并将入侵波导入地下, 从而限制电力系统和设备上的电压数值, 避免设备绝缘击穿。入侵波消失, 避雷器将自动恢复绝缘能力, 不会造成工频接地导致的接地短路问题, 表1是某一型号避雷器的核心技术参数。

1.1.3注意事项

避雷器在工作过程中, 需要注意及时清洁瓷套, 认真开展日常定期检查维护工作, 尤其注意检查避雷器接地线和引下线, 在每年的雷雨季节来临之前, 要进行一次针对避雷器的预防性试验, 保证避雷器工作正常。

1.2接地装置

1.2.1接地体

接地体是接地装置、装置周围土壤以及混凝土组成的结构, 避雷器将雷击电流从接地体引入大地。 现阶段, 应用比较广泛的接地装置主要有水平接地极、垂直接地、延长接地以及基础接地等几种方式。

1.2.2接地线

也称为“引下线”, 用于连接接收装置和接地体的金属导体, 将雷电接收装置上的雷电引到接地体上, 一般都是一组扁钢或者圆钢。

1.2.3接地装置的安装

接地体顶面至少要有0.6 m埋深, 垂直配置角钢以及钢管接地体, 接地体以及引出线都需要做好必要的防腐处理, 如果选择镀锌扁钢材质引出线, 需要在引出线上涂抹防腐油漆。

为了有效削弱相邻接地体之间的屏蔽作用, 垂直接地体之间的布置间距至少是接地体长度的2倍, 水平接地体之前的距离至少5 m。

接地线在部署和运行中要注意避免机械损伤和化学损伤, 穿过墙壁时应该穿凿明孔, 布置钢管或者塑钢材质保护管道。与此同时, 所有电气装置都应该设置独立接地线, 一根接地线上不能串接多个电气装置。

2故障处理

2.1密封不良

避雷器密封不良往往和避雷器制造工艺与制造质量有关, 如果在生产过程中, 避雷器阀片烘干不彻底, 含有水分, 或者装配操作不规范, 密封垫圈安装不当, 就有可能导致避雷器密封不良。也有一些生产厂商使用质量不合格的材料, 例如瓷瓶质量不符合要求, 存在肉眼难以察觉的小孔, 也有可能有水分进入, 使内部受潮[2]。

为了避免避雷器密封失效, 在部署避雷器之前, 需要根据标准规程要求进行避雷器的密封性试验, 在运行维护工作中, 尤其是雷雨天气之后, 需要开展例常巡视, 及时发现故障隐患。避雷器的定期预防性检查工作中, 要对检测数据进行认真分析, 因为避雷器受潮难以从外观上发现, 需要对避雷器运行参数分析来判断是否受潮。

2.2阀片老化

阀片老化是避雷器常见运行故障, 由于避雷器运行过程均一性差, 构件的老化速度和程度都有很大差别, 阀片上的点位分布不均, 在一段时间的运行之后, 部分阀片就有可能出现老化, 导致避雷器出现电流泄露, 避雷器功耗也将逐渐增加。电网工作电压相对稳定, 一些阀片老化之后, 其余阀片的负担将显著增加, 其余阀片的老化速度也将加快, 形成了恶性循环, 最终有可能由此引发避雷器内部击穿, 甚至导致避雷器爆炸。避雷器长期运行电压偏低也是加速阀片老化的原因之一, 如果避雷器长时间运行电压偏低, 系统出现单相接地, 避雷器负荷将明显增加, 从而加速阀片老化。

避雷器阀片老化过快的问题需要从避雷器生产厂家入手, 厂家需要积极改进生产工艺, 进一步提高阀片的均一性, 而在部署接触网避雷器时, 在设备选型阶段, 应该选择额定电压和持续运行电压均足够的避雷器型号。

2.3接地体发生故障

2.3.1接地装置电位分布不均

避雷器工作过程中, 检测对地装置时往往选择接地电阻作为核心技术指标, 然而, 接地装置电位分布不均也会带来很大的安全隐患。

土壤同样是存在电阻的, 雷击电流从接地体向周围土壤中扩散时, 周围土壤中会形成一定的压降梯度, 形成地表电位, 如果接地体周围土壤不同方向的电位分布不均, 将会在周围地表产生较大的电位差, 越接近接地体的位置电位越高。接地短路电流从地网某点入地, 会导致接地位置电位升高, 附近的弱电控制装备、保护装置中的弱电路可能会受到地面高电位反击, 威胁弱电系统安全。

为了避免地面高电位的反击, 在实际工程建设过程中需要采取必要的土工措施降低接地电阻, 改善地表电位分布, 提高人身允许的接触电压值与跨步电压值。

2.3.2接地装置电阻超标

在一些土壤导电性不良的施工区域, 受到条件限制, 一些工程在建设过程中就面临着接地电阻超标的问题, 在使用过程中, 腐蚀也会导致接地装置电阻增大。

出现这种情况, 需要充分利用自然接地结构降低对地电阻, 利用土工建筑中的钢筋结构、金属构筑物以及金属管道等接地体, 在减小对地电阻的同时节约钢材。如果地下较深处土壤电阻率有所改善, 可以采用深井式接地方案, 开挖深井, 或者使用钻头式接地极, 形成立体地网。除了以上两种方法, 还可以人工改变土壤电阻率, 采用换填法、工业废渣填充、使用降阻剂等方式降低对地电阻[3]。

2.3.3接地装置被腐蚀

接地装置被腐蚀会减小有效截面, 导致接地装置接地电阻超标, 也有可能因为腐蚀断裂使设备出现无接地状态。如果地下网腐蚀断裂, 地网将被分割, 导致接地装置之间相互割裂, 引发系统之间对地电压反击。不同程度的腐蚀也会导致接地装置地电位分布不均, 破坏跨步电压和接触电压。

接地装置长期处于地下, 如果土壤电阻较低, 比较潮湿, 并且溶解有电解质、酸烟碱时, 接地装置将会产生较大的腐蚀, 造成装置破坏和接地隐患。为了减缓接地装置腐蚀, 可以使用降阻防腐剂, 中和土壤中的酸性物质, 减少对铁的腐蚀, 而且在部署接地装置时要考虑区域内土壤条件, 选择合适的材质, 接地引下线以及接地体需要涂抹防锈漆, 必要时可以在接地体的拐角等薄弱位置添加石灰, 提高p H值, 也可以在接地体周围涂抹碳素粉, 加热制作复合钢体。 接地线引下线10~20 cm位置腐蚀最为严重, 可以包裹塑料、橡胶管等绝缘体。

3结语

接触网避雷器接地系统对避雷器工作效果和接触网的安全性十分重要, 如果接地系统出现腐蚀、泄露、密封不良, 会对接地系统电阻率产生影响, 对避雷器的防雷性能会产生很大影响, 因此需要认真开展日常维护工作, 保证避雷器接地系统工作正常。

参考文献

[1]周利军, 高峰, 李瑞芳, 等.高速铁路牵引供电系统雷电防护体系[J].高电压技术, 2013 (2) :399-406.

[2]边凯, 陈维江, 王立天, 等.高速铁路牵引供电接触网雷电防护[J].中国电机工程学报, 2013 (10) :191-199.

光伏发电场区避雷接地施工措施 第2篇

一、施工内容 光伏场区接地网焊接、敷设。

二、编制依据

1、《交流电器装置的接地设计规范》（GB 50065-2011）。

2、《电器装置安装工程接地装置施工验收规范》GB 50169-2006.3、接地施工图纸。

三、工程概况

主接地网采用-50mm×5mm热浸锌扁钢；每个方阵中每串电池组件之间通过-50mm×5mm热浸锌扁钢连接；每排组件就近通过-50mm×5mm热浸锌扁钢与主接地网连接，每个电池组件边框采用一根BV-1×4mm2的接地导线与支架可靠连接。交流汇流箱、组串型逆变器外壳单独采用BV-1×16mm2绝缘铜线就近与主接地网可靠连接。

四、施工工艺流程图

施工准备-----测量放样-----沟槽开挖-----接地网敷设------质量检查-----处理存在问题------接地网各处电器连通测试和接地电阻测试----沟槽回填

五、施工组织安排

现场负责人： 技术员： 安全员： 技工（人数）： 普工（人数）： 六．施工准备

1.材料及工具

①根据施工图做好扁钢、接地极等材料的计划，并报给物资管理部按计划采购。

②材料进场必须具备相应的检测合格资料，并报监理认可。

③准备好合格焊条，作好焊条贮存工作，严防受潮。

④施工机具配备，柴油发电机、三轮车、挖掘机、交流电弧焊机、十字镐、铁锹、大锤、电锤、砂轮切割机、角磨机等。2.作业条件

①施工场地符合施工要求。

②施工前对施工人员进行安全培训技术交底，让施工人员了解和熟悉设计及施工规

范要求。

③检查好施工机械（或工具），保证满足施工要求。④做好施工人员安排计划，配置劳动力。3施工技术准备

1）施工图纸的审核和学习。

2）施工前技术交底和安全交底的学习。3）施工前的工器具的使用培训。

七、施工要求

1． 施工前必须熟悉设计图纸和有关规范。2.接地导体在交叉处均可靠连接，地下导体的连接全部采用焊接方式；焊接后焊接部位必须采取防腐处理。

3.场区主接地网的外缘应闭合，外缘水平接地体距方阵电池组件基础约1m，外缘各角做成圆弧形。主接地网水平接地热浸锌扁钢埋深不小于0.8m，水平接地体敷设在经常有人经过的地带应采取绝缘措施。

4.接地导体敷设完成后，必须使用测量仪器实测确保接地网各处电器连通，本工程场区接地网接地电阻应不大于4Ω。

5．场区主接地网的水平接地导体露出地面时，需涂刷防锈漆等措施做好防腐处理。场区所有露出地面的接地导体均涂刷接地标志，建议采用黄绿相间条纹。接地导体过路时穿钢管保护。

6.接地导体在焊接前应除去污垢、油渍、氧化层及锈迹。7.接地带与接地带之间、接地带与需要接地的对象之间的连接均采用焊接（特殊部位除外）；所有未标注焊缝高度不小于被焊件最小厚度。

8.沿电缆沟电缆支架明敷接地扁钢，明敷接地扁钢应涂上宽度为30mm的黄绿相间条纹。9.垂直接地体的水平间距不小于5m；

10.预留接地引线露出地面的长度不应小于1.5m。

11.垂直接地体采用热镀锌角钢L50x50x5，长2.5m，垂直接地体与接地网之间采用-50mm×5mm热浸锌扁钢连接；连接应为搭接焊，搭接长度必须为扁钢宽度2倍。

八、施工方法

1土石方开挖

1）测量人员根据接地施工平面布置图,放出扁钢的施工平面位置，2）沟槽石方开挖直接采用挖掘机出碴就近堆放。开挖过程中派专人复核开挖沟槽的位置、深度，还要注意保护施工完毕的桩基防止挖掘机械破坏。

3）若遇支架基础较多的位置不能用挖掘机出碴时，则采用人工开挖。2接地网施工

1）平接地网敷设之前，要求质检员认真检查开挖深度，并做好记录。

2）施工顺序: 先放主干线，后放分支线。3）扁钢搭接长度不小于扁钢的2倍宽度（为保证焊接可靠性，现场实际焊接长度为100mm），焊接高度同扁钢厚度，且不少于三面焊接。

4）接地网干线应连成闭合体。

5）当扁钢相互交叉搭接，要求将一方向的扁钢弯起不少于2倍扁钢宽度的长度，然后与另一方向的扁钢一起焊接。

6）扁钢焊接要求设专人焊接，持证上岗。

7）焊接前应将扁钢端头外表面的污物清除，使之具有金属光泽。

8）焊缝应平正，无间断焊缝，不得有夹渣气泡未焊透处及咬边等情况。9）垂直接地极施工，严格按光伏阵列区接地平面布置图的尺寸及位置，逐根采用打入地下。打入时要求高出扁钢80~100mm，以便与水平接地网扁钢焊接。

3组件支架接地

① 伏组件支架与主接地网相连：采用50X5mm热浸锌扁钢与主接地网以搭接方式进行焊接，要求搭接长度不小于扁钢宽度的2倍，焊接时，可根据现场实际情况，将扁钢弯成适当弧形，紧贴地面。焊缝要求见下图：

② 相邻组串支架之间连接

A在组件支架基础桩基之间挖一条沟槽，沟槽深度不小于800mm。组件支架钢柱间采用50X5mm热浸锌扁钢可靠焊接，搭接长度不小于扁钢宽度的2倍。扁钢焊接后沿支架立柱向下折弯，埋于沟槽内。见下图：

九、质量控制 1．质量检查

①质量检查：接地体部分或全部焊接完，焊接部分经防腐处理后，由公司技术员、质检员、监理工程师等共同检查验收，合格后方可进行回填隐蔽。

②存在问题处理： 对质量检查中没有满足设计要求或施工规定的，要进行返工处理，直到符合有关要求为止。

③沟槽回填：扁钢铺设完毕，经有关人员检查合格，同意隐蔽后方可进行回填，回填土不得夹有石块及建筑垃圾，另外回填土应分层回填并夯实，再适量浇水吸湿。

④接地电阻测量：

接地网安装完后，协助电气安装人对电阻进行测量，并做好记录。当电阻无法满足设计要求时，应及时通知甲方、监理工程师、设计，由设计院采取相应措施。

2．质量控制目标及要求

1）接地装置所采购的材料符合标准要求及设计要求，同时必须具有生产厂家资质证和产品合格证及检测报告，并报监理认可。

2）地体焊接部位应清掉焊碴，清理干净后作防腐处理。3）接地电阻不大于4欧。

4）扁钢与钢管、扁钢与角钢的焊接必须符合施工规范规定和设计要求。5）扁钢搭接长度≥2倍宽度（至少3个边焊接）。

十、安全措施：

① 用电动工具时，须明确电压等级，电源接引正确，并使用漏电开关。

② 使用电焊时戴好劳保用品、用具，包好露线芯部分，在电缆沟道等地势较潮湿的地方必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套。

③移动式电动工具应使用移动式电源盘作为电源，严禁将导线直接插入插座内，电气设备须有接零保护，严禁在潮湿场所作业。

④使用无齿锯切割时戴好防护眼镜，人站在无齿锯左侧，单手操作，不要用力过猛，防止锯片碎裂伤人，锯片半径小于新锯片2/3时，更换新锯片，更换新锯片时必须先停电(且要有专人监护)，再进行换片操作，确定操作完毕后再送电。

⑤使用砂轮锯时,切割方向严禁站人,严禁在砂轮锯片侧面打磨物件。

⑥使用电焊时须戴好劳保用品,防止被烫伤；切割时，乙炔需加装防回火装置。

十二、安全文明施工措施：

1文明施工措施

①施工人员进入施工现场必须正确佩戴安全帽，穿好工作服，严禁穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋。严禁酒后进入施工现场。

②保护现场环境，严禁破坏各种生产、生活设施，做好环境保护。③施工过程中须及时清理现场，施工完毕后做到工完、料净、场地清。

④进入施工现场的材料摆放整齐。

⑤进行焊接或切割作业工作，必须经常检查并注意工作地点周围的安全状态，有危及安全的情况时，必须采取防护措施。2成品保护措施：

电气设备接地时，须对已经完工的电气装置做好保护。

十三、施工技术措施及施工程序方法

1接地极的制作及安装

①选取为φ50*5mm热镀锌钢管，长2500mm，加工成尖状砸入地面与水平接地体可靠焊接，角钢接地极埋深3米，顶部与水平接地体可靠焊接。

②在已加工完成的接地极上套好事先加工好的钢帽，按图纸标出的位置使用铁锤将 接地极打入地下，与建筑物距离大于1米，其顶部埋设深度应不小于设计标高1.4米。

③垂直接地极间距不小于5米，尽量利用地形地势，避开硬的岩石层将接地极按图 示位置逐一打入土层。

④为减小接地电阻值，根据现场实际土质情况，遇到岩石接地极打入深度小于2.5米时，必须经过人工挖凿岩石到-3.3米。如达不到实际深度要求，可以放大挖凿的尺寸。在经过回填土夯实，回填土必须置换没有腐蚀性合格的土质。2屋外接地母线安装

①根据图纸要求地点开挖土层，依设计标高标示深度不应小于1.4米，宽度以利于开挖能放入接地母线为宜。

②放入接地母线，接地母线与接地极的连接采用焊接，在扁钢的接触面上三面焊 接，接地母线与接地母线搭接紧密，保证接触面焊接长度大于扁钢宽度的2倍，接地 母线外缘闭合角呈圆弧形。

③地母线通过公路、铁路、管道等交叉处及可能遭机械损伤处穿钢管保护。

④接地母线与电缆沟交叉时，不应被截断，应用扁钢从电缆沟以下穿过并与电缆沟 内的接地扁铁焊接，不同焊接点大于2点，建筑物内的接地线与屋外主接地网可靠连 接。

⑤接地母线直接接触应回填土电阻率小于200Ω的黄土，不能有石块.泥沙.建筑材料和垃圾，外取的土壤不得有较强的腐蚀性，在回填土时应分层夯实。

⑥地母线焊接点刷防腐漆，在引向建筑物的入口处刷白色底漆，并标以黑色接地符号。

⑦ 接地装置安装完后由试验人员进行接地电阻测量，不大于设计电阻值4欧姆即为合格。

⑧所以的接地引下线不得接入电缆沟的通长扁钢。主变和电缆沟内的接地扁钢与主接地网连接点至避雷针接地点的电气距离沿接地体应大于15米。

⑨ 接地网的外缘应闭合，外缘个角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于5米

⑩ 接地干线应在不同的两点及以上与接地网相连接。自然接地体应在不同的两点 及以上与接地干线或接地网相连接。

3室内接地母线安装

①主控制室室内的接地干线应，离墙壁300mm在地面敷设，并在室内按设计加装临时接地极，保证室内接地干线埋入地面二次灌浆以下。

②室内临时接地极应为扁钢-60*8，高度为300mm,离上部50mm处开M10孔，下部与主接地网连接。

③母线通过墙壁、楼板处穿钢管保护，引向建筑物的入口处和检修临时接地点刷白 色底漆，并标以黑色接地符号。

④对于多层建筑物，如上层仍有电气设备，则该层也应该设置接地干线，且在适当 处引下，并与下层接地干线可靠连接，且接地点不少于三点。室内接地线应在零米引出 户外，并按设计与主接地网连接，连接点不少于2个。

⑤变压器、配电、控制、保护用的盘、箱的框架均应根据设计需要设置保护接地，此外电气设备的传动装置也应设保护接地，与主接地网连接。

⑥明敷接地线明显和分线处涂以100mm等宽的黄色、绿色相间条纹。

⑦所有焊口进行防腐处理，刷防腐漆。在作防腐处理前，表面必须除锈并去掉焊接 处残留的焊药。

十四、质量标准检验要求与质保措施：（质量标准根据“规范”、“验标”和制造厂技术质量要求填写，质保措施主要填写保证质量的具体措施、特殊质保要求及奖罚指标）质量标准检验要求：

1总接地电阻值小于设计电阻值4Ω。

2水平接地极（顶面）埋设深度800mm，并应在建筑物散水层之外。垂直接地体间距为 大于5米。

3接地极埋设必须是垂直状态。4接地装置连接搭设长度。

扁钢与扁钢大于2倍宽度、三面焊接

圆钢与圆钢、圆钢与扁钢大于圆钢 6倍直径焊接。

扁钢与钢管（角钢）扁钢弯成弧形与钢管（角钢）三面焊接 5焊缝检查符合《验标》焊接篇规定。6使用螺栓连接处牢固可靠。

十五、质保要求：

1施工人员严格按照质量标准进行施工。

2施工严格检查，发现问题及时处理。3施工人员尽职尽责，保质保量。

施工班组按设计和规范进行一级检查，工地进行二级检查，检查合格后报项目部技质 部进行三级检查，合格后技质部报监理公司和业主验收。

十六、安全控制

①要求由专业人员操作挖掘机，并且要求持证上岗。

②施工用电，由专业电工进行接线和拆线,严禁乱搭接。

③所用电缆线要求经常检查,避免漏电现象发生。

④人工挖土时。两人要保持足够距离，防止碰撞事故发生，同时工具应合格。

⑤打角桩时，击锤者前面不能站人，扶桩人应在侧面。

⑥电焊工作业时，防护用品必须齐全、完备。电焊机应有防潮、防雨措施，移动时应 将电源断开。

⑦挖土机行走或工作时，应遵守以下规定： a严禁任何人在伸臂及挖斗下面通过或逗留。b严禁人员进入斗内，不得利用勾斗递送物件。

c严禁在挖土机的回转半径内进行各种辅助工作或平整场地。d往机动车上装土应待车辆停稳后进行。e开动挖土机前发出规定音响信号。

f清除斗内的泥土，挖土机应停止运转，司机许可后进行。g挖土机暂停工作时，应将勾斗放到地面上，不得使其悬空。

十七、其它控制措施

接地螺栓密封不严避雷器频发故障 第3篇

1 故障现象

(1)氧化锌避雷器在带电运行过程中，其中部鼓出隆起，内部有气体涨出。把避雷器从线路上拆下一段时间后，鼓包逐渐消失。

(2)剥开起鼓部位外护套后，发现氧化锌避雷器环氧护套外侧炭化、发黑。鼓出隆起部位的外复合护套和环氧护套层已分离，其余部位粘接层粘合良好、不易剥离。

(3)横向打开氧化锌避雷器炭化发黑部位后，发现避雷器环氧护套内部有明显放电痕迹。在其外侧发黑部位的环氧护套层已炭化。

2 故障原因分析

2.1 氧化锌避雷器抽样检查

该公司组织绝缘监督专业技术人员对同批次氧化锌避雷器进行检查，发现其侧面接地螺栓松动，接地螺栓处密封垫老化、断裂。

2.2 氧化锌避雷器试验数据

对同批次氧化锌避雷器进行抽样试验，试验数据如表1所示。

2.3 氧化锌避雷器故障原因分析

(1)制造工艺不良，导致避雷器端部密封不良，雨季避雷器受潮，环氧树脂护套绝缘下降。在雷电过电压条件下，环氧树脂护套发生放电，产生大量热量和气体，导致内部压力增高。由于鼓起部位炭化已通透到环氧护套外，内部气体通过炭化通透部位，将外复合护套顶起，导致外复合护套起鼓。

(2)避雷器接地螺栓处设计不合理，采用密封垫圈作为辅助密封手段，密封圈质量又存在问题，运行时间不长即出现老化。

(3)避雷器采用倒置式安装，密封不良恰好处在顶部。由于接地螺栓密封不良处进水，致使避雷器绝缘筒受潮击穿。

3 防范措施

通过分析，确认该产品存在侧面接地螺栓处密封不严的质量缺陷。为防止同类缺陷，需要采取如下措施。

(1)将该厂家生产的同批次氧化锌避雷器列为家族设备缺陷，建议停止采购该厂家生产的避雷器，更换同批次产品。

(2)更换该批避雷器前，线路运行人员要加强对避雷器的运行巡视及红外成像监测。对装有泄漏检测电流表的避雷器，若巡视发现泄漏电流增大，产品出现异响、起鼓等异常，应迅速更换。

避雷器接地电阻的测量与预测方法 第4篇

避雷器通常连接于带电导线和大地之间,与被保护的设备并联。发生雷击事故时,一旦避雷器上承受的电压达到其额定电压,避雷器迅速动作,将电荷泄放到大地以限制过电压幅值,保护设备[1,2]。但在避雷器接地电阻超标的情况下发生雷击事故时,避雷器无法及时有效地将强大的雷电流泄放到大地,从而产生较高的残压,使附近的设备遭受到雷电反击的威胁,并降低接地网本身被保护设备(如架空输电线路及变电站电气设备等)带电导体的耐雷水平,威胁人身财产安全和电力系统的安全运行。可见,准确获知避雷器接地电阻及其变化情况,对防止雷击事故的发生具有十分重要的意义。本文在分析三极法测量接地电阻原理的基础上,建立了基于回归分析的接地电阻变化趋势预测模型,并验证了利用该模型预测接地电阻的可行性。

1 基于三极法的接地电阻测量方法

1.1 三极法接线

三极法采用了电压极、电流极两个辅助接地极[3],如图1所示。G、P、C分别表示接地体、电压级、电流级,P点为实际零电位区中的一点。在C和G之间接入试验电源E,使测试电流I从G流入,经过大地后从C流出,从而构成回路。用电压表测量G、P之间的电位差U,用电流表测量I,可得G的接地电阻R:

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1.2 三极法测量原理

假设土壤电阻率为ρ,接地体等效成半径为r的半球,则G的电位U1应为其本身所形成的电位及G、C之间电位的叠加,即

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式中:D13为G、C之间的距离。

同理,P的电位U2为

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式中:D12为G、P之间的距离;D23为P、C之间的距离。

则1、2两点之间的电位差U12为

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故用三极法所测得的接地电阻R′为

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当土壤电阻率均匀时,半球形接地体的实际接地电阻undefined,则测量误差为

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要使测量结果趋近于实际值,必须使ΔR为0。实现ΔR=0的方案:(1) 使D12、D13、D23尽可能大,这样它们的倒数趋近于零,不过按照这种方案测量时引线太长,比较繁琐,一般不采取;(2) 令ΔR=0,则有

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当式(8)成立时,ΔR=0,P点即为实际的零电位点。

将接地体、电压极和电流极沿直线放设,并将电压极布置在距接地体0.618D13处,可基本补偿地网上的电位降落,获取可靠的接地电阻值。布置好电压极和电流极后,即可通过测量电压值和电流值求出接地体的接地电阻值。在实际测量中,可以在0.618D13的基础上,前后移动5%D13,重复测量3次,3次结果之间的误差小于5%即可,取3次结果的算术平均值作为接地电阻值。通过电位降补偿,三极法可获得比二极法更高的测量精度。

1.3 测量电压的选取

参考DL/T 475—2006《接地装置特性参数测量导则》中对试验电流的要求[4],试验电源选取电流为1～3 A、频率为50 Hz左右的电流信号。搭建现场实验电路,将两个辅助接地极分别布置在距被测接地体不同距离处,在同一时间段、不同电压下测量接地电阻值。以回路电压值作为X轴、接地电阻值作为Y轴,在Microsoft Excel 2003中绘制XY散点图并拟合出数据点之间的平滑线,结果如图2所示。

从图2可以看出,随着回路电压的升高,辅助接地极布置在不同位置时所测得的接地电阻值均逐渐减小,在电压为38 V左右时,接地电阻值趋于相同,大小相差约0.2 Ω,各曲线呈平坦趋势。当回路电压为42 V左右时,回路电流约为1.9 A,能够较真实地反映系统接地情况。另据测定,在该电压下被测接地体周围(以0.8 m计)最大跨步电压不到30 V,在安全电压范围之内。考虑到以上两点,选择工频42 V电压作为接地电阻的测量电压。

2 基于回归分析的避雷器接地电阻预测方法

2.1 预测模型的建立

回归分析预测能够可靠地进行短、中期预测[5],已广泛应用于国民经济各领域。本文采用回归分析预测接地电阻值。为了找到接地电阻随时间变化的趋势,每隔1 d在相同时间采用三极法测量接地电阻,每次测量3～5次,取平均值作为当天的测量结果,并记录2011-02-25—03-31的接地电阻值,结果如图3所示。

从图3可以看出,这段时间内接地电阻值基本呈波动上升趋势,经分析,波动主要是由于天气变化和接地极轻微锈蚀造成的。由图3可知,时间与接地电阻呈一元线性关系[6],可以采用数学方程来近似描述:

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式中:undefined为接地电阻预测值;x为时间;a、b为回归系数。

b、a值计算公式:

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式中:xi、yi分别为图3中各点的横坐标和纵坐标;n为数据个数。

由此可得样本回归预测模型为

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2.2 标准离差检验

标准离差S反映的是使用回归预测模型所得的预测值undefined与实际接地电阻值yi的平均误差。S值越小,说明回归拟合程度越好,通常以undefined为测量值的平均值)来判断回归预测模型的精度。一般地,如果undefined,则认为线性回归预测模型有较好的精度,可以用于实际预测。

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则

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可见,所建立的回归预测模型精度良好,通过标准离差检验证明其可用于实际接地电阻值预测。

3 结语

在分析三极法测量接地电阻原理基础上,建立了基于回归分析的接地电阻值变化趋势预测模型,并通过标准离差检验证明了该模型可用于实际接地电阻值预测。预测模型的建立能够很好地预测出接地电阻值的变化趋势,有效避免因接地电阻值超标而引发的雷击事故。文中不足之处在于实测接地系统接地电阻值约为18 Ω,高于GB50150—2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》中规定的10 Ω[7],用于预测的源数据偏离标准值较大,可能会影响预测模型的准确性。

摘要：介绍了避雷器三极法测量接地电阻的接线、测量原理及测量电压的选取,根据测得的历史数据建立了基于回归分析的接地电阻变化趋势预测模型,并通过标准离差检验证明了该预测模型可用于实际接地电阻的预测。实践表明,该测量与预测方法切实可行,能在一定程度上避免因接地电阻超标而引发的雷击事故。

关键词：避雷器,接地电阻,测量,预测,三极法,回归分析,标准离差检验

参考文献

[1]何金良,曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社,2007.

[2]王洪泽,杨丹,王梦云.电力系统接地技术手册[M].北京:中国电力出版社,2007.

[3]吴剑强,陈胤华.基于三点式伏安法的接地电阻测量方法[J].现代建筑电气,2010(5):60-62.

[4]中国电力企业联合会.DL/T475—2006接地装置特性参数测量导则[S].北京:中国电力出版社,2006.

[5]李华,胡奇英.预测与决策[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.

[6]郭秀英.预测决策的理论与方法[M].北京:化学工业出版社,2010.