时间:2023-05-31 09:11:02
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇接地电阻,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
Abstract: In the lightning detection work, it often appears the instable testing value. Combining with practical work experience of the author, the paper analyzes the common reasons that cause the measurement value of grounding resistance deviation from the true value, and discusses how to avoid or reduce the deviation from the true grounding resistance value.
关键词: 防雷;接地;电阻;检测
Key words: lightning protection;ground;resistance;detection
中图分类号:TM93文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)18-0050-01
0引言
防雷接地系统做得好与否,在安全可靠的运行整个防雷系统、保障人身与设备的安全方面的意义很重要。在接地系统中,接地电阻是主要的技术参数,它也作为一个重要指标来对防雷装置工程质量加以衡量,在理论上讲,泄流速度随接地电阻减小而加快,落雷物体就有越短的高电位保持时间,这样干扰电气安全的幅值越小、时间也越短,接触电压与跨步电压也越小,因此接地电阻越小,防雷接地系统就有相对越好的效果。
1接地电阻的定义
2几种常用测量仪器的原理、使用范围
2.1 手摇式地阻测量仪手摇式地阻表是比较传统的一种测量仪表,其基本原理是采用三点式电压落差法。
国产传统的ZC-8系列 “摇表”是首要是地租表的主要代表,其测量的基本方法为:在测量时,先断开负载和地网引线,在距地网对角线同一方向大约20cm与40cm远处分别打一个辅助地桩,然后两级和仪表相应接柱要用导线连接起来,同时把地网引线和仪表相应接柱连接起来,然后摇动仪表手柄对地阻进行测量。这种仪表与测试方法的缺点是:两个辅助地极线比较长,在很多现场不能满足;仪表精度很低,对高精度地阻值的测量,其无法给予满足;因为是手摇式发电,所以测试时手柄摇动速率会在很大程度上影响测试结果。
2.2 数字式地阻测量仪数字式接地电阻测量仪采用的是中大规模集成电路的发电方法,是一种先进的工作方法,采用DC/AC变换技术合并起三端钮、四端钮测量两种方式,是一种机型的新型接地电阻测量仪。其工作原理是直流经过机内DC/AC变换器转成交流的低频恒流,经被测物与辅助接地极构成回路,被测物上有交流压降产生,经辅助接地极送人交流放大器进行放大,然后经检波送人表头显示出来。凭借倍率开关,通常能得到不同的几个量限:0~1Ω,0~10Ω,0~100Ω,0~1 000Ω等。
2.3 钳形地阻测量仪钳形地阻测量仪的测量原理是:钳形接地电阻测试仪钳口内有两个独立线圈,它们的作用分别是产生交流电压;测试回路电流。钳住地线,将电源接通后,可测得回路总电阻R总:R总=RX+RZ=U/I
其中:RX是被测接地体接地电阻值;RZ为辅助测试电极接地电阻值。若RZ已知,则RX=R总-RZ。若RZ≤RX,则RX≈R总。
由测量原理知,测量时有效的闭合回路中必须有一个供电流流过,这样才能依据欧姆定律测出RX的值。闭合回路包括被测接地体,辅助测试电极及钳形表的交流电压发生器与电流表。其实,这个表测得的不是电阻,而是整个回路的阻抗,在多点接地系统中,他们一般相差极小,这个阻值与我们要测的接地网的地阻接近。不过对于已埋设好还没有和设备连接的开路接地网中及单点接地系统中,此表所测数值就和正常的接地电阻值有较大差距了,所以不能用该仪表测量地阻。
3造成接地电阻真值偏离的主要原因和避免的方法
3.1 造成接地电阻真值偏离的主要原因主要有五方面因素影响接地电阻的测试结果:①检测人员的操作;②检测环境;③选择使用的检测方法;④选择使用的仪器;⑤检测时的天气。
3.2 避免或减小接地电阻值偏离真值的方法①接地电阻值在很大程度上受检测人员的操的影响,在检测时应注意:检测仪的三极要在一条直线上并且与地网垂直;地网测试点和测试仪的连接线长度最好小于5m。若需加长,应把实测接地电阻值与加长线阻值相减,然后填人表格等。②接地电阻受检测环境的影响较大,检测时,接地电阻测试仪的接地引线及其他导线应将高、低压供电线路避开,防止造成危险和干扰;若地网带电对检测产生影响,应其原因查明,把带电问题解决后再测量,或者换个检测位置测量;若在测量时因为高频干扰、工频漏流、杂散电流等因素,以至于接地电阻表读数不稳定,可以把地网测试点和测试仪的连线改为屏蔽线,或选用能够改变测试频率、具有窄带滤波器或选频放大器的接地电阻表检测,使其抗干扰的能力得以提高;按DL475-92《接地装置工频物性参数的测量导则》规定,当大型接地装置或地网对角线D≥60m需要采用大电流测量,施加电流极上的工频电流应≥30A,以排除干扰使误差减少。③根据实际检测对象对接地电阻的要求精确度选定检测方法。通常可采用三极法,但若有较高的接地电阻精确度的要求,就必须采用四极法,并进行方位、多点测试。④在检定合格有效使用期的检测仪器才能使用,测量仪器与测试仪器要符合国家计量法规的规定,检测仪器见《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431―2008附录E。同时检测仪器的选用要依据实际检测对象的接地方式进行,在检测时要注意要测地网是不是单点接地,被测地线与设备是不是已连接,有没有可靠的接地回路,从而选择相应的测量仪器。⑤接地电阻值的检测应在土壤未冻结和非雨天时进行,天气气候条件要能够使正常检测得以进行。
关键词:接地电阻;测试方法;影响因素
中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 10-0171-01
随着现代化技术的发展,城市化进程加快、电子科技越来越发达,但是雷击越来越多,这就让我们越来越意识到雷电防护的重要性。防雷的措施主要有:接闪、分流、屏蔽、等电位连接、安装电涌保护器、综合合理布线以及接地。在这些措施中,接地是尤为重要也是不可缺少的一个环节,直接关系到整个防雷系统是否能够切实有效做到防御雷电。所以对接地电阻值的检测是气象主管部门日常防雷检测的工作重点和主要内容。接地电阻测量数据的准确性就是我们必须关心的。但是在日常检测工作中,经常会出现电阻检测数值不稳定、所测值超过测仪器阈值,甚至出现检测值为负值的情况。如果不认真分析校正,不但给受检测单位留下防雷安全隐患,而且对检测工作的公正性和权威性也有影响。
一、接地电阻检测原理及方法
接地电阻测量方法通常有以下几种:两线法、三线法、四线法、单钳法和双钳法。各有各的特点,实际测量时,尽量选择正确的方式,才能使测量结果准确无误。
(一)两线法
条件:必须有已知接地良好的地,如PEN等,所测量的结果是被测地和已知地的电阻和。如果已知地远小于被测地的电阻,测量结果可以作为被测地的结果。
适用范围:楼群稠密或水泥地等密封无法打地桩的地区。
接线:E+ES接到被测地,H+S接到已知地。
(二)三线法
条件:必须有两个接地棒:一个辅助地和一个探测电极。各个接地电极间的距离不小于20米。
原理:在辅助地和被测地之间加上电流,测量被测地和探测电极间的电压降,测量结果包括测量电缆本身的电阻。
适用范围:地基接地,建筑工地接地和防雷接地。
接线:S接探测电极,H接辅助地,E和ES连接后接被测地。
(三)四线法
基本上同三线法,在低接地电阻测量和消除测量电缆电阻对测量结果的影响时替代三线法,测量时E和ES必须单独直接连接到被测地。该方法是所有接地电阻测量方法中准确度最高的。
(四)单钳法
测量多点接地中的每个接地点的接地电阻,而且不能断开接地连接防止发生危险。
适用范围:多点接地,不能断开连接,测量每个接地点的电阻。
接线:用电流钳监测被测接地点上的电流。
(五)双钳法
条件:多点接地,不打辅助地桩,测量单个接地。
接线:使用厂商指定的电流钳接到相应的插口上,将两钳卡在接地导体上,两钳间的距离要大于0.25米。
二、常见影响接地电阻检测的因素
1.土壤电阻率过大或发生突变。在土壤电阻率很大、吸水性特差的砂性土场所检测时,由于辅助测试极与土壤接触不良,往往测出的接地电阻是偏大的。如果接地装置地网和辅助地极之间的土壤电阻率发生突变,就会造成辅助电流或电压回路开路或近似开路,造成测量电阻值非常大,通常是正常值几十倍上百倍,甚至显示无穷大[1]。
2.测试线自身电阻过大。由于经常弯曲使用或者机械挤压,造成测试线部分铜丝错位断落,导致测试铜线自身电阻过高,而由于保护套的存在,又很难发现,造成接地电阻测试值偏大或者无法测量。
3.锈蚀现象。由于防雷装置测试点表面锈蚀或者检测棒及虎钳夹使用的时间长,有氧化锈蚀现象,也会影响测量值。
4.漏电流干扰。随着电子电器设备的广泛使用,如工厂、综合楼等的变压器接地、各种电子电器设备接地纵横交错,使越来越多杂散电流流入地表[1]。如果辅助测试极放在其周围,在辅助地极周围产生电位差,将影响测量的准确度。
5.辅助接地极位于地网内。对于单一垂直接地体或占地面积较小的组合接地体,电流极与被测接地体之间的距离可取40m,电压极与被测接地体之间的距离可取2Om。对于占地面积较大的网络接地体,电流极与被测接地体之间的距离可取为接地网对角线的2-3倍。现代城市建筑密度是越来越大,可供选择辅助地极的位置非常有限,在接地电阻测量中,有时很难满足间距要求,甚至辅助极布置在地网的情况也时有发生,造成接地阻值过小,甚至出现负值。
6.测试线之间的互感影响。测量大型接地网接地电阻时,电压、电流测试线很长,如果相距又很近,测试线间互感就很大,会造成较大的测量误差。
三、接地电阻检测建议
(1)在高电阻率砂石垫层的地方检测接地电阻时,P、C接地极应放在潮湿和与大地导电良好的地方,这样测出的接地电阻相对正确一些。(2)准备备用仪器、线材、接地棒等,以备不时之需,及时对仪器及测试线等检查,看是否合格。(3)检测时刮清测试点表面涂层,保证测试夹与防雷装置良好接触。(4)尽量选择抗干扰能力强、恒流源发生器电流尽可能大的接地电阻测试仪。一般要求其抗干扰能力在20db以上。(5)多方向测量,了解地网位置,不要让辅助接地极位于地网内。(6)测量接地网的接地电阻时,为消除零序电流和电磁干扰的影响,应适当加大注入电流,采用异频电源,避开架空线[2]。(7)测量大型接地网接地电阻时,在测试中应加大电压测试线和电流测试线之间的距离,尽量减少测试线间互感的影响,测量结果就会更接近真实值。
四、结束语
接地电阻值越小,地电位升就越小,地电位反击电压就低,对本防护区域和临近防护区域的设备影响就小,防雷效果好[3]。所以我们必须做好接地电阻测试工作,对我们的检测工作持续、稳定的发展有很好的促进作用,并且能够树立我们气象部门的威信。
参考文献:
[1]龚家军,刘国臻.防雷接地检测电阻值偏离真值的探讨[J].中国厕所,2006,3.
[2]张培刚,陈章伟,张国鸣.大型接地网接地电阻测量误差分析和对策[J].浙江电力,2009,2.
关键词:钳形接地电阻仪;检定;JJG1054-2009《钳形接地电阻仪检定规程》
0 引言
国家质检总局于2009年10月09日了JJF1054-2009《钳形接地电阻仪检定规程》,并于2010年1月9日起正式实施。作为相关的检定单位,我们应该采取怎样的措施去完善我们的检定条件,使之满足新规程的要求呢?下面笔者就钳阻仪检定的相关知识作一初步的分析。
1 接地电阻表简述
接地电阻表是一种常用的计量器具,它广泛应用于电力、防雷、通信、交通等领域的电气设备及传输线路接地电阻的测量,是电气安全检查和接地工程竣工验收必不可少的工具。随着科学的不断发展,接地电阻的的测量方法也在不断进步,接地电阻表发展到现阶段主要有以下三种:①模拟式接地电阻表,这是比较传统的仪表,它的基本原理是采用三点式电压落差法,测量方法是在被测地极的同一侧地上打入两根辅助测试极,三者在同一直线上,辅助测试极与被测地极的距离分别为20m和40m左右,按一定的转速转动摇把,使电阻表内部的电机产生电能,在两端的电极之间产生电流,形成回路,从而在被测电极和辅助电极之间产生一个电压,从而计算出被测接地极的电阻。它的缺点是采用手摇式的,输出电压不够稳定,影响测量结果。②数字式接地电阻测试仪,它的测量方法有两线法、三线法、四线法。三线法的接线方法跟模拟式地阻表相同,但其稳定性远优于前者。两线法测量不需要打辅助接地桩,可以把水管、交流电插座的零线等作为辅助接地。四线法是在三线法的基础上改进而来的,在低值测量和接线对测量结果影响较大的情况下,可以有效消除误差,提高准确性。③钳形接地电阻测试仪,它的测量方法包含单钳法和双钳法,基于两极法测量。钳表的钳口部分包含电压和电流线圈,电压线圈提供激励信号,在被测回路上感应电势E,从而产生回路电流I,对E及I进行测量,得出R,简单来说就是全电路欧姆定律在实际中的体现。它是一种新颖的测量工具,方便快捷,不需要辅助测试极,只需往测地线上一夹,就可得出结果。此外,它还有一个优点是可以在线测量设备的电阻,不像传统仪表要切断电源或断开地线。但它还存在着较大的局限性,它的测量值实际上是包含被测试接地电阻在内的整个环路电阻,且易受外接电磁场干扰,无法测量土壤的电阻率,不能完全代替传统地阻表测量单个接地体的接地电阻。
由此可见,接地电阻的测试技术发展到现阶段,钳形接地电阻表和传统的接地电阻表各有各的优缺点,使用人员在实际的测量过程中,要根据实际情况选择最佳的仪器,接地电阻的测量方法还有很大的发展空间。
2 钳形接地电阻仪的检定
2010年以前,钳形接地电阻仪的检定主要是参照JJG366-2004《接地电阻表检定规程》,但由于钳形接地电阻仪在应用范围、技术要求、检定项目、检定方法等方面与一般的地阻表有所不同, JJG366-2004不能覆盖,从而导致了各地在检定钳形接地电阻仪时,检定项目、检定方法、标准器等方面的要求不能统一。针对这一情况,国家质检总局了JJF1054-2009《钳形接地电阻仪检定规程》,规范和完善了钳形接地电阻仪的检定。 JJF1054-2009《钳形接地电阻仪检定规程》和JJG366-2004《接地电阻表检定规程》相比,在具体的检定要求上有什么不同呢?计量检定单位现有的检定接地电阻表的条件能否用于检定钳形接地电阻仪呢?带着这些问题,笔者通过对两本规程的学习和对比,总结出以下几点(由于钳阻仪均为数显仪表,在新规程实施之前,其检定都是参照数字式地阻表的技术要求进行的,故此处对比对象只是数字地阻表,模拟式地阻表的检定无可比性):
2.1 检定环境条件 JJF1054-2009在JJG366-2004的基础上增加了“0.5m内应无任何电磁干扰设备”一条。由于钳阻仪测量原理的局限性,其测量结果极易受到周围电磁场的干扰,由此,其检定的环境条件较一般接地电阻表的要求要高。
2.2 检定用设备 JJF1054-2009所需要的标准器为“标准电阻器或接地电阻仪检定装置”,就本单位而言,原有的用于检定一般地阻表的JD-1B型接地电阻表检定装置可以满足规程的要求。
2.3 检定项目 与JJG366-2004相比,JJF1054-2009增加了仪器分辨力、显示能力、偏心位置影响、测量重复性、报警临界值设定误差五个检定项目,删除了绝缘电阻、辅助接地电阻的影响这两个检定项目。
2.3.1 偏心位置影响。由于钳阻仪的构造特殊,连接导线置于近似钳头几何中心位置与连接导线偏离钳头几何中心位置往往存在着较大的误差,故增加偏心位置影响误差的测量是很有必要的。偏心位置影响误差不能超过钳形接地电阻仪允许误差的五分之一。
2.3.2 示值误差的检定。与一般地阻表采用直接跟标准电阻器连接,直接比较的方法不同,钳阻仪的检定方法是用钳阻仪钳住标准电阻器输出端的连接导线,连接导线应置于钳头几何中心位置,并与钳圈垂直,按选取的检定点调节标准电阻器的电阻值,记下钳阻仪显示读数值。两者的误差表示形式相同,在准确度等级的划分方面,钳阻仪增加了10级、20级两个准确度等级,这是由于钳阻仪测量原理的局限性,会产生较大误差所决定的。
2.3.3 报警临界值设定误差。采用标准电阻器法,接线方法与示值误差检定的方法相同,在电阻值1Ω、4Ω、10Ω、30Ω、100Ω点进行检定。
【关键词】:防雷;接地电阻;措施
中图分类号: U224.2+5 文献标识码: A 文章编号:
引言
接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾、防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。近年来,国内许多地区连续发生多起因接地网不满足要求而引起的设备损坏事故,同时雷击是导致电网事故的主要自然灾害之一,雷击引发的电网事故占总事故的50%以上,因此良好的接地装置应是防雷的重要措施。
一、接地电阻的概念
接地电阻实质上是电流经地面某点流向地下某确定点之间用欧姆定律计算出来的一个物理值,定义为接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆律电阻。在实际工程中,由于测定接地电阻时,打入地下的接地金属探针与流入地表某点的距离是人为的,因此,接地电阻值是不完全确定的。在防雷接地电阻测量时,是假定雷电流在地下疏散至40米处基本为零的前提下进行的,虽然如此,地下土壤结构的不同以及电流探针与接地极的方向不同、电压探针与电流探针之间的距离不同,接地电阻值有时有本质上的不同。
二、 接地系统的技术要求
(1)需接地的设备容量越大,接地电阻应越小。
(2)需接地的设备越重要,接地电阻应越小。
(3)需接地设备工作性质不同,接地电阻要求也不同。
(4)设备数量越多或价值越大,要求接地电阻越小。
(5)几台设备共同的接地装置,接地电阻应以接地要求最高的一台设备为标准。原则上接地电阻越小越好,但施工中应考虑经济合理的原则。
三、接地电阻计算方法
为了达到技术规范要求中的接地电阻值,在设计、制作接地装置时可采用理论与实际相接合的原则,利用经验公式计算出接地电阻值。
(1)人工接地电阻的计算方式:单根垂直接地体的接地电阻公式:RE(1)≈ρ/L,其中ρ表示土壤电阻率(Ω•m),L表示接地体的长度(m),RE(1)表示单根垂直接地体的电阻(Ω)。
(2)多根垂直接地的接地电阻公式:RE≈RE(1)/nη其中n表示n支接地体,η表示利用系数,RE大小主要由接地体的距离、长度、数目决定,利用系数可在防雷技术规程汇编中查找。
(3)环形接地网接地电阻公式RE≈0.6ρ/A1/2, ρ表示土壤电阻率(Ω•m),A表示环网接地带所包围的面积(m2)
在确定接地装置施工方案时,施工人员首先要测出施工地点土壤电阻率,再利用上述3个经验公式计算出接地电阻值,依据计算出的电阻值结果。确定最终的施工方案,通过计算使施工方案的合理性、有效性大大提高,便于施工成本降低。
四、有效降低防雷接地电阻的措施
1、更换土壤
这种方法是采用电阻率较低的土壤(如:粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤,置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。
2、人工处理土壤(对土壤进行化学处理)
在接地体周围土壤中加入化学物,如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等,提高接地体周围土壤的导电性。采用食盐,对于不同的土壤其效果也不同,如砂质粘土用食盐处理后,土壤电阻率可减小1/3~1/2,砂土的电阻率减小3/5~3/4,砂的电阻率减小7/9~7/8;对于多岩土壤,用1%食盐溶液浸渍后,其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显,但土壤经人工处理后,会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此,一般来说,是在万不得以的条件下才建议采用。
3、深埋接地体
在地电阻率随地层深度增加而减小较快的地方,可以采用深埋接地体的方法减小接地电阻。地的电阻率随深度而减小的规律,往往在达到一定深度后,地电阻率会突然减小很多。因此利用大地性质,深埋接地体后,使接地体深入到地电阻率低的地层中,通过小的地电阻率来达到减小接地电阻的目的。
对于地电阻率随地层深度的增加而减小不大的地方,由于地电阻率变化不大,增加接地网的埋深只是增大接地网的电容。利用电容的概念,电容具有储藏电场能量的本领,它所储藏的能量,不是储藏在极板上,而是储藏在整个介电质中,即整个电厂中:介电质中的能量密度,既与介电系数有关,又与电场的分布有关,因此,比起接地网的几何尺寸小得多的有限埋深,所增加的储藏能量的介质空间极为有限;在有限空间中的能量密度又小,储藏的总能量也就增加不多,即电容增加不大,所以对减小接地电阻作用不大,不宜采用深埋接地体的方法减小接地电阻。深埋接地体和敷设水下接地网可以大大降低直流电阻,但对降低交流电阻作用不大,故国军标不推荐使用该法。但结合基地航天测试实际情况,主要是低频信号,此法简单,效果明显,可以使用。
4、多支外引式接地装置
如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊,可采用此法。但在设计、安装时,必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响,因此,外引式接地极长度不宜超过100m。
5、利用接地电阻降阻剂
在接地极周围敷设了降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用,因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时,其降阻效果较为显著。
降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂,是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围,网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充,使它不致于随地下水和雨水而流失,因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。
6、利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质
充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体,可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中,选择一些纵横交叉点加以焊接,与接地网连接起来。
当利用水工建筑物做为自然接地体仍不能满足要求,或者利用水工建筑物作为自然接地体有困难时,应优先在就近的水中(河水、池水等)敷设外引(人工)接地装置(水下接地网),接地装置应敷设在水的流速不大之处或静水中,并要回填一些大石块加以固定。
7、采取伸长水平接地体
结合工程实际运用,经过分析,结果表明,当水平接地体长度增大时,电感的影响随之增大,从而使冲击系数增大,当接地体达到一定长度后,再增加其长度,冲击接地电阻也不再下降。一般说来,水平接地体的有效长度不应过大。
8、采取污水引入
为了降低接地体周围土壤的电阻率,可将污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管,在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔,使水渗入土壤中。
9、采取深井接地
有条件时还可采用深井接地。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。
在确定降低高土壤电阻率地区接地电阻的具体措施时,应根据当地原有运行经验、气候状况、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分析,通过技术经济比较来确定,因地制宜地选择合理的方法。这样,既可保障线路、设备的正常运行,又可避免接地装置工程投资过高情况的发生。
结束语
正确掌握降低接地电阻的施工方法,无论是对生产、储存设施的安全运行,还是建筑物的防雷都是必要的,只有当接地电阻值降到规范要求以内,各种接地措施才能成为防止间接接触电击的有效安全技术措施。
参考文献:
[1] 王兆坤,董玉昆,王少平等.防雷检测中接地电阻测量误差原因分析[C].//第八届中国国际防雷论坛论文集.2010:237-238.
【关键词】土壤电阻率 双层土壤 立体(复合)接地网
1 导言
目前,在石油化工行业电气专业设计工作中,设计人对土壤电阻率对接地网接地电阻的重视程度不足,一方面,在设计前收集资料时,不注意或是收集不到建设单位当地的土壤电阻率,另一方面设计人员在设计接地网时,并未计算过其所设计的接地网的接地电阻能达到一个什么样的程度,而是通过对比周边工程及以往常规的做法,凭借经验以模式化的方式来进行设计,仅是要求接地网接地电阻达到10欧姆或4欧姆。对于大部分的工程满足要求不代表对所有的工程都适用。对所设计的接地网是否能够达到此要求没有一个可以支撑其设计方案的计算,仅依靠经验判断未免有些经不起质疑。
为了能够对未来设计接地网时能够对其接地电阻有一个预估,对土壤电阻率等参数对接地电阻影响能有一个衡量数据,特搜集了一些接地电阻计算方法的素材,经过一阶段的学习,同时为了说明问题,结合实际项目中的一个接地图来做了一个模型,对计算方法及结果进行了分析,并根据此计算简单谈一谈对公式及数据的理解和认识。
2 公式的选取
首先考虑采用针对双层土壤中接地网接地电阻的计算方法。在接地电阻的计算中,土壤的类型、含水量、温度、溶解在土壤中的水中化合物的种类和浓度、土壤颗粒大小以及颗粒大小的分布、密集性和压力、电晕等均能构影响到土壤的电阻率。而在实际工程中,埋在地下的接地体并非处于一个单一均匀的土壤里,随着深度的不同,土壤也会有所差别。
其次根据实际工程的常用做法,采用立体(复合)接地网的接地电阻计算公式。平面接地网向地层深处扩散故障电流的能力有其局限性,而增加长垂直接地极形成的立体接地网,可有效地利用垂直接地极在底层深处沿水平和垂直两个方向扩散故障电流。可以有效地降低主接地电网的接地电阻,还可以有效地改善垂直接地极顶层上面平面接地网的电位分布。目前项目中大部分接地网都是水平接地体和垂直接地体相互连接,组成了立体的接地网。
3 计算模型
图1中建筑物根据其功能对接地网接地电阻的要求是4Ω。其周边接地网的长为La=52.75m,宽为Lc=18m,接地网四角设接地检查井(带接地极),接地极共n=20根,分布于接地网周边,每根长l=2.5m,其直径为d=0.02m,分布于周边接地网上,接地网埋深h=0.8m。假设为在地下H=1.2m处土壤开始改变,即水平接地体与垂直接地体的上半部分处于某一种土壤中(假设为黏土,根据参考文献[2]中的数据,其土壤电阻率按照50Ω・m来考虑)。1.2m以下是与另一种土壤类型接触的垂直接地体的下半部分,分不同的情况,其电阻率分别考虑70Ω・m(模拟土壤含沙石较少的情况),400Ω・m(模拟多石土壤的情况),1500Ω・m(模拟砂、沙砾类型土壤的情况)。
4 计算过程
以上各参数代入计算公式,得到计算结果为:
当下层土壤电阻率为70Ω・m时,接地网接地电阻0.91Ω。
当下层土壤电阻率为400Ω・m时,接地网接地电阻3.69Ω。
当下层土壤电阻率为1500Ω・m时,接地网接地电阻9.49Ω。
5 公式及结果的分析
从数据中来分析。随着下层土壤电阻率的升高,接地网接地电阻从0.91Ω,3.69Ω到9.49Ω也在升高。最低的数值为0.91Ω,已经超出本工程的要求。但是从中可以看出在某些对接地电阻要求很高(如1Ω)的工程上,只有土壤条件非常好的情况下,简单接地网才可以满足要求,地质情况较差时简单的接地网想要满足1Ω的接地电阻非常困难;其中间的数值为3.69Ω,该数值也能够满足本次工程的要求,但是需要引起注意的是计算数据的偏差,如参考文献[1]中作者所述,此计算方法与计算机的计算误差通长都小于10%,我们在实际计算过后,仍然要考虑计入误差之后接地网的接地电阻是否仍然能满足要求(按照10%考虑误差后,接地电阻值为4.06Ω),然而对于400Ω・m以下土壤电阻率的接地网来说,一般情况下石油化工行业所需要的接地网接地电阻值就都能够满足要求了,偏差也不会太大,即使出现一些偏差,现场可以通过增加几根接地极、多埋几根接地线,再或者添加一些降阻剂等简单方法来处理;本次模拟计算中,得到的最大数值为9.49Ω,该数值已经不能满足本次工程的要求,在实际中需要通过综合多种方法来解决,而我们在设计中,遇到类此情况则需要考虑多设几组接地极,接地网布的大一些、密一些,还要考虑大量的降阻剂等方式,甚至更换土壤等方法。总之,对接地电阻要求较高的情况下,简单的接地网已不适用于高电阻率的土壤。
另外,在石油化工行业,除了变配电所、机柜间等单元要求接地电阻达到4欧姆以外,其余如装置区等要求接地电阻达到10欧姆即可,所以在工程中若非遇到极恶劣的地质情况或特殊接地电阻的要求,我们所做的设计虽未经过详细算,也是能够满足的。
6 结论
从本次计算中可以看出不同类型土壤(不同土壤电阻率)对接地网接地电阻的影响,在设计中,在不同电阻率的土壤情况下,可以参考本次分析,估计出接地网的设计难度,从而避免设计结果与实际情况差距太过巨大,导致现场无法处理的情况。而且设计前收集资料时,也应该尽可能的详细了解施工现场土壤的电阻率情况,以便对所做的工程更加了解,避免模式化的设计可能导致的错误。
参考文献
[1]王洪泽.计算双层土壤中接地体和接地网电阻的16个新公式[J].广西电力工程,1998(03).
[2]工业与民用配电设计手册(第三版).
关键词变电站接地网设计
在南方地区,由于气候较北方潮湿,相对来说,土壤电阻率ρ会较小,土壤导电性能亦较好,因此接地电阻相对来说容易达到,但南方某些地区土壤电阻率ρ也会相对较大,给接地设计带来困难。随着电力系统短路容量的增加,做好接地设计,对变电站的系统安全运行,工作人身及设备安全至关重要。本文根据本人所设计工程,浅谈变电站接地网接地电阻的测量与计算。
1接地电阻测量
接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和,称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻,称为工频接地电阻;按通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻,称为冲击接地电阻。工频接地电阻的测量通常有单极法、四极法等。
1.1单极法测量土壤电阻率
单极法只适用于土壤电阻率较均匀的场地。单极法测量土壤电阻率方法:在被测场地打一单极的垂直接地体如图1,用接地电阻测量仪测量得到该单极接地体的接地电阻值R。
土壤电阻率:
ρ=(2πh)/(4h/d)(1)
d,单极接地体的直径,不小于1.5cm;
h,单极接地体的长度,不小于1m。
1.2四极法测量土壤电阻率
在土壤结构不均匀性的情况下,用单极法测量土壤电阻率有很大的影响,为了得到较可信的结果,把被测场地分片,在岩石、裂缝和边坡等均匀土壤上布置测量电极,用四极法进行多处测量土壤电阻率。
四极法测量土壤电阻率的的原理接线图如图2,两电极之间的距离a应等于或大于电极埋设深度h的20倍,即a≥20h。由接地电阻测量仪的测量值R,得到被测场地的视在土壤电阻率测量电极,用直径不小于1.5cm的圆钢或<25×25×4的角钢,其长度均不小于40cm。被测场地土壤中的电流场的深度,即被测土壤的深度,与极间距离a有密切关系。当被测场地的面积较大时,极间距离a应相应地增大。为了得到较合理的土壤电阻率的数据,最好改变极间距离a,求得视在土壤电阻率ρ与极间距离a之间的关系曲线ρ=f(a),极间距离的取值可为5、10、15、 20、30、40m、…,最大的极间距离amax可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。
2接地电阻计算
在《DL/T621-1997交流电气装置的接地》规程中要求变电站接地电阻:
R2000/I(2)
其中:R,考虑到季节变化的最大接地电阻,Ω,不得大于0.5Ω;I,计算用的流经接地装置的入地短路电流,A。
单个深井垂直接地体的接地电阻
Rc1=(ρ/(2×π×l))×(ln((8×l)/d)-1) (3)
五个深井垂直接地体的接地电阻
Rc2=Rc1/(5×K1) (4)
其中,K1为多根接地体并联利用系数,通常取0.7~0.9,取中间值0.8;
复合地网接地电阻
Rn=a1×Re(5)
a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)
Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)
B=1/(1+4.6(h/√S))
某110kV变电站通过单极法测得土壤电阻ρ为250Ω/m,水平接地极ø16圆钢的直径d为0.016m;接地装置水平接地极的埋设深度h为0.8m;深井垂直接地体的长度l为40m;该站深井接地体的直径d为0.12m;
站区接地装置面积S为55.6×77=4281.2m2;站区接地装置的外缘边线总长度l0为258.8m;站区接地装置水平接地极的总长度l为1326.6m;
站外接地装置面积S为1546.7m2;站外接地装置的外缘边线总长度l0为 564.5m;站外接地装置的水平接地极的总长度l为861m;
根据《DL/T 621-1997交流电气装置的接地》规程,该站接地电阻计算如下:
2.1站区接地电阻计算
Rc1=(ρ/(2×π×l))×(ln((8×l)/d)-1)=6.856Ω
Rc2= Rc1/(5×K1)=1.714Ω
a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)=0.992
B=1/(1+4.6(h/√S))=0.947
Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)=1.759Ω
Rn=a1×Re=1.745Ω
站区接地电阻
Rz=(Rc2×Rn)/(Rc2+Rn)=0.865Ω
2.2站外接地电阻计算
a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)=0.543
B=1/(1+4.6(h/√S))=0.914
Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)=2.820Ω
Rn=a1×Re=1.531Ω
站外接地电阻
Rw=(Rc2×Rn)/(Rc2+Rn)=0.809Ω
2.3全站接地电阻计算
R=(Rz×Rw)/(Rz+Rw)=0.418Ω
接地电阻满足不大于0.5Ω要求。
接地电阻在不要求精确计算时,可采用简化公式计算:R≈0.5ρ/√S。
3接地网设计布置
变电站中电气装置、设施的可导电部分应接地,接地网的外缘闭合,外缘各角做成圆弧形,圆弧的半径取7 m,接地网的埋设深度0.8m。接地网均压带采用等间距矩形布置。在变电站接地网边缘经常有人出入的走道处,铺设砾石、沥青路面,以降低跨步电位差和接触电位差,且在接地网地下埋设地中的长度不应小于15m的连接线与避雷线的接地装置相连接。
结束语
关键词:接地;电力系统; 220kV变电站;降低接地电阻
1、引言:
随着我国电力事业的飞速发展,电网规模不断扩大,系统电压等级不断提高,系统容量不断增大,接地短路电流亦越来越大,一个安全有效的接地系统显得越来越重要。
电力标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中规定有效接地和低电阻接地系统中变电站的接地电阻应满足 R≤2000/I 欧,如不符合上式要求时,可通过技术经济比较,把接地电阻放宽到小于等于5欧,但要将转移电位、接触电压和跨步电压限制在安全范围内。
在高土壤电阻率地区往往难以达到国家有关规程的规定和要求,这时就需要采取措施把接地电阻、接触电压和跨步电压限制在规定的范围内,才能保障电力系统的安全可靠运行。
2、站址工程地质概况
合川220kV星寨(清平)变电站所选老龙洞站址位于合川区三汇镇老龙村。所选站址为单斜地质构造单元喀斯特溶蚀地貌,斜坡地形。根据地勘报告,变电站测区内出露基底岩石全部为三叠系下统嘉陵江组(T1j)灰色块状角砾岩、白云岩夹灰岩及深灰色薄~中厚层灰岩、泥质灰岩夹泥灰岩、页岩的浅海相沉积建造。第四系为黄褐色至褐色残坡积粉质粘土。 本站站区土壤电阻率高,接地条件非常差。
3、接地降阻方案分析
通过对国内外有关降低接地电阻方法的资料进行收集和分析,现将其国内外各降低接地电阻的方法综述如下:
(1)扩大接地网面积及增加接地网埋深
均匀土壤条件下,变电站接地网的接地电阻与接地网面积的平方根近似成反比,接地网面积越大接地电阻越低。采用此方案对于在均匀土壤条件下是降低接地电阻的一种行之有效的方法。
(2)外引接地
外引接地是指将变电站主接地网与在主接地网区域以外某一低土壤电阻率区域敷设的辅助接地网相连,以达到降低整个接地系统接地电阻的目的。采用引外接地的必要条件是必须能在主接地网附近找到土壤电阻率相对较低的区域。
(3)变电站接地网互连法
变电站接地网互连法是指当两个变电站距离很近时,且在同一个电压等级下,可以把它们的接地网用导线连接起来,以实现共同降阻的目的。考虑冲击电阻的影响,单个接地网的接地电阻不能太高,两网之间的距离不应超过 2000m。
(4)垂直接地极
在水平接地网基础上敷设垂直接地极以构成“三维接地网”是降低接地电阻的有效方法。特别是地下有含水层或低电阻率土壤层的地方,在水平接地网四周敷设垂直接地极,入地电流可以经垂直接地极通过含水层或低电阻率土壤层流散,能有效的降低整个接地系统的接地电阻。
(5)深井接地
采用接地井来降低接地电阻。就纵深来说,不同深度土壤的电阻率是不同的,土壤越深越稳定。有地下含水层的地方,接地体可以深入穿透水层,这时降阻效果将更好。
(6)电解离子接地极
电解离子接地极内部能不断地自动释放出活性电解离子,从而大大地降低了土壤电阻率,使周围土壤的导电性能可以始终保持在较高的水平,雷电流或故障电流能很轻易地扩散到周围土壤中,充分发挥整个接地系统的作用。
(7)接地降阻剂
在接地体周围的土壤中加入降阻剂,可以改善土壤的导电性能,从而降低接地电阻。在高土壤电阻率地区,如有岩石层等,可以使用接地降阻剂,并适当配合其它降阻方法,以达到降低接地电阻的目的。
(8)局部换土
土壤电阻率的高低直接影响接地电阻的大小。对于某些高土壤电阻率地区的接地装置,可以采用局部换土的方法用电阻率较低的土壤(粘土、黑土)或低电阻率材料来置换接地装置周围的高电阻率土壤。
4、降阻方案的选择
星寨220kV变电站站址处土壤多为岩石结构,土壤层较薄,土壤电阻率较高。一般降阻方法难以实施,选择不合适的降阻方法往往会造成浪费,同时其降阻效果也会不理想。本文根据星寨220kV变电站站址的实际情况对降阻方案进行具体分析,以选择合适的降低接地电阻的方案。
根据计算,星寨220kV变电站最大入地短路电流I=10.76kA,经计算本站接地网应在任何季节接地电阻应不大于2000/I=0.19Ω。本站根据地勘报告,土壤电阻率按2000Ω.m取值,接地装置采用以水平接地体为主的人工接地网,埋深0.8m。据此计算,本站接地电阻为 Ω,不满足接地电阻小于2000/I(0.19Ω)的要求。
本站的允许最大接触电位差为:
式中: Ut——接触电位差,V;
ρf——人脚站立出地表面的土壤电阻率,本站为 2000 Ω·m;
t——接地短路(故障)电流的持续时间,取主保护动作时间0.15s。
计算得:
V
本站的最大接触电压计算值为
Utmax =37278.3V
本站的允许最大跨步电位差为:
式中: Us——接触电位差,V;
ρf——人脚站立出地表面的土壤电阻率,本站取2000Ω·m;
t——接地短路(故障)电流的持续时间,取主保护动作时间0.15s。
计算得:
Us =4064.05 V
本站的最大跨步电压计算值为
Usmax =12992.86V
由以上计算结果可知,本站的接地电阻、最大跨步电位差、最大接触电位差均不满足要求。
根据勘测、地质专业资料得知,本站址基底第四系残坡积土层比较薄,基岩为石灰岩,接地条件非常差。根据电力标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的规定,本站考虑将转移电位、接触电压和跨步电压限制在安全范围内的同时,使接地电阻放宽到小于等于5欧。
根据站址实际情况,且结合以上国内外降低接地电阻方法的原理与特点的分析,采用局部换土的方式,对星寨220kV变电站进行降低接地电阻设计。
5、具体降阻设计实施方案与计算论证
由于地网之间的相互屏蔽作用,全部采用换土降阻效果不理想,可采用最外框地网四周置换良地网降阻技术,为了充分发挥外框换土部分的降阻效果,置换土的地网沟需增大开挖深度,并将地网沟的截面开挖成矩形,只将置换地网沟的土壤换成改良后的土壤。
在地网四周开挖降阻坑后, 坑里铺设水平接地极, 坑中填满置换土壤, 并联10个降阻坑, 环变电站接地外网四周将其等距分布, 由于降阻坑的间距已超过30 m, 可不考虑屏蔽的影响。
设接地坑长8 m, 宽 4 m, 深 4 m, 令置换截面的直径d1 = 4m, 每个水平接地体的长度 = 8 m , 直径 d = 0.03 m, 置换土壤的电阻率为 = 30Ω·m。
计算论证
局部换土后,根据实际经验与已知理论, 埋深为h 的水平接地体的接地电阻为
式中 d1 ---内切于置换截面的直径, m
d ---接地体等效直径, m
--原土壤电阻率, 2000Ω·m
--置换材料的电阻率, 30Ω·m
经计算,其接地电阻值为 R =3.75Ω,10个降阻坑并联后电阻为0.375Ω。将其与原地网电阻并联, 由于降阻坑内接地极的方向垂直于原地网, 所以与原地网间屏蔽作用很小, 可以忽略,得最终地网电阻为
// = 0.37Ω
其中 为 16.1Ω。
由此计算出:
变电站的最大接触电位差为
Utmax =856.75V < Ut =1327.14 V
变电站的最大接触电位差为
Usmax =856.75V < Us =4064.05 V
可看出变电站的最大接触电位差与最大跨步电位差均满足要求。
【关键词】防雷检测;接地电阻;气象;设备
一、接地电阻的定义
接地电阻实际指电流从接地装置流向大地然后再流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻分为工频接地电阻与冲击接地电阻。工频接地电阻是把接地体的流经电流作为工频电流从而得到的接地电阻;而冲击接地电阻是把接地体的流经电流作为冲击电流进而得到的接地电阻值,这在有雷电电流流过的情况下非常有研究价值。我们在平时工作中测得的接地电阻值数值为工频接地电阻值,所以通常若没有指明是哪一种接地电阻,都是指的工频接地电阻。我可以通过计算公式来转换接地电阻以衡量其是不是符合规程要求。转换计算公式为:R=ARi。
二、防雷检测中接地电阻的重要性分析
检测接地装置优劣的重要指标即为接地电阻的大小,一般来说,接地电阻越小,雷电发生时,其流散的速度越快,一旦物体被雷击中,其产生的高电位持续的时间也就越短,防雷装置上产生的雷击高电位也就相应的越低,降低了对人及各种设备的威胁。
根据有关的电学原理,当发生雷击时,产生的雷电流在通过防雷装置时,接地电阻上的高压与接地电阻的关系呈正比,也就是冲击接地电阻的值越小,电压(电压反击跨步电压和接触电压)对人或物的威胁性就越小,由此可以看出,接地电阻可作为重要指标对接地装置的优劣进行衡量。在各类有关的防雷规范中,在用途不同时对接地电阻的要求较明确。如在《防雷技术标准规范汇编》(以下简称《规范汇编》)中,分别对防雷类型为一、二、三类的防雷建筑物的接地电阻进行了具体规定,一、二类的电阻应小于10Ω,三类的电阻应不小于30Ω,而电力变压器或发电机的工作接地电阻不得大于4Ω。因此,应高度重视接地电阻的相关检测工作。
目前,随着防雷及接地技术的逐渐发展,在对接地电阻进行检测的过程中,应该对其他因素进行综合考虑,如还需要对等电位连接措施及接地装置的结构属性等是否符合规范要求进行详细检测。根据《规范汇编》的有关规定,在土壤电阻率高的地区,对当地的经济条件及该地区的施工难度进行综合考虑,应重点对铁架与霹雷针之间及公共接地系统的连接状况进行检查,而对于医疗设备、计算机系统就要重点考虑等电位连接状况。
三、防雷检测中接地电阻的影响因素及其解决对策
(一)影响因素
1.气象条件。由于在规范汇编里没有具体规定在进行接地电阻的检测时应该具备的气象条件,所以当进行实际的电阻检测时,要对当地的气象条件(例如湿度,温度等)有所了解,然后根据这些来明确接地电阻和气象条件之间存在的关联。接地电阻和土壤的电阻率之间的关系呈正比,换句话说就是当土壤的电阻率越高,接地电阻的阻值也越大。土壤中的化学成分,相对湿度和温度,以及土质的紧密程度等都会对土壤的电阻率产生影响,在这些因素里,会给电阻率造成最为严重影响的因素就是土壤的相对湿度和温度。
2.检测设备。在规范汇编中要求检测的电阻是冲击接地电阻,而在大多数的气象台站中用的是日本生产的摇表式地阻仪,通过这种地阻仪所检测出的叫做工频接地电阻,与规范汇编中要求的不符合。因此在进行电阻仪的测试时,重点测试土壤中的电位梯度近似为0的地方,也就是将电阻仪放置在零点的区域内,以避免出现误差,从而使测试出的接地电阻值更为精确和有效,但是在实际的测试中很难做到。我国大部分的防雷检测机构在进行接地电阻的检测时,较常使用钳形接地电阻仪来检测,这种电阻仪的检测速度相对更快并且无须用到辅助接地棒,更加易于使用。在现实的接地体电阻的检测中,不能测量出被作为测试极的接地体和要进行测试的接地体间的距离,在一些特殊情况里,这两个接地体间的距离十分短,不能达到测量的标准,并且在还没掌握接地装置的内部结构的情况下,这两个接地体己经和地下电气沟通,在这个时候测试出的电阻值不具备可靠险,所产生的误差也很大。
3.随机因素。在实际检测接地体的电阻值过程中,一定要保证没有不利因素的干扰,使测量出的数据更加精确,有效。在进行接地电阻的测试时,会随机出现一些不利因素给检测过程带来影响,例如检测时使用的地阻仪在测量过程中产生的电流量较小,会使测量出的数据不够准确。除了这些干扰因素外,还会出现一些人为因素对检测过程造成影响,对于这些因素一定要有足够的重视,一定要最大限度的保障测量过程不被影响因素干扰。
另外,在接地电阻的检测中,会出现给高层建筑物的防雷设备的接地电阻进行检测的情况,在检测时会用到很长的测试线,而这也会使检测误差偏大,例如一些高层建筑物的防雷工程做得很好,但是在检测接地电阻时出现了较高的误差。所以为了避免这种情况的发生,工作人员要考虑到超过标准长度的测试线所产生的电阻和感抗以及电流量带来的干扰电动势等因素。
(二)解决对策
1.接地电阻值在很大程度上受检测人员的操的影响,在检测时应注意:检测仪的三极要在一条直线上并且与地网垂直;地网测试点和测试仪的连接线长度最好小于5m。若需加长,应把实测接地电阻值与加长线阻值相减,然后填人表格等。
2.接地电阻受检测环境的影响较大,检测时,接地电阻测试仪的接地引线及其他导线应将高、低压供电线路避开,防止造成危险和干扰;若地网带电对检测产生影响,应其原因查明,把带电问题解决后再测量,或者换个检测位置测量;若在测量时因为高频干扰、工频漏流、杂散电流等因素,以至于接地电阻表读数不稳定,可以把地网测试点和测试仪的连线改为屏蔽线,或选用能够改变测试频率、具有窄带滤波器或选频放大器的接地电阻表检测,使其抗干扰的能力得以提高;按DL475-92《接地装置工频物性参数的测量导则》规定,当大型接地装置或地网对角线D≥60m需要采用大电流测量,施加电流极上的工频电流应≥30A,以排除干扰使误差减少。
3.根据实际检测对象对接地电阻的要求精确度选定检测方法。通常可采用三极法,但若有较高的接地电阻精确度的要求,就必须采用四极法,并进行方位、多点测试。
4.在检定合格有效使用期的检测仪器才能使用,测量仪器与测试仪器要符合国家计量法规的规定,检测仪器见《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431―2008附录E。同时检测仪器的选用要依据实际检测对象的接地方式进行,在检测时要注意要测地网是不是单点接地,被测地线与设备是不是已连接,有没有可靠的接地回路,从而选择相应的测量仪器。
5.接地电阻值的检测应在土壤未冻结和非雨天时进行,天气气候条件要能够使正常检测得以进行。
四、结语
综上,接地电阻是衡量防雷检测中的接地装置性能和防雷工程质量的主要指标,在实际的检测过程中,会出现各种因素对检测数据造成干扰,从而使得检测出的接地电阻不够准确,真实。而接地电阻能够达到要求,是确保防雷装置可靠性的关键,因此从中可以看出,防雷检测中接地电阻起着十分重要的作用。
参考文献
[1]应征,王挥蜃,刘春.接地电阻的测量与降低[J].移动电源与车辆,2012(01).
关键词:核电工程大型接地网接地电阻测试
中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)01(c)-0000-00
核电工程防雷接地系统设计主要用于提供全厂的等电位,以限制危险的电势差和电磁干扰,保护人生和电仪设备的安全,防止直流、工频电流、雷击电流的冲击。接地网覆盖整个核电厂厂区,通过地下多根裸铜缆全部连接在一起,形成一张巨大的等电位地下接地网。
1. 地下接地网的构成
核电工程地下接地网按区域一般可以分为:核岛区域、常规岛区域、BOP区域的防雷接地网。按安装标高一般可以分为:深埋接地网、浅埋接地网。深埋接地导体埋设在建筑基础下面,即在较深的地下形成的水平接地网络;浅埋接地导体是在厂区各建筑物之间以及BOP各子项一圈的地下接地铜缆。
2. 核电工程接地网特殊性
核电厂仪控系统需完全屏蔽干扰的信号,系统接地要求高,电气高压系统短路电流大,因此需设计专门的深埋接地网。核电工程深埋接地网一般设置在占地面积较大、基础较深或其内装有高压电气设备的建筑物基础平面以下,用于在基础处形成等电位地下网络,并能把电气故障或雷电产生的接地电流导入地下,保证设备和人生安全。核岛厂房,常规岛厂房,联合泵房、主变、辅变、GIS区域均设计深埋接地网。
3. 接地网的接地电阻测试
3.1接地电阻的要求
针对大接地电流系统,《交流电气装置的接地设计规范GB50065-2011》明确规定接地网接地电阻满足R≤2000/IG,其中R是季节变化的最大接地阻抗,IG是计算用经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值。该标准无法达到时,可以通过技术经济比较适当增大接地阻抗,根据RCC-E 93版中法国电网设计的最大故障电流是63KA,按此数据则接地阻抗应满足R≤0.0317欧姆,。根据相关规范,电子设备与防雷接地共用接地极时,接地电阻应小于1欧姆。同时,技术规格书给出的全厂接地网接地电阻应小于0.5欧姆,因此本文建议核电工程接地网接地电阻至少应小于0.5欧姆,且尽可能小。
3.2接地电阻的测量
3.2.1深埋接地网的连通性测试
深埋接地网在混凝土浇筑之前需进行隐蔽验收,除常规外观检查外,还需测量引上点之间的导通连续性。由于在深埋接地施工阶段无法测量接地阻抗,现场采取测量相邻引上点电阻的办法,即任一接地引上点需要与相邻引上点测量电阻,如相同接线形式的引上点电阻相比有异常应查明原因。该方法更有利于及早发现问题,及时整改。
3.2.2接地网实测结果与分析
通过秦山二期工程接地网测量实例,介绍大型接地网接地电阻的测量方法。为提高测量数据的可靠性,秦山二期工程接地网接地电阻测量采用工频法、变频法两种测量方法,通过两种方法测量数据的对比,更加可靠地印证接地网阻值是否满足设计要求。
秦山二期工程整个接地网最大对角线Dm约600米。电流电压测量引线采用等腰夹角30度法进行布线。电流、电压测量导线拉线长度按要求尽可能达到(2~4)Dm。电流线和电压线均采用直线距离约1800米的4mm2单芯多股胶质导线。电流线沿一定方向放线,其末端即为电流极的落点,电压极的放线方向与电流极的放线方向夹角成30度,电压线的末端即为电压点的落点。注入接地网的电流入地点选择500 kV GIS外壳、主变、辅变、核岛接地井。应尽量减小电压桩、电流桩的阻抗,如果必要可浇水降低阻抗。
为提高测量的准确性,在用工频法、变频法测量时,注入接地网电流应尽可能大,但是最大电流峰值不超过50安倍。
测量过程中应注意以下事项:
(1)临时断开附近用接地网和接地零线作回路的单相负荷,如电焊机等。
(2)外引电流极及电压极两处设专人监护,防止有人靠近。
(3)临时电流极接地电阻不大于8Ω,临时电压极接地电阻不大于100Ω。
(4)为不影响正常投用的系统功能,测量过程中应防止发生接地导致地网电位升高,因此测量应安排在晴天进行。
(5)测量过程中禁止操作500kV断路器。
从测量的实际数据得出,秦山二期工程接地网通过工频法和变频法测量的接地电阻相差不大,数据是准确可靠的,满足设计及规范要求。
3.2.3区域接地网测试
核电工程施工周期长,其中220kV备用电源倒送电,500kV主电源倒送电等重大工程节点均需要高压设备带电,涉及子项的接地网接地阻抗必须满足要求,如220kV开关站、500kV开关站等高压配电设备区域的接地电阻在送电之前相关试验时就应进行测量。整体接地网测试得时间显然无法满足进度要求。本文建议可以分区域进行测试,区域接地网测试的方法和整网测试方法一致,测量过程中,一定要注意电压桩和电流桩的地点选择,保证区域接地网的独立性,防止电压桩和电流桩位置存在区域接地网的连通导体,以提高测量的准确性。
3.3 减小接地电阻的措施
核电厂建筑物周围一般都设计有防雷接地井和接地检查井,防雷接地井中设置有三个深度达7m的裸铜缆接地极。如果某一建筑物的接地阻抗不满足要求,可以通过机械钻井,增加垂直接地极的深度,并加降阻剂的方式加以改善。如一个有深埋接地网的建筑物土建施工基本结束以后,经过测试发现接地阻抗达50Ω,接地网引上线与的导通性满足要求,可能是地下基岩关系,接地阻抗无法达标。在比较经济和技术原因后,通过继续钻深防雷接地井爪型接地极,以使接地阻抗满足要求。
4. 结论
在核电工程的建设中,接地网的施工质量和接地电阻关系到电厂运行以后设备和人身的安全。由于核电工程接地网安装周期长,测量过程复杂,因此在核电项目整体完成后,应对整个接地网采用2种以上的方法进行测量,通过数据的对比,以保证测量结果的准确可靠。
参考文献
[1]李景禄,郑瑞臣. 关于接地工程中若干问题的分析和探讨[J],高电压技术,2006(6).
关键词 接地电阻;偏大原因;处理方法;结论
中图分类号 TM934.1;TV62 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2013)012-0114-02
流波水电站的厂房坐落在响洪甸水库库尾,为引水式电站厂房,电厂(面积1200平方米)装机容量为2×12.5MW,整个电站升压站(占地面积450平方米)包括110KV开关站、2台SF9-16000/110KVA主变压器,及相应的避雷系统。升压站的两根独立避雷针(每根高度30米)的接地是一根引向厂房后山体,另一根引向河岸边。由于当初在升压站施工过程中,从不影响升压站的施工进度角度出发,出现了接地电阻未按照设计要求的施工,造成避雷针接地网接地电阻一直偏高。经技术人员检测,1#避雷针接地电阻16欧姆,2#避雷针接地电阻21Ω(按电力规程要求
接地电阻对接地网的安全起着非常重要的作用,接地电阻的大小是安全接地的重要技术指标。采取各种辅助降阻措施,降低接地电阻,使接地网达到安全运行的要求,是变电站接地问题中—个重要的环节。下面就以流波电站接地电阻产生原因分析及相应降阻方法进行详解。
1 变电站接地网电阻偏高的几种原因分析
1.1 土壤电阻率偏高
流波水电站的升压站系坐落在多岩石地区由由山体平挖成形,先天的土壤电阻率偏高,而回填用的砂石较干燥造成大地导电基本是靠离子导电等地形因素影响均会导致系统接地电阻影响。
1.2 没有具体勘探资料
按规定在设计接地网接地要求时,根据地质勘探资料即可查找设计手册相对应的土壤电阻率。但是由于前期地质勘探资料的不具体因素,未具体区分不同场地不同点土壤电阻率的偏差,特别是南北方同种土壤之间差别很大,会造成很大的误差。故而造成人为设计方面的缺陷:具体情况未分别不同对待。
1.3 施工不细致
对于不同地区变电站的接地来说,不仅精心设计重要,严格施工更为重要。因为对于地形复杂,特别是位于岩石区的变电站,接地网水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打入都十分困难。而接地工程又属于隐蔽工程,如施工过程中不能实行全过程的技术监督和必要的监理,就可能出现技术偏差问题。同时,在施工工艺上,为了省工没有在原土层上施工,而是回填了一部分回填土后再施工。或者回填使用了部分建筑垃圾、大块的沙石等低阻率材料。没有用细土回填,分层进行夯实。作为流波电站升压站系统,因自身管理上的缺陷存在此诸多方面的不足。
1.4 运行中发生变化
有些接地装置在建成初期是合格的,但经一段时间运行后,接地电阻就会逐渐变大,除了前面介绍的由于施工时留下的隐患外,以下一些问题也值得考虑。一是由于接地体的腐蚀,使接地体与周围土壤的接触电阻变大,特别是在山区酸性土壤中,接地体的腐蚀速度相当快,会造成一部分接地体脱离接地装置。二是接地引下线、接地极受外力破坏而损坏等。三是在接地引下线与接地装置的连接部分,因锈蚀而使电阻变大或形成开路。经实地查看,本工程接地系统存在此方面运行损坏。
2 接地电阻降阻方法的探讨
综合考虑各种因素影响,采用的降阻措施有引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等。
2.1 外接地
在高土壤电阻率地区高,当变电站主接地网的接地电阻难以满足要求时,且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源,可以采取引外接地措施以降低接地电阻,但应考虑占地面积和农田恢复的难度。
在埋设地点选择时,应考虑:选择地下水较丰富及地下水位较高的地方;接地网附近如有金属矿体,可将接地体插入矿体,利用矿体来延长或扩大人工接地体的尺寸。本站1#避雷针有一根接地线是通过扁铁引至下游河道中。
2.2 深井接地
由变电站外延接地线(40×4的镀锌扁钢),在进线塔下端打有一口约200m超深接地井,用钻机钻孔,把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内,并向钢管内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量,系统接地电阻小于4Ω,符合设计要求,效果很好。
和其它辅助降阻措施相比,深井接地法有以下优点:大大降低了接地电阻;减少了变电站占用地表面积,是改造优化的最好方法;设计寿命可以非常长,设计裕度非常大;深层的土壤电阻率不受气候、季节影响,数值稳定。因此,接地电阻值也不会随气候、季节变化,这是深井接地最大的优点。但在山区岩石较多地区不适宜此方法。
2.3 电解接地
电解接地系统是我国近年出现的接地降阻方法,在国内外已有应用经验,电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道,在管道中加入电解化学物质,利用空气或土壤的潮气,与管道中的化学物质反应产生电解溶液,电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透,提高土壤的导电率,降低电极与土壤的接触电阻,在金属管道外部采用降阻材料回填,增大电解地极,具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性,可以深入岩土形成树根网状,增大泄流面积,降低散流电阻,同时保护电解地极免遭腐蚀,从而降低变电站的接地电阻。当时施工建设期间考虑用盐水池增加导电体导电率,但因为施工场地没有位置而放弃。
2.4 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土,是普遍采用的有效办法,且施工简单。例如某变电站位于山区,地质报告显示站区耕植土厚度为0.2~0.6m,部分地方有基岩露出,土层以下为砂岩和灰岩。接地设计采用换土,在土层厚度不能满足要求的地方,沿水平接地体挖接地槽,深度为1m,垂直接地极坑深度3m,底部直径1m,施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土并夯实,再放接地体,回填土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
2.5 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型:化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成,注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体,从而增大接地体的有效接地面积,提高接地体散流效果,但化学降阻剂存在一定的环境污染问题,对周边生态环境易造成影响。且随时间推移,降阻效果也会降低。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成,其电阻率低,主要靠导电粉末起到降阻作用,降阻性能不受环境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率,换句话说,是降低接地网与土壤的接触电阻,而不是降低接地网本身的接地电阻。降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性都较好。确实也有质量差的降阻剂,降阻效果不能持久,对接地网造成腐蚀,引起部分接地电阻降低。
除了以上方法外,增加接地网的埋设深度、扩大接地面积和采用两层水平接地网等,也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况,可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的,可以相互配合,以取得更好的实际效果。本站经过与专家的联系特制定出处理方案,在原来根接地线的有效范围内挖2孔2-3米深度直径0.5米的深坑,再用扁铁做成圆形铁笼放置坑中,用扁铁焊接到接地引线上。把从厂家外购的降阻材料填充到坑里(每坑用200公斤降阻剂),外层用泥土夯实,坑口用木框增加高度充实泥土。经过处理的避雷针接地线的接地电阻用测试仪测量后,1#避雷针接地电阻是1.6Ω,2#避雷针接地电阻是2.8Ω,实际数值都满足了规程的要求。
3 结论
变电站接地网是维护变电站安全可靠运行,保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展,一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小,另一方而是站区面积不断减少,特别是规划区和高电阻率地区,使得变电站接地电阻难以降低,解决问题的关键是怎样合理地采用降阻措施,以达到既满足接地电阻的要求,又经济合理,便于施工。同时接地网设计与施工必须予以高度重视,高土壤电阻率区的变电站,应根据地区地质和环境条件,采用效果好、经济、合理、安全、可靠的辅助措施,因地制宜,综合治理来降低接地电阻。仅为有类似条件的单位提供借鉴!
关键词:架空输电线路;杆塔;接地装置;接地电阻
输电线路的杆塔接地是线路防雷的主要措施之一,其可靠性对保证电力系统的安全稳定运行具有重大的意义。其中接地电阻指的是接地引下线、接地散流电阻和接触电阻,它是用来确保外来雷电流入地面,绝缘线路的设备,以便减少线路被雷击的跳闸率,避免跨步电压对人体产生伤害和提高运行可靠性。降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、降低线路雷击跳闸率的主要措施。
1 雷电对输电线路的危害
架空输电线路在运行中,由于杆塔接地不良而引发的雷害事故占线路故障率的比例较高,这主要是由于雷击杆顶或地线(避雷线)时,当雷电流通过杆塔接地装置泄流人地,由于接地电阻偏高,从而产生了较高的反击过电压所致。这种由于线路遭受雷击时产生的过电压称为大气过电压,会使线路设备及其绝缘受到破坏而产生事故,若变电站防雷措施不良,甚至会造成变电站设备的损坏。
2 杆塔接地装置的一般要求
根据《110―500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T5092―1999)中9.0.11节的要求:有地线的杆塔应接地。在雷季干燥时,每基杆塔不连地线的工频接地电阻,不宜大于表l的要求。
表1 有地线(避雷线)的线路杆塔工频接地电阻范围
在常规的输电线路工程中,高压架空线路杆塔的接地装置一般要求采用下列几种形式。
(1)在土壤电阻率P≤100Ω•m的潮湿地区,可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。对发电厂、变电站的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区,当自然接地电阻符合要求时,可不设人工接地装置。
(2)在土壤电阻率100Ω•m
(3)在土壤电阻率300Ω•m≤2000Ω•m的地区,可采用水平敷设的接地装置,接地极埋设深度不宜小于0.5m。
(4)在土壤电阻率p>2000Ω•m的地区,可采用6~8根总长度不超过500m的放射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式,接地极埋设深度不宜小于0.3m。
(5)居民区和水田中的接地装置,宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。
(6)在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时,当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时,可部分采用引外接地或其它措施。
3 杆塔接地电阻超标的原因
3.1 自然原因
以安徽省为例,该省地势西南高、东北低,地形地貌南北迥异、复杂多样,全省面积2/3为山地和丘陵,地形复杂、地质条件较差,部分山区线路杆塔所在位置往往土层很薄甚至根本没有,岩石,这类地形其土壤电阻率较高。据不完全统计,山区段土壤电阻率大都超过l000Ω•m,局部地段甚至超过5000Ω•m。
3.2 设计原因
近年来,由于电网建设发展迅猛,线路设计单位普遍存在项目工期紧、任务重的情况,在输电线路勘测设计中容易出现如下问题。
(1)由于测量工作量较大、时间紧,勘测人员未对线路杆位的土壤电阻率进行逐基测量,部分塔位直接凭个人经验估算土壤电阻率,往往取值与现场实际出人较大。
(2)电气设计人员不根据实际土壤电阻率数据进行验算,直接套用其它工程的现成接地图纸,造成杆塔接地形式不适应现场实际,给施工造成困难。
3.3 施工原因
部分施工单位对接地工程的重要性认识不足,而接地工程又属于隐蔽工程,监督困难,特别是在山区线路施工中,由于物料运输困难、劳动力成本偏高,经常存在不按图纸施工的现象,如水平接地线敷设长度、接地射线埋深、接地模块数量、降阻剂用量不够以及回填土不密实等情况屡有发生。更有极少数施工单位直接采用原地开挖出的块石、石屑回填,使杆塔接地体难以保持与周围土壤的可靠电气接触,同时由于回填物空隙较大,在雨水渗透的作用下,致使接地装置迅速腐蚀、老化,甚至失去作用和功能。
3.4 运行原因
输电线路在经过一段时间运行后,部分杆塔的接地电阻数值会变大,主要原因如下。
(1)杆塔接地射线直接敷设在土壤中,土壤中的氧离子腐蚀接地体,使接触电阻变大,特别是在山区酸陛土壤中,接地体的腐蚀速度更快。
(2)在山区陡坡立塔的塔位,在施工阶段未注意环境保护,周围植被受到破坏,在雨季容易发生水土流失,引起接地射线外露。
(3)在平原或低山区线路中,杆塔的接地引下线与接地装置被盗引起回路电阻变大或形成断路。
由于近年来投运的高压送电线路长度迅速增加,供电公司的线路运行维护部门普遍存在人员短缺现象,部分地区对线路的巡查频率与细致程度有所下降,未能及时发现线路杆塔接地装置受损并加以修复。
4 降低杆塔接地电阻的措施
4.1 做好杆塔接地设计
(1)在线路可行性研究、初步设计选线阶段,
设计单位水文气象专业人员要到线路所在地区气象台(站)调查线路沿线雷电活动情况及附近已投运输电线路运行情况,在线路路径选择时尽量避开雷电活动频繁地段,合理确定路径方案。
(2)线路施工图终勘定位阶段,测量专业需对杆塔逐基实测土壤电阻率,为合理设计杆塔接地装置提供准确资料。线路电气专业需结合电网最大运行方式下的接地短路电流计算设计,并根据土壤电阻率数据仔细校核接地装置的接地效能与稳定性,确定最适合现场情况的接地形式。
4.2 降低杆塔接地电阻的措施
通常情况下,在土壤电阻率较高的地区,可选择下述接地装置降低杆塔的接地电阻。
①放射形接地方式
对于地形开阔、不受限制的地段,采用6~8根总长不超过500m的放射形接地体,呈均匀散射形。也可在放射线上并联短的接地体,并联接地体之间的最小距离不小于5m,放射线铺埋沿线接地槽的上下左右要尽量铺直延伸。在山坡、斜坡处,设计埋深宜比正常埋深加大0.1―0.2m,接地槽的截面在施工时尽量达到矩形,且回填土须填实。
②连续伸长接地体方式
沿线路在地中埋设1~2根接地线,将杆塔的接地装置逐塔连接起来,即将高、低土壤电阻率区域连接起来,其主要作用一是加强线路防雷系统的场强,二是提高对雷电流的分流作用,可提高杆塔绝缘的耐雷水平约10%~20%,但受地形限制,该方式操作性不强。
③外引接地方式
对于地形受限制的岩石处基础,如果附近有较低的土壤电阻率地段,可采用外引接地型式,同时配合使用降阻剂,将接地线引至土壤电阻率较低的地方接地,但引伸射线长度不宜超过60m。
④复合接地方式
对于地形受限制的岩石基础,如果采用外引接地型式依然无法达到接地电阻要求的,可采用垂直电极+水平射线的复合接地方式。
⑤换土方式
将高土壤电阻率的土壤换为低土壤电阻率的土壤。适当加大开挖槽,在槽的四周铺垫低电阻率的土壤,使接地体与低电阻率土壤充分接触,沟槽内土壤须填实。
⑥物理接地模块
接地模块是一种内防腐、外降阻的物理接地模块复合接地体,内为金属支架电极芯,由高铝硅酸盐凝固成防腐体,再与电极导电材料和电解质导电物的高铝硅酸盐混凝成物理接地预制模块。它的金属电极与高铝硅酸盐形成高致密层,可防止包括海水在内的一切腐蚀介质的侵蚀。复合降阻层为物理导电物,当有水时电解液向土壤渗透相应增加与土壤的有效接触面,使接触电阻减小,有利于泄流降阻;当干旱无水时物理性导电物仍发挥其降阻效果。接地模块安装方便,使用效果较好,近年来接地模块在安徽省山区输电线路接地工程中得到了广泛使用。
4.3 加强工程施工管理与日常运行维护
(1)施工单位要严格按照设计图纸进行施工,从材料的选择、接地装置的布置,到接头的焊接质量、回填土等每一个环节都要严格把关,保证施工质量。同时加强工程监理,对施工全过程实施无遗漏监督。
(2)供电公司运行维护部门要定期对杆塔接地装置进行巡视检查,加强运行维护,及时进行消缺处理。定期进行杆塔接地电阻的测量,对不满足设计要求接地电阻值的接地装置要及时进行维护和改造,保证输电线路杆塔的接地装置处于良好的运行状态。
关键词:回路电阻、接地电阻测试
Abstract: With the reform and opening up more than 30 years development, economic and social development has made great achievements. The level of social productive forces develops fast, which significantly enhances the economic strength, national social life changes in turn the world upside down. The old before, low-rise buildings, take on an altogether new aspect into many-storied buildings, so as to meet the economic and social development. At the same time, increase as the lightning protection device design review and completion of the acceptance of the work also not section, makes our detection work more busy.
Keywords: loop resistance, grounding resistance test
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:文章编号:
前言:为了方便我们在高层建筑物中的门窗、金属栏杆接地的测试,减轻作业强度,我们使用了ETCR2000系列钳形接地电阻仪。仪表独特的回路测试功能及简捷的测试方法,特别适用于大回路或各种金属闭合回路导通性的直观检查,通过测量被测回路电阻,方便地实现对其连接质量及导通性的快速检查和评估。优良的非接触式的测量方法,对于检查和评估不宜断开的闭合回路的连接质量及导通性时是其它测试仪表难以代替的。尤其在建审跟踪检测中需逐层检查和评估金属构件连接质量和导通性时是非常方便的。
1、测量原理
ETCR2000系列钳形接地电阻仪测量接地电阻的基本原理是测量任何有回路系统之接地电阻。见下图。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号,并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量,并通过下面的公式即可得到被测电阻R。
1.1功能
该仪器本身能产生一个电源电势,在任何有回路系统中就能产生电流,因此其测量原理简而言之是全电路欧姆定律,它测出的是这个回路系统的环路电阻值。它在测量有回路的接地系统时,不需断开接地引下线,不需辅助电极,只要用钳头夹住接地线或接地棒就能安全、快速地测量出接地电阻。也可应用于多处并联接地系统。它能测量出用传统方法无法测量的接地故障,能应用于传统方法无法测量的场合,因为ETCR2000系列钳形接地电阻仪测量的是接地体电阻和接地引线电阻的综合值。它主要用于检查在地面以上相连的多电极接地网络,通过环路地阻查询各接地电阻测量。钳口法测量采用电磁感应原理,易受干扰,测量误差比较大,不能满足高精度测量要求。
1.2特性
接地电阻测试仪性能及特点:独特单钳设计,可避免双钳式两探头之间相互干扰的误差不必打辅助地桩,直接钳住即可测量 自动切换及关闭电源功能 具有测试接地电阻和泄漏电流双重功能 绝缘、安全及抗振动、抗干扰等级符合IEC标准,适合恶劣环境使用。
2、操作方法
钳形接地电阻测试仪是检验测量接地电阻常用仪表,也是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的工具,接地电阻测试仪渗透了大量微处理机技术,其测量功能,内容与精度是一般仪器所不能相比的。
测试钳型表与M4102接地电阻表测量误差,进行的一次对比试验结果如下: 建筑物长40米,宽12米,高21米,土质为黄粘土,土壤电阻率为200欧?米。用4102接地电阻表测试接地电阻值为2.7欧,钳型表测量接地电阻为0.7欧,根据接地电阻估算公式 R=0.5ρ/√S=0.5×200/√(40×21)≈100/28.98≈3.5欧。
3主要特点对比
传统的接地电阻测量方法是采用电压--电流法。
A.操作的简便性
传统方法必须将接地线解扣及打辅助接地极。即将被测的接地极从接地系统中分离;且须将电压极及电流极按规定的距离打入土壤中作为辅助电极才能进行测量。
用钳式接地电阻测试仪只须将钳表的钳口钳绕被测接地线,即可从液晶屏上读出接地电阻值。
B.测量的准确度
传统测量方法的准确度取决于辅助电极的布置距离,以及它们与接地体之间相对水平距离和垂直距离。如果辅助电极的位置受到限制,不能符合辅助电极的布置要求,则会带来较大的布极误差。对于同一个接地体,不同的辅助电极位置,可能会使测量结果有一定程度的分散性。而这种分散性加大了数据的修正工作。
钳式接地电阻测试仪所测量时不用辅助电极,不存在布极误差。重复测试时,结果的一致性好。国家有关部门对钳式接地电阻测试仪与传统电压电流法对比试验的结果说明,它完全可取代传统的接地电阻测试方法,对接地电阻值给出可信的结果。附有一个标准测试环,在测量时,可以先对标准测试环进行测量。如果读数准确,那么,测量的接地电阻值就是可信的。
C.对环境的适应性
传统方法必须要打入两个有相对位置要求的辅助电极,这是使用传统方法的最大限制。
问题在于随着我国城市化的发展,使得被测接地体周围找不到土壤,它们全被水泥覆盖。即便有所谓绿化带、街心花园等,它们的土壤也往往与大地的土壤分开。要找到有距离要求的土壤,在大多数情况下是更加困难的。另外对大地网(大型住宅小区基础由地下室连通形成)测试接地电阻时,电极距离地网的布置距离要达到两倍的地网相对外边界距离,这种情况一般地极可能布置在被测大地网一两公里以外。这种情况按要求布极基本不可能。
而使用钳式接地电阻测试仪时,就没有这些限制。虽然,从测量原理来说,钳式接地电阻测试仪必须用于有接地环路的情况下,但是只要使用者能有效地利用您的周围环境,钳式接地电阻测试仪完全可以测量单点接地系统。
D.其它
在某些场合下,钳式接地电阻测试仪能测量出用传统方法无法测量的接地故障。如建筑物引下线和地网实际断开或焊接不良,但和接闪带相连的情况。传统测试方法,如不允许断开引下线单独测试时,就测量不出故障。而钳式接地电阻测试仪就可以通过其环路电流的测试特点,直接测试出此引下线接地不良。测试数据上反映出较大数值,如几十欧,或者无穷大。
4测量接地电阻的注意事项
用户有时会用ETCR2000和传统的电压电流法进行对比测试,并出现较大的差异,对此,我们敬请用户注意如下问题:
⑴用传统的电压电流法测试时是否解扣了(即是否把被测接地体从接地系统中分离出来了)。如果未解扣,那么所测量的接地电阻值是所有接地体接地电阻的并联值。
测量所有接地体接地电阻的并联值大概是没有什么意义的。因为我们测量接地电阻的目的是将它与有关标准所规定的一个允许值进行比较,以判定接地电阻是否合格。
用ETCR2000系列钳表测量出的结果是每条支路的接地电阻,在接地线接触良好的情况下,它就是单个接地体的接地电阻。
十分明显,在这种情况下,用传统的电压电流法和ETCR2000系列钳表测试,它们的测量结果根本就没有可比性。被测对象既然不是同一的,测量结果的显著差异就是十分正常的了。通常对同一地网不同引下线或等电位点所测的电阻在0.1~1欧姆范围内浮动,都可以理解为合理数值。