高电阻接地

高电阻接地（精选十篇）

高电阻接地 篇1

我国自上世纪70年代研究开发化学降阻剂, 改进传统降阻方法, 30年来研制出多种新产品, 应用后效益显著, 也出现一些问题有待改进。本文拟据此研讨和提出一些建议。

输电线路经过高土壤电阻率地区 (以下简称高ρ区) , 多为高大山区交通及运输不便, 线路易受雷击成为主要问题, 当地质为岩石 (如砾石、碎石、花岗岩等或多石土壤、砂砾、土夹石与页岩等, 其电阻率ρ值高达500~1000Ω·m, 传统方法很难改善接地电阻达到规程[1]要求。设计采用放射型接地敷设4~6根射线或更多, 需要开凿土石方数十m3, 耗费众多的人力、财力 (含赔偿) , 仍难解决接地电阻高达百欧、数百欧的难题。为此开展的科研研制出不少新产品, 应用后有一定效果, 也有待改进之处。

2 机理

2.1 采用一定量的降阻剂围在接地极周围, 扩大了有效直径, 提高了导电性能, 减少了与土壤的接触电阻。

接地体、降阻剂与土壤电阻比较见表1。

由表1中可看出:化学降阻剂ρ值比金属 (钢、铝、铜) ρ大105倍;不同土壤ρ值比降阻剂ρ大103~104倍, 即充填降阻剂后, 接地极周围的ρ值可下降千倍至万倍。

2.2 降阻剂有效直径的求算[2]

设半球形电极处于均匀土壤中。

2.2.1 从电极表面r到半径为rn的总电阻Rn为:

2.2.2 使用降阻剂后半球体的接地电阻

如图1, 2, 3:

图中:ρ2———原土壤电阻率;ρ1———降阻剂电阻率;r———半圆球体半径;r1———置换降阻剂的半径;R1———降阻剂以内的接地电阻;R2———降阻剂以外的接地电阻;R———有降阻剂时的总电阻;RX———置换前的接地电阻。

据 (7) 式, 设r=1→20时可算出 (见表2) :

可以看出:从电极中心2r处的接地电阻占总接地电阻的50%, 到20r处占95%, 到30r处占97%, 这就是接地电阻的“区域”概念。所以只要设法减少接地极附近的电阻, 即增加电极旁土壤的导电度 (置换降阻剂) , 就可大幅度降低总的接地电阻。设采用Φ12mm圆钢做接地极, 则20r=120, 30r=180mm, 即降阻剂直径为240mm时已改善95%, 直径为360mm时已改善97%。

3 新型化学、物理降阻剂与空腹接地

3.1 化学降阻剂:

用电解质做导电剂, 为防导电剂流失配上絮凝剂, 再加上固化剂成胶乳状即可应用, 可灌注在水平接地极近旁或垂直接地极孔径中。

(1) 导电性:良好的产品ρ=k×10-1Ω·m, 比山地ρ103~104小得多, 若按表2 20r-30r灌注, 则其导电性能大为提高。问题在于优质的化学降阻剂, 对外应近似中性, 且电解质被“絮凝”后不易流失, 性能达到或优于行标《接地降阻剂技术条件》。

(2) 腐蚀性:良好的降阻剂据试验其ρ≤0.3Ω·m, 对钢材腐蚀速度因不同厂家有一定分散性, 且不同埋设方式下平均年腐蚀率不同[3]:全部埋入土壤中, V=0.0342mm/年;而1/3段长度包覆在降阻剂, 2/3埋入土壤中V=0.4442mm/年;全部埋入降阻剂中V=0.0036mm/年。可见如分段包覆应在接口处采取措施。

上世纪90年代中期, 一度因某些化学降阻剂本身质量不良, 造成对接地极腐蚀严重, 某省电力局 (公司) 曾下文暂时中止使用降阻剂。可见, 某些化学降阻剂曾存在过制造质量差的问题, 主要原因可能是未选好适当的絮凝剂来保护导电剂, 即具有腐蚀性的导电剂不能直接接触接地极。

(3) 长效性:要求降阻剂20~25年性能不变, 做到与线路寿命同步。实际上由于化学降阻剂离不开水的作用, 当干旱时降阻效果受到影响, 而当受地下水不断冲洗时, 则将产生电解质的流失积累, 故化学降阻剂是逐渐“老化”的。

3.2 新型物理降阻剂:

是以固体粉末为导电材料, 加胶凝剂、防腐剂、扩散剂而成。如石墨金属矿石 (渣) 、导电塑料等, 属于非电解质。其导电性能基本不受水分影响, 不受酸碱盐、高低温、干湿度所限, 而直接靠本身导电粉末起到降阻作用。这对于干旱、少雨、高寒地区更适于应用。在高、低温状态下电阻率始终稳定在1Ω·m以下[4]。可经水泡, 60℃烘烤24h, 停放1周、2周, -32℃冷冻24h, ρ=0.2~0.89Ω·m, 可调整接近化学降阻剂的电阻率, 而导电性能又比化学降阻剂长效。

另外, 将化学降阻剂与物理降阻剂分别包在铁块外面, 与未包降阻剂的分别埋于酸性土壤中, 60天后检查发现, 这三种情况只有包物理降阻剂的金属几乎无腐蚀斑点, 其余两种分别出现锈斑及严重腐蚀。

早在上世纪80年代, 曾有供电运行单位采用石墨、焦炭、铁粉等原状材料降阻, 但在近10年来, 已研制成接地模块, 导电水泥等正式产品, 受到用户欢迎。2006年12月, 某供电局对采用的新型物理降阻剂总结其效果如表3[5]。

3.3 WJ型空腹式可地面注水接地装置 (以下简称空腹接地)

外形似一椭圆形空腹铁罐, 内装粘土并注水, 埋设于电杆根部或铁塔四脚的基础坑中。当新建工程采用时, 可结合基础工程施工, 毋须另挖接地沟 (坑) 。且因埋于杆塔基坑内, 开挖面小, 适用于开挖难度大的坚硬岩石地区, 埋设较深, 不易被盗[5]。

DL/T621-1997规程及若干书籍, 未提及这种新产品的接地电阻计算方法, 文献[6]对其接地电阻计算进行了研究, 建立计算模型时采用“镜像法”, “其接地电阻是全空间下接地电阻的2倍”。利用表面电荷法计算接地电阻

式中:φ为电阻电位, δi为微面表面电荷密度, l为电极长度。据此编制了主程序, 电算结果与传统理论公式, 计算值十分近似, 可认为此种计算方法理论上是合理的。而实际工程应用后的测量值甚偏小于计算值有待进一步探讨。

3.4 三种降阻方法比较 (见表4)

综合以上利弊, 建议推广使用物理降阻剂及空腹接地, 在外力破坏严重地区, 要谨防接地引下线及放射线的被盗。

4 结束语

4.1 输电线路经过高ρ区, 尤其ρ>2000Ω·m地区, 当无降阻措施时, 规程要求“可采用6~8根总长度不超过500m的放射形接地”。其土石方量高达100m3, 而Ф10mm放射线500m的耗钢量近310kg, 且赔偿费巨大。从不利于自然植被及环保出发, 更不可取。

4.2 在高ρ区, 推荐采用物理降阻剂与空腹接地的方法, 即物理降阻剂做水平接地, 而空腹接地做垂直接地 (见图4) 。

经工程实践在ρ=2000Ω·m时,

减少土石方量 (500-160) ×0.2m3/m+4m3 (指4个垂直电极) =72m3。

4.3在ρ=1000~2000Ω·m地区, 92基杆塔降阻用料平均为:接地模块9块/基, 或导电水泥2吨/基, 或空腹接地2.5个/基, 以上三者接地电阻平均降幅为77.87%、75.20%、82.83%[5]。与不用降阻剂时的多项开支 (含赔偿) 要少得多, 且对环保绿化与自然和谐则采用时显出巨大优越性。

4.4采用化学接地的费用不高于物理接地, 但从技术上看其导电性随时间有下降趋势, 其腐蚀性比之另两种方法要大, 而且降阻剂中断处腐蚀速度增加一个数量级, 其本身对环境污染尚无可资证明为无污染, 从环保出发, 应到环保部门办理使用手续, 有一定难度。故总体上不支持使用化学接地类多种产品。

4.5空腹接地直径1m时, 圆周3m, 比Φ10圆钢圆周30mm大100倍, 故其与土壤接触面积也大大增加, 在施工挖掘基础时安放于边角即可, 可减免挖掘水平射线土石方量, 其突出优点是符合环保要求和施工期短。故推荐在中、高土壤电阻率采用, 在高ρ区则宜与物理降阻剂比较采用。

摘要：介绍降阻情况, 接地电阻“区域”概念, 新型降阻剂与空腹接地的应用与比较, 对今后改进工作、选材及施工方法进行研讨和提出建议。

关键词：高土壤电阻率地区,降低接地电阻,研讨

参考文献

[1]DL/621-1997, 交流电气装置的接地[S].

[2]曾永林.接地技术[M].水电出版社, 1979.

[3]胡毅, 王力农, 郑传广.送电线路接地装置采用降阻剂的防腐蚀问题[J].线路通讯, 2004 (1) :1-3.

[4]张国春, 李峻明.降阻剂的降阻机理及两种不同类型的降阻剂介绍[J].青海电力, 2004 (2) :59.

[5]云南大理供电局2005年科技项目降低输电线路杆塔接地电阻的研究与应用, 验收资料, 2006年12月.

接地电阻知识测试 篇2

a. 交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω;

b. 安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω;

c. 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定;

d. 防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω;

e. 对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1Ω。

二、接地电阻测试仪：

ZC-8型接地电阻测试仪适用于测量各种电力系统，电气设备，避雷针等接地装置的电阻值。亦可测量低电阻导体的电阻值和土壤电阻率。

三、本仪表工作由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，全部机构装在塑料壳内，外有皮壳便于携带。附件有辅助探棒导线等，装于附件袋内。其工作原理采用基准电压比较式。

四、使用前检查测试仪是否完整，测试仪包括如下器件。 1、ZC-8型接地电阻测试仪一台 2、辅助接地棒二根 3、导线5m、20m、40m各一根。

五、使用与操作

1、测量接地电阻值时接线方式的规定仪表上的E端钮接5m导线，P端钮接20m线，C端钮接40m线，导线的另一端分别接被测物接地极E@，电位探棒P@和电流探棒C@，且E@、P@、C@应保持直线，其间距为20m 。

1.1测量大于等于1Ω接地电阻时接线图见图1 将仪表上2个E端钮连结在一起。

1.2测量小于1Ω接地电阻时接线图见图2 将仪表上2个E端钮导线分别连接到被测接地体上，以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。

2、操作步骤 ：

2.1、仪表端所有接线应正确无误。

2.2、仪表连线与接地极E@、电位探棒P@和电流探棒C@应牢固接触。

2.3、仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。

2.4、将“ 倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到150r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。

2.5、如果刻度盘读数小于1时，检流计指针仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的倍率，直至调节到完全平衡为止。

2.6、如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。

六、注意事项：

1、禁止在有雷电或被测物带电时进行测量。

弧线圈接地和小电阻接地的探讨 篇3

关键词供电系统；消弧线圈接地；小电阻接地；中性点接地；可靠性

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0099-01

电力系统的中性点是指发电机、变压器的三相绕组接成星形的公共连接点。

电力系统中性点的接地方式有两大类：一类是中性点不接地（包括为测量中性点对地电压而在中性点与地之间接入的单相电压互感器）和经消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统；另一类是中性点直接接地或经低阻抗接地，称为大接地电流系统。

我国采用经消弧线圈接地方式已运行多年，但近几年有部分区域采用中性点经小电阻接地方式。随着采用电缆线路的用户日益增加，系统单相接地电容电流不断增加，导致电网内单相接地故障扩展为事故。世界各国对中压电网中性点接地方式有不同的观点及运行经验，在中压电网改造中，其中性点的接地方式问题，现已引起多方面的关注，面临着发展方向的决策问题。下面对分析中性点不同的接地方式与供电的可靠性。

1中性点经消弧线圈接地方式

1916年发明了消弧线圈，运行经验表明，其广泛适用于中压电网，在世界范围有德国、中国、前苏联和瑞典等国的中压电网均长期采用此种方式，显著提高了中压电网的安全经济运行水平。采用中性点经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地时，流过接地点的电流较小，其特点是线路发生单相接地时，可不立即跳闸，按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时。从实际运行经验和资料表明，当接地电流小于10A时，电弧能自灭。中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，大大的高于中性点经小电阻接地方式，但中性点经消弧线圈接地方式也存在着以下问题：

当系统发生接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。

因目前运行在中压电网的消弧线圈大多为手动调匝的结构，必须在退出运行才能调整，也没有在线实时检测电网单相接地电容电流的设备，故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调节，所以不能很好的起到补偿作用，仍出现弧光不能自灭及过电压问题。

中性点经消弧线圈接地方式存在的缺点，具体体现在以下几个方面：

1）消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流误差较大，有些甚至可达15%，运行中就发生过由于实际电流值与铭牌数据差别而导致谐振的现象。

 2）计算电容电流和实际电容电流误差较大，对于电缆和架空线混合的出线，单位长度的电容电流也不尽相同，消弧线圈补偿的正确性难以保证。

3）出线电缆的单相接地故障多为永久性故障。由于中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，发生单相接地永久性故障后，在接地故障点的检出过程中，这对城市中人口密集的现状而言，事故的后果会非常严重。

 4）中性点经消弧线圈接地系统仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，将使系统设备长时间承受过电压作用，对设备绝缘造成威胁。

2中性点经小电阻接地方式

世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式，中性点经小电阻接地方式可以泄放线路上的过剩电荷来限制弧光产生的过电压，由于美国在历史上过高的估计了弧光接地过电压的危害性，因而采用此种方式。中性点经小电阻接地方式通过零序电流继电器来保护线路。其优点是:接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可以比较容易检除接地线路;系统单相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。

但是其缺点也很明显：由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生;当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用于跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，严重影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。因此，为了弥补这一缺点，在线路上广泛的装设了自动重合闸装置，使之尽快恢复供电。在中性点直接接地系统中，较大的单项接地短路电流将会在输电线路周围产生较强的单项磁场，对邻近的通信线路和信号装置产生较大的电磁干扰。为了避免这种干扰，应使输电线路远离通信线路，或在弱电线路上加装特殊的保护装置。

对于城市核心区中心变电站采用小电阻接地方式，具有如下优点：虽然不如消弧线圈那种方式下，事故时可以坚持运行1~2个小时，但是它可以立即切除故障，最大限度的保证了核心城区的居民安全，减少了事故影响，它的优越性还体现在：

1）经低电阻接地这种接地方式可以降低弧光接地过电压倍数，破坏谐振过电压的发生条件。

2）当发生单相接地故障时，可以准确迅速地判断出故障线路，并在很短的时间内切除，使设备耐受过电压的时间大幅度缩短，为系统设备降低绝缘水平创造了有利条件，使系统运行的可靠性增加。

3）中性点经电阻接地的配网系统中，当中性点电阻阻值不是很大时，当接地电弧熄弧后，零序残荷将通过中性点电阻提供的通路泄放掉，所以当发生下一次燃弧时，其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障时的情况相同，并不会象中性点不接地或经消弧线圈接地系统，由于多次燃弧、熄弧而使过电压幅值升高。

4）在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，如果架空线路断线，此时缺相运行，落下来的导线对于人身将会造成较大的威胁，如果人恰好误碰该导线而且不易立即脱离电源，这时会危及到人身安全，如果绝缘线恰好落在繁华地区，引起的人身伤害将更加严重。但在中性点经低电阻接地系统中，如果绝缘线落地发生金属性接地，保护正确动作后切除电源，此时是比较安全的。但是如果绝缘导线非金属性接地时，掉在地面上的电流与断裂端头绝缘的状态密切相关，如果在清洁、干燥条件下几乎可以承受相电压而不建弧，此时保护不能正确动作情况类似于不接地或消弧线圈接地系统；如果掉在湿地上电流较大，保护能正确动作，这时也是比较安全的。所以综合两种情况而言，对于人身直接接触高压的安全性方面，采用低电阻接地系统比不接地或消弧线圈接地系统有一定的优势。

5）对于消弧线圈接地方式，当发生单相接地故障时，目前是采用选线装置来寻找故障点，这种方式很不准确，而且易引发其它故障（如相间故障）；采用手动点掉再重合，逐路拉试，影响供电可靠性。采用低电阻接地后，可以通过继电保护及时将故障线路跳开，无需人工进行查找切除。

3小结

中压电网的中性点接地方式不止在国内在国外也有不同的观点，现已引起多方面的关注。在电力建设和改造中，必须结合实际情况进行设备的改造。

1）新建的变电站。中压多采用单母线多分段结构，如果外线建设能充分改善网架结构，出线电缆较多或外界环境较好（在市区中新建的变电站此类情况较多），可以使用小电阻接地方式。如果考虑由于配电自动化的普及率不高，也可采用自动调谐的消弧线圈，使用消弧线圈接地系统。

2）新建变电站或近年建设的变电站。如外线施工由于各种原因，未能改善原有网架或网架结构较差，架空出线较多，外界运行环境较差，例如受台风影响较大。应考虑使用消弧线圈系统，通过自动调谐的消弧线圈进行补偿。

3）老旧变电站。如果是单母線分段结构，可考虑采用小电阻接地系统，以避免老的外线设备在单相接地的情况下，发生绝缘薄弱点被击穿引起停电扩大的情况。如出线以架空线居多，而运行环境较为恶劣的话，可以考虑采用消弧线圈接地系统，并采用自动调谐的消弧线圈进行补偿。

4）老旧变电站。如果是双母线分段结构，可以考虑采用小电阻接地系统，以避免由于站外单相接地故障引起的站内设备击穿的情况。

我厂新建的35KV总降压站，由于厂内近几年的改造，出线基本上都改成电缆，而且全部自动化控制，故当时采用了小电阻接地系统。

参考文献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.

[2]童敏明，唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.

[3]康光华.电子技术基础.高等教育出版社.

高电阻率条件下接地技术研究 篇4

1 影响接地电阻的因素

1.1 土壤的电阻率对接地电阻的影响

假定有一个金属半球被埋于均匀土壤中, 则其接地电阻为

电阻率随土壤类型不同而产生的巨大变化, 见表1。除随土壤类型变化外, 因大地土壤含有固体颗粒及溶解的盐分, 给定类型的土壤的电阻率还会随含水量、盐的浓度以及土壤温度的改变而产生几个数量级的变化。

1.2 接地体的结构对接地电阻的影响

1.2.1 单根接地体的接地电阻

(1) 垂直接地体的工频接地电阻。

式中:σg——土壤电导率, S/m;lv——垂直接地体的长度, m;de——接地体直径或等效直径, m。

(2) 水平带状接地体的工频接地电阻。

式中:σg——土壤电导率, S/m;lh——水平接地体长度, m;h——水平接地体埋深, 一般为0.8m;de——接地体等效直径, m。

1.2.2 多导体构成的接地系统的接地电阻

(1) 由垂直接地体构成的线状接地系统。

当两根或多根 (N根) 电极紧邻时, 由于邻近接地装置产生的场相互作用, 使接地电阻不等于单根接地电阻的1/N。对于垂直接地体, 如果极间距离超过单根接地棒长度的两倍以上, 则相互影响就减弱至最小了。长为l、直径为d、直线间距为s、并以良导体将N根垂直接地体连接在一起的组合接地体, 合成接地电阻为

(2) 由垂直接地体构成的方形接地系统。对等间距的N根垂直接地体构成的方形接地系统而言, 接地电阻为

电阻比RR可按不同的间距s由图1查得。

(3) 水平埋设的接地栅的接地系统。

事实上大地不是理想导体, 但当电流通道面积足够大、电阻很小时大地才可近似看成为良导体。由于这个原因, 在地中占有大面积的接地栅系统是能提供低接地电阻的良好选择, 同时, 在地表面还可减小电压梯度。为得到最小的电压梯度, 应采用在每一交叉点以水平导线连在一起的接地栅, 这一接地栅系统的接地电阻为:

此处Lt为网栅所用导线的总长度, 而A则为接地栅的总面积。

(4) 由垂直接地体与埋地接地栅构成的接地系统。

为了得到足够低的接地电阻, 可能需要采用接地棒与地下网栅构成的组合接地体。接地棒与网栅组合体的接地电阻为

此处Rm为考虑了接地棒对网栅相互作用后的互电阻

此处rg为接地栅导线的半径, 而h则为接地栅在地下的深度。

由于极端气候条件, 靠近地表面土壤电阻率会有波动, 而这种组合接地系统实际上可保证靠近地表面有不变的接地电阻。接地棒提供可靠的接地源, 而接地栅则提供了使地表面电位均衡的安全措施。

(5) 辐射式水平接地体。

辐射式水平接地体对地电容大, 有良好的冲击特性, 特别适用于雷电防护接地。假设埋设导体总长度一定, 就瞬态响应而言, 辐射式水平接地体的导体根数愈多, 则冲击阻抗的初始值愈小, 且达到稳态电阻的时间愈短。

在冲击电流作用下, 由于接地体电感等因素的作用, 接地体有一临界长度, 超过这一长度对降低冲击接地电阻已不起作用, 所以多根较短的导体组成的辐射式水平接地体要比一根较长的接地体冲击接地阻抗小。

辐射式水平接地体工频接地电阻按下式计算

式中:σg——土壤电导率, S/m;l——水平接地体总长度, m;de——接地体等效直径, m;A——水平接地体的形状系数;h——水平接地体埋深, 一般为0.8m。

1.3 结论

土壤的电阻率和接地体的结构形式都影响接地体的接地性能。要减小接地体的接地电阻, 可通过以下途径:减小土壤的电阻率、增大接地区域的面积、选择合适的接地体的形状 (垂直接地体的深度) 、增加垂直接地体的数量等。

2 高地电阻区的接地系统设计

由于通信机房周围场地的限制, 如山区土石型土质、地表电阻率约为1000Ω·m, 要达到设计指标要求, 难度非常大。

2.1 由垂直接地极与埋地接地栅构成的接地系统

对接地区土壤电阻率高而场地比较开阔的条件下, 设计由垂直接地体与埋地接地栅构成的接地系统, 通过增大接地区域面积, 增加垂直接地体的数量和深度, 可以降低接地电阻。

2.2 使用降阻剂降低接地电阻

如果接地区域的面积有限, 垂直接地体的数量和深度增加不能满足要求, 可采用局部改变土壤电阻率的方法——使用降阻剂。

通常是采用垂直+水平接地材料建造成一定面积的接地网, 辅以大量的降阻剂, 达到接地指标。降阻剂自身电阻率很低, 一般都小于0.5Ω·m, 与土壤电阻率相比, 其电阻率一般要小两个数量级。由于降阻剂从物理意义上可以被视为金属, 这就相当于增大了接地体的尺寸。但是, 用这种方式建造的地网, 受不同地域地质土壤结构以及接地面积的限制, 而且, 接地电阻值易受季节气候的影响出现波动, 且随着降阻剂因土壤水土流失的损耗, 接地电阻会不断增加, 耐用性、稳定性差。

2.3 电解离子接地极接地系统

改善土壤导电性能的方法有:一是增加土壤中导电分子的浓度 (如添加降阻剂、盐、酸碱等物质) ;二是使周围土壤保持一定的湿度。

电解离子接地极就是根据上述思想设计的一种接地装置, 其结构见图2。

接地极为两端封闭的金属管, 一方面用作垂直接地金属, 另一方面又用作产生离子化学反应药剂的容器。药剂在接地极金属管内部生成大量离子, 通过金属管壁释放到周围土壤中。由于金属管的保护, 这种化学反应可以持续很长时间 (30年左右) , 导电离子不断向周围土壤中扩散, 使周围土壤的导电率可以保持在一个恒定值上。

3 实践结果与分析

在地电阻率约为1000Ω·m的区域, 做了由垂直接地极与埋地接地栅构成的接地系统, 地网总面积达1平方千米, 测得的接地电阻为1.60Ω。

在地电阻率约为900Ω·m的区域, 使用由垂直接地极与埋地接地栅构成的接地系统, 并使用降阻剂, 占地约4000平方米, 测得的接地电阻为4.2Ω。

在上述地网的附近, 同样地电阻率约为900Ω·m的区域, 使用24根电解离子接地极做成的接地系统, 占地750平方米, 测得的接地电阻为0.85Ω。

可见, 电解离子接地极的接地效率大大高于传统材料, 可以用很小的接地网达到较高的接地指标。这对于现场地质条件恶劣、场地面积受限的场合, 具有独特的优势。

参考文献

[1]张丹丹、尹小根、陈俊武.多电极布置法测量接地电阻[J].高电压技术, 2001, 28 (5) .

[2]尔明.高土壤电阻率山区接地问题的探讨[J].电工技术, 1997 (4) :29-31.

防雷检测及接地电阻测量 篇5

防雷检测

防雷检测主要目的是确定现有防雷装置的有效性，因为装雷装置主要由接闪器（避雷针、避雷带的统称）、引下线和接地极组成，特别是接地极埋于地下，引下线又常常被雨淋风吹的，长年累月容易因锈蚀导致断裂、脱焊，如此一来，接闪器接到的雷电能量无法通过接地极进入到大地消耗掉，从而更加容易对建筑物和人员造成伤害 防雷检测检测项目

1、检测防雷装置的有效性，接闪器、引下线、接地装置等的连通性。

2、接地系统的有效接地电阻，要求≤10Ω。

3、电源防雷系统的对地绝缘阻抗是否在允许值，接地系统是否牢靠，瞬时钳压数值是否有变化等。

4、信息系统信号防雷系统，对于连接的电阻是否属于参数允许值，瞬时钳压数值是否有变化，对地绝缘电阻的正常值等。接地电阻测试方法

一、接地电阻测试要求：

a.交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω； b.安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω；

c.直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定； d.防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω；

e.对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1Ω。

二、接地电阻测试仪

ZC-8型接地电阻测试仪适用于测量各种电力系统，电气设备，避雷针等接地装置的电阻值。亦可测量低电阻导体的电阻值和土壤电阻率。

三、本仪表工作由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，全部机构装在塑料壳内，外有皮壳便于携带。附件有辅助探棒导线等，装于附件袋内。其工作原理采用基准电压比较式。

四、使用前检查测试仪是否完整，测试仪包括如下器件。

1、ZC-8型接地电阻测试仪一台

2、辅助接地棒二根

3、导线5m、20m、40m各一根

五、使用与操作

1、测量接地电阻值时接线方式的规定

仪表上的E端钮接5m导线，P端钮接20m线，C端钮接40m线，导线的另一端分别接被测物接地极Eˊ，电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ，且Eˊ、Pˊ、Cˊ应保持直线，其间距为20m 1.1测量大于等于1Ω接地电阻时接线图见图1 将仪表上2个E端钮连结在一起。

测量小于1Ω接地电阻时接线图见图2 1.2测量小于1Ω接地电阻时接线图 将仪表上2个E端钮导线分别连接到被测接地体上，以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。

2、操作步骤

2.1、仪表端所有接线应正确无误。

2.2、仪表连线与接地极Eˊ、电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ应牢固接触。2.3、仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。2.4、将“ 倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到120r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。

2.5、如果刻度盘读数小于1时，检流计指针仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的倍率，直至调节到完全平衡为止。

2.6、如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。

2.7计算测量结果，即R地＝“倍率标度”渎数ד测量标度盘”读数。例倍率选10，测量表读盘为0.3，则接地电阻R=10×0.3=3Ω

六、注意事项

1、禁止在有雷电或被测物带电时进行测量。

2、仪表携带、使用时须小心轻放，避免剧烈震动。

浅议接地电阻的测量原理和方法 篇6

关键词接地电阻；测量；原理；方法；探讨

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0094-02

接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置工程质量的重要指标，理论上是接地电阻越小，泄流越快，落雷物体高电位保持时间就短，以至于对电气安全的干扰时间越短、幅值越小，跨步电压和接触电压也越小，相对来说防雷接地系统效果越好。接地电阻的测量是检验接地系统接地效果的重要措施，为正确地掌握测量方法，客观地测量接地电阻值，本文对接地电阻的测量原理和测量方法以及测量中应注意的事项进行了探讨，供广大防雷技术服务人员和施工人员参考。

1接地电阻测量的原理

1）接地电阻的组成。接地电阻实质上是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括四部分组成：①接地线的电阻；②接地极的自身电阻；③接地极的表面与其所接触土壤之间的接触电阻；④当电流由接地体流入土壤后，土壤所呈现的电阻值为散流电阻。其中③、④占接地电阻的绝大部分。

2）冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算。接地电阻分为冲击接地电阻和工频接地电阻。冲击接地电阻是指通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻；工频接地电阻是指通过接地极流入地中工频交流电流求得的接地电阻。在日常防雷接地检测中所测得的接地电阻数值一般是工频接地电阻数值。为了便于衡量其接地电阻是否符合规范的要求，冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算计算公式为：RG=ARi

式中RG是工频接地电阻（Ω）；Ri是所要求的接地装置冲击接地电阻（Ω）；A是换算系数，其数值按GB50057-1994（2000年版）附录三确定。

3）测量电流的选择。在接地体流过的电流一般有两种：交流故障电流和雷电流。只有当接地体流过故障电流或雷电流（冲击电流）时，才能完全真实反映出接地电阻的大小，但是从工程观点来看，那是不现实的。因此实际上不得不采用较小的电流来测量。经研究证明，如果按照一定条件，即使采用较小的电流，也可以比较正确地测量出接地电阻值。现将有关电流选择应考虑的问题分述如下：

①实验结果证明，使用的交流电源频率高低对测量的结果影响不大，因为接地体的功率因数接近于1；②在一定范围内测量时使用电流的大小对结果影响不大。用5000A和100A分别测试，结果相差不超过5%。但是当使用电流太小时，由于土壤中的杂散电流会使测量的结果产生较大的误差。对于用电流表—电压表法测量接地电阻时采用的电流最好不要小于50A；③当使用小电流仪器测量接地电阻时，消除外界的干扰是十分重要的，因为土壤中的杂散电流形成的电场会使测量产生很大的误差，必须注意消除。

2接地电阻的测量方法

2.1三极法

三极法的三极是指图1上的被测接地装置G，测量用的电压极P和电流极C。图中测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是处在实际的零电位区内。为了较准确地找到实际零电位区时，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。

把电压表和电流表的指示值UG和I代入式RG=UG/I中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。

当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的測试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应增大。

在测量工频接地电阻时，如dGC取（4～5）D值有困难，当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP值取1.7D值。使用接地电阻表（仪）进行接地电阻值测量时，宜按选用仪器的要求进行操作。

2.2接地电阻表（仪）法

2.2.1日本MODEL4102型接地电阻测量仪使用

1）仪器连接：图2为三端表接法。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距5～10米；②附件绿色5米导线一端接仪器E柱，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件黄色10米导线一端接P端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件红色15米导线一端接C端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透）。

图2三线接法

图3四线接法

2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置，观察捡流针的指针是否指在零，应利用零位调整器将指针调到零位；②测量时接下MEAS键，捡流指针在电表上指示出所测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动×1Ω、×10Ω、×100Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。

2.2.2武汉DER2571型接地电阻测量仪使用

1）仪器连接：仪器连接线如图3，在测试中参照连接。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距20米；②附件5米导线一端接仪器E（C2P2）端，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件20米导线一端接P（P1）端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件40米导线一端接C（C1）端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透。）

2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置；②测量时按下“电源开关”键，再按一下“电流启停”键，绿灯亮，显示屏显示的数字即为测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动仪表左侧的“量程选择”×2Ω、×20Ω、×200Ω、×2000Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。

3注意事项

1）测量所得的接地电阻值为工频接地电阻值，当需要冲击接地电阻值时，应按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）附录三的规定进行换算。

2）需要根据接地装置的不同特点、仪器的适应范围选择合适的接地电阻测试仪及测试方法。

3）由于接地电阻不很稳定，故测试时应尽量排除影响准确度的各种因素，一般应该注意下列要求：①要有三个可靠的接地点（接地体）其距离各在20米以上（或按仪器规定）；②要注意仪表本身的精度，电流稳定度等要求，注意排除杂散电流的影响；③接线要接触良好，绝缘可靠；④要保证测量地层有一定深度；⑤测量应进行若干次；⑥对环型地网，任一方向测试的接地电阻合格即可认为该地网的接地电阻合格。

4结束语

防雷是一个系统工程，防雷装置特别强调可靠性，合格的地网是有效防雷装置的保证，而接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置质量的重要指标，故接地电阻的准确测量显得尤为重要。我们在工作当中应该根据实际检测对象的接地方式选定检测仪器和检测方法及一些其他注意事项，以提高接地电阻测试的可信度。

参考文献

[1]GB/T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第1部分:常规测量 [S].北京:中国出版社出版,2000.

[2]GB50057-1994建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社,2000.

[3]吴生灿,温桂芳,陈庆琼,等.关于接地电阻测量误差及解决方法的介绍[J].福建气象,2010,3:52-54.

[4]周国军,黄玲霞,周维才,等.浅议接地电阻的测量方法 [J].贵州气象.2010(34):190-193.

作者简介

蔡木民（1964—），男，汉族，电子专业，本科，广西钦州市气象局，工程师。

高电阻接地 篇7

1 工程概况

1.1 地理条件

该风电场位于江苏徐州贾汪区, 场址内海拔高度在30 m~150 m, 场址南北长约13.8 km, 东西宽约12.3 km。风电场内建设110 k V升压站一座, 电压等级110 k V/35 k V, 主变容量80 MVA, 实际建设38台单机容量为2 MW风机, 每台风机配置箱式变压器1台, 经4回35 k V集电线路送至升压站。

根据工程地质勘探结果, 地基岩土自上而下划分为2个岩土体单元, 分述如下:

层灰岩:成分主要为方解石及白云石, 强风化, 表层0.30 m~0.50 m接近全风化, 或为残积土。该层层厚一般为0.40 m~2.00 m, 局部岩性表现为灰岩与砂岩并层。

层灰岩:成分主要为方解石及白云石, 中等风化。该层层厚一般大于18.00 m, 局部岩性表现为灰岩与砂岩、页岩并层。

场址区域地下水稳定水位埋深一般大于5.00 m。

1.2 设计要求

风电工程一般划分为风力发电机组、升压站、集电线路、建筑、交通五个单位工程, 其中涉及接地装置施工的有升压站、集电线路及风力发电机组三个单位工程, 本工程中接地布置设计如下:

升压站区域地下主接地网设计为水平接地体采用-60×8镀锌扁铁, 敷设成约8 m×8 m网格, 埋设深度大于0.8 m;垂直接地极采用L=2.5 m镀锌角钢, 顶部标高-0.8 m埋设, 全厂共布置47根, 接地电阻值要求不大于0.463Ω。

集电线路工程共包含线路铁塔167基, 铁塔接地网设计采用12圆钢沿基础周围敷设一圈并通过4根引上线与铁塔柱脚相连, 接地电阻值要求不大于10Ω。

风机区域地下主接地网设计为水平接地体采用-60×8镀锌扁铁沿风机基础与箱变基础周围敷设, 埋设深度大于0.8 m;垂直接地体为6根L=2.5 m热镀锌角钢, 顶部标高-0.8 m埋设, 接地电阻值要求不大于4Ω。

2 接地装置施工难点及采取措施

2.1 施工难点

本工程属于山地风电, 升压站地处山脚, 场址经爆破回填而来, 回填土中碎石块较多, 且根据地质勘探结果, 垂直接地体钻孔深度已到达层灰岩层。根据设计图纸要求施工, 并在接地体周围灌注降阻剂后以净土回填, 施工完毕后经接地电阻测试, 接地电阻值为1.12Ω, 无法满足要求。

本工程38台风机及绝大多数线路铁塔布置在山上, 多石少土, 施工完毕后经测试, 风机区域接地电阻值少数符合设计要求, 一般在4Ω~10Ω间, 部分超过十几欧姆;集电线路铁塔接地约半数符合要求, 接地电阻值一般在20Ω以内, 但第二回路有十几基及部分位于半山腰区域, 铁塔接地电阻值明显偏高, 甚至达到50Ω。根据接地电阻测试报告, 风机及线路铁塔接地电阻值与所处区域地质条件密切相关, 植被、土层较厚区域接地电阻值明显表现较好。

2.2 采取措施

针对升压站区域, 为降低接地电阻, 设计院初步建议采用新型离子接地体, 但考虑到采取造价较高且施工单位无相关施工经验, 因此采取在室外110 k V配电装置区域增加接地模块方式, 共埋设石墨接地模块 (方形, 500 mm×600 mm) 30组, 分3列布置, 每列10组, 以-60×8镀锌扁钢连接后并联至主接地网, 共使用镀锌扁钢90 m, 接地模块周围开挖后以净土回填, 回填土共计120 m3。施工完毕后经测试, 接地电阻为0.99Ω, 降低11%, 降阻效果不理想。为进一步降低接地电阻, 经各方讨论后采取机械打井约50 m深至地下含水层, 垂直埋设两根热镀锌钢管, 通过-60×8镀锌扁钢与主接地网相连, 共打井2眼, 并灌注降阻剂共2 t。施工完毕后经测试, 接地电阻值为0.16Ω, 降低84%, 降阻效果非常理想, 满足设计及规范要求。

针对风机及集电线路部分, 经分析并参照当地地质条件后, 采取措施如下:1) 对接地电阻不满足要求的风机区域加装接地模块;2) 线路区域增加接地模块, 部分将接地网向外延伸, 条件允许地区尽量向农田延伸;3) 将风机区域接地网与距离风机最近线路铁塔接地网连接, 因线路基础接地已与铁塔相连, 各铁塔又通过顶端避雷线连接, 相当于风机与线路接地网形成整体;4) 接地体上浇筑降阻剂。施工完毕后经测试, 降阻效果较为明显, 风机与线路铁塔接地电阻基本能满足设计及规范要求, 对于极少数采取降阻措施后仍无明显效果的根据规范要求敷设放射形接地极向外延伸。

3 结语

在高土壤电阻率地区, 在接地电阻值很难达到要求时, 一般可采取的降阻措施包括:敷设引外接地网或向外延伸接地体至附近有较低电阻率的土壤, 采用井式或深钻式深埋接地体至地下较深处的土壤电阻率较低区域, 填充电阻率较低的物质或灌注降阻剂以改善土壤传导性能, 敷设水下接地网并采用不少于2根导体在不同地点与接地网连接, 采用电解离子接地极等新型接地装置, 采用多层接地措施[1]等。

在本工程中, 对于升压站区域, 场址原始地貌以岩石为主, 土壤电阻率较高, 原始设计方案是在站内封闭区域内敷设接地网, 尽管采取接地体周围灌注降阻剂并回填净土等措施, 但未根本改变站内总体土壤电阻率较高的事实, 因此降阻效果不明显, 如若全厂换土成本较高, 且限于当地地质条件取土不便。而采用机械打井至地下含水层的方式, 一方面引入土壤深处低电位, 另一方面利用土壤深处含水层电阻率较低, 大幅提高电流的散流能力, 因此降阻效果非常明显。相比较将接地网延伸至附近农田的方式, 站内打井施工方便、工程量较小且便于日后维护。

对于风机与集电线路部分, 针对各地区地质条件情况分别采取增加接地模块、灌注降阻剂以及将向外延伸接地体等措施, 均能在一定程度上降低接地电阻值。同时将风机与线路接地网连接为整体, 扩大接地网面积, 对降低整体电阻值大有裨益。在机组投入运行一年后选取了比较具有典型性的线路转角塔以及与风力发电机组直接相连的终端塔接地电阻进行测试, 共测试了约40基, 基本均能满足设计要求, 证明所采取的降阻措施有效可行。

本工程中综合采用向外延伸接地体至附近有较低电阻率的土壤, 采用井式接地体至地下较深处的土壤电阻率较低区域, 灌注降阻剂以改善土壤传导性能等措施, 最终测试结果表明降阻措施有效、效果明显, 对机组投入运行后各项设备稳定运行提供了坚强的保障。在高土壤电阻率地区接地装置施工前, 应充分认识到可能遇到的施工难点, 提前分析策划, 施工过程中积累总结经验, 灵活运用各种降阻措施, 切实保证接地装置施工质量。

参考文献

高电阻接地 篇8

陆上风电通常布置在山地,除了山脊的风能资源较丰富之外,在山地建设风电场不占用耕地,在缺乏可供开发利用空地的地区这一点尤其重要。根据《交流电气装置的接地》(DL/T 621-1997),风电场全厂接地电阻需满足R≤2 000/I(I为最大入地短路电流)的要求。但是山地的土壤电阻率一般较高,风电场升压站面积一般较小,仅靠升压站地网难以满足上述要求。目前,电力行业尚无关于风力发电机组接地电阻允许值的具体要求,参考中国船级社《风力发电机组规范》第10.3.1.5条规定“为了将雷电流流散入大地而不产生危险的过电压,应注意接地装置的形状和尺寸设计,其工频接地电阻一般应小于4Ω,在土壤电阻率很大的地方可放宽到10Ω以下。”而各大风机生产厂家对风力发电机组接地系统也有各自的要求,下面介绍两大风机厂商Vestas和Repower的做法。

1 主流风机生产厂家对风机接地的要求

1.1 维斯塔斯(Vestas)

根据“Vestas接地系统”文件(编号:961637zh V05),每台风力发电机组保护接地、工作接地和过电压保护接地使用一个总的接地装置,就风机的避雷保护而言,Vestas对接地电阻没有要求,但是要求每台风机之间、风机与变电站之间必须通过“接地互连线”连接。风机周围的土壤条件以及接地系统对远方大地的电阻均无关紧要,因为接地线将为电网故障时的故障电流提供通路,接地系统示意图如图1所示。另外,该文件也提出风机接地互连线采用50mm2的多股裸铜线。

与风机避雷保护相关的Vestas接地系统基本包括3个独立接地:第1个是基础接地本身;第2个和第3个是风机(水平接地电极)之间的接地互连线。2个水平接地电极应该沿不同方向走线,其最小夹角不小于90°,或风机间距至少为80m.因为只有风机之间的接地互连线的前40m对系统里的高频雷击电流起散流作用。

1.2 Repower

根据Repower“空管,接地,基础环的安装”文件(编号:V-1.1-FG.00.09-A-B-CN-ZH),每台风力发电机组的接地电阻应不超过2Ω,接地系统由1个内环、1个外环、3个垂直接地极和3条引出线组成,其接地系统示意图如图2所示。

Vestas和Repower的风机接地方案基本代表了两种风机接地的思路。但由于山地的土壤电阻率较高,风电场机组数量众多,因此要使每台机组的接地电阻都满足要求就显得非常不经济,而且工程上采用的降阻剂或等离子接地棒等降阻产品会腐蚀接地体,其长效性目前仍有待验证。Vestas方案是将风电场内所有风电机组的独立接地网都连接起来,并通过风电场内集电线路的架空地线与风电场升压站地网相连,形成一个大的接地网,使整个风电场的接地电阻降低,这是一个较为可行的方案。下面通过一个工程实例,用ETAP软件所带的风电场短路电流计算功能及接地设计功能,验证风电场地网互连的有效性。

2 算例分析

2.1 工程简介

某风电场位于丘陵地带,规划容量约为49.3MW,风电场共安装58台单机容量为850kW的风力发电机组,风力发电机出口电压为0.69kV,每台风机配置1台箱变,采用一机一变单元接线,风机通过箱变升压至35kV,箱变高压35kV侧均采用并联接线方式。风电机组和箱变沿山脊布置,布点不规则。考虑到经济性,风电场电能收集系统采用电缆与架空线混合方案,58组风机一箱变根据分布共分为3个电气回路,相邻的风机一箱变通过电缆连接,再通过1回电缆线路接入35kV架空线后连至110kV升压站围墙外,由电缆引下至升压站内35kV配电室,二次升压至110kV接入系统。

升压站接地网以水平均压网为主,采用部分垂直接地极组成复合环形封闭式接地网。水平接地网采用50mm×6mm热镀锌扁钢,敷设深度不小于0.8m;垂直接地极采用50mm×50mm×6mm的镀锌角钢;升压站地网面积S为6 088m2。升压站实测土壤电阻率算术平均值ρ0为1 517.13Ω·m,季节系数Ψ为1.4,则土壤电阻率ρ=Ψρ0=2 124Ω·m。

风力发电机接地除利用基础钢筋外,另敷设水平接地网和垂直接地极。水平接地网采用50mm×5mm镀锌扁钢,敷设成外围为圆型连接的网格,且在接地网四角各铺设1根2.5m长的镀锌角钢垂直接地极。根据实测结果,风机基础所在地的土壤电阻率算术平均值ρ0约为2 000Ω·m。

每台风机的接地网分别与左右2台风机的接地网通过50mm×5mm镀锌扁钢焊接,每串风机地网通过镀锌扁钢引接至最近的35kV架空集电线路终端塔(风机侧)接地装置,再通过集电线路杆塔地线与升压站的接地网连通。

根据现行的规程规范,可通过公式分别计算出升压站地网、单台风机地网和水平接地线的接地电阻,但是没有一个现成的公式计算一个复合地网的接地电阻值,通常只能将局部地网的接地电阻通过串并联得到全厂地网的接地电阻值。但是,能否将局部地网通过串并联简化为全厂地网是一个值得争议的问题。现在,可以通过ETAP软件直接计算出复合地网的接地电阻值,从而验证该方案的可行性。

2.2 软件建模

首先利用ETAP软件具有的风电机组等值电路模型建立风电场短路电流等值模型(如图3所示),根据系统资料,系统的短路容量为1 667MVA。由于风电场内风机和集电线路数量较多,电网的等效、化简工作量较大,且每台风电机组及其线路的短路情况不尽相同,因此本模型仅选取离升压站最近的几台风机作为典型的短路点,其它风机和集电线路做相应的简化。

建立起风电场的单线图后,点击软件工具栏中“接地网系统”来建立风电场的地网模型。分析软件接地网系统可利用有限元法及IEEE 80-1986、IEEE 80-2000等算法。因风机之间、风机与升压站之间通过接地扁钢互连,风电场全场接地网受风机布置影响不可能是标准的形状,故其接地体不可能直接使用软件计算。为解除这些限制,需要对风电场的地网作一定的简化:先按矩形模型建立升压站接地网均压带,再将成串互连的风机地网等效成升压站地网的外引接射线。根据本工程的风机分布,风机地网可等效成3根射线,长度分别为3、3、2km。

将修改好的“接地网系统”模块拖曳至风电场短路电流等值模型的110kV母线上。ETAP可根据IEC 60909标准计算系统的三相、两相、单相对地及相间短路电流值。计算完成后,在“接地网系统”模块上单击鼠标右键,在弹出菜单上选择“更新地网短路电流”可取得故障母线上入地故障电流值和X/R值。在“接地网系统”模块中点击“有限元法”可计算接地网的接地电阻值和允许的接触电位差、跨步电位差。在本算例中,ETAP软件计算出的接地电阻值为1.1Ω;而通过手算,系统的最大入地短路电流I为1.314kA,按《交流电气装置的接地》(DL/T 621—1997)规定,全厂接地装置的接地电阻应不大于1.522Ω。软件计算值满足“电力行标”要求,证实了互连接地方案的有效性。

接地装置的接地电阻及其降阻措施 篇9

一、接地装置及其接地电阻

接地装置是指所有接地体以及由接地体引到电气及电子设备上的连接导线的总和, 而接地电阻是指接地装置各部分电阻之和, 具体包括:土壤电阻;土壤和接地体之间的接触电阻;接地体本身的电阻;接地体和设备连接线电阻。因此, 接地电阻实际是两部分电阻之和, 即接地体金属物的电阻和整个大地的电阻也称流散电阻。由于金属接地体的电阻很小, 接地电阻的大小主要决定于流散电阻。

二、对接地电阻值的规定

1、系统及设备接地电阻

部颁接地规程中规定, 大接地短路电流系统的电力设备, 其接地装置的接地电阻应符合:R<=2000/Id (Ω) (当Id>4000A时, 取R<=0.5Ω) 。

式中, R指考虑季节影响的最大 (工频) 接地电阻 (Ω) ;Id为流经接地装置的最大单相稳态短路电流 (A) 。

中性点非直接接地的小接地短路电流系统的电力设备, 接地电阻值应符合下述要求:

(1) 高压与低压电力设备共用的接地装置R<=120/Ijd, (Ω) 。

(2) 只用于高压电力设备的接地装置R<=250/Ijd, (Ω) 。

2、各类常用接地电阻的允许值

为确保接地装置在运行中能发挥应有的作用, 其接地电阻均应符合规程要求。对于各类常用的接地装置, 其允许接地电阻值 (Ω) 分别为:

(1) 电源容量100kVA以上的变压器或发电机的工作接地, R<=4Ω。

(2) 电源容量小于等于100kVA的变压器或发电机的工作接地, R<=10Ω。

(3) 100kVA及以下低压配电系统的零线重复接地, R<=10Ω;当重复接地有3处以上时, R<30Ω。

(4) 电气设备不带电金属部分的保护接地, R<=4Ω;引入线装有25A以下熔断器的设备保护接地, R<=10Ω。

(5) 低压线路杆塔的接地或低压进户线绝缘子脚的接地, R<=30Ω。

(6) 变配电所母线上FZ型阀型避雷器的接地, R<=4Ω。

(7) 线路出线端FS型阀型避雷器的接地;管型避雷器的接地;独立避雷针接地 (个别可取R<=30Ω) , 工业电子设备 (包括X光机) 的保护接地, 均为R<=10Ω。

三、降低接地电阻的措施

1、重视接地装置的选材

垂直安装的接地体通常用角钢或钢管制成, 虽然角钢制成的接地体在散流效果方面比钢管差一点, 但施工难度小、成本低, 所以现场安装一般采用角钢。所选用的管材不应存在严重的锈蚀、厚薄或粗细不均匀等现象。规范中要求的比较理想的为50mm×50mm×5mm的镀锌角钢 (一些地方的土壤腐蚀性严重, 逐渐改用63mm×63mm×6mm的镀锌角钢, 实践中证明其防腐效果较好) 。

2、控制人工接地体的埋设深度

对于垂直接地体的埋设安装, 要求接地极的埋设深度在2～3m左右比较合适, 埋土深度太浅、太深对减少流散电阻效果均不明显。同时, 接地体与接地体的间距为接地极的2倍较为合理, 为减少建筑物的接触电压, 接地与建筑物的基础间应保持不小于1.5m的水平距离, 一般最好取2～3m。

3、人工处理土壤

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。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, 通常是在迫不得已的条件下才建议采用。

前苏联用加硫酸钙的办法来改善土壤电阻率, 1立方米土壤约需4～8千克。这种化合物不会引起金属腐蚀, 并且对植物有利。当土壤用硫酸钙加工后, 接地电阻可降为原来的1/10, 改良土壤的作用可保持10～20年。

4、多支外引式接地装置

当接地电阻值要求较小而接地装置安装地又难以满足要求时, 如果接地装置附近有土壤电阻率较低导电良好的土壤、不冻的河流湖泊、水井、泉眼、水库等, 可采用此法。对导电良好的土壤, 则外引式接地一般应根据当地情况采用一排或回路式布置;如接地体附近为湖泊、河流和海洋, 在水中设接地体较为经济、合理时, 应采用扁钢成网格状沉于河底, 如在海水或其他有腐蚀性的水中敷设时, 扁钢还要镀锌, 为了减少屏蔽作用, 扁钢间的距离应为10～15米, 扁钢网格的大小根据接地电阻的要求和水的电阻率决定;如必须在水底装设接地体时, 最好将接地体装在可能有河沙堆积的地方, 因为河沙的电阻率一般只有180Ωm, 它比水的电阻率小得多。

外引接地装置应避开人行道, 以防跨步电压触电。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, 其外引式接地极长度不宜超过100m。

5、采用降阻剂进行化学处理

用碳粉和生石灰等作为主要原料的阻降剂, 因不含电介质, 故能在土壤中长期使用, 且又能获得稳定的低接地电阻 (可降低接地电阻50%左右) , 尤其对小面积的集中接地及小型接地网, 其降阻效果较为明显。

6、灌注导电液降低电阻

在管形接地体的管壁上每隔10～15厘米左右钻几个孔, 孔径约1厘米左右, 然后将各金属管打入地中, 再把食盐或硫酸铜等饱和导电溶液灌注入管内, 让液体自动地通过管壁的小孔流入地中, 加强和大地的良好接触, 从而达到降低接地电阻的目的。

四、对降阻措施应用的比较研究

以上几种方法各有优缺点, 换土法简单易行, 但降低接地电阻效果较低, 为达到预定的要求, 往往要花费很多人力;用填加焦碳、木炭的方法也是可行的, 但它的电阻率也要随含水量变化而变化, 影响其稳定性;用填加化学物品 (如食盐、硫酸铜等) 的办法, 对于降低接地电阻来讲效果较好, 但由于这些物品逐年损耗, 因而需要定期检查, 及时补充或更换接地体, 此外填加化学物品还会对金属接地体带来腐蚀。对于冻结的土壤采用以上方法有时也不能达到要求。这时最好将接地体埋在经常有水分融化的土壤中, 如建筑物的下面, 或在冬天采用填泥炭或用6～12V电压使地内通过电流以保持接地体埋设点附近的土壤处于溶化状态 (后一方法除不得已外一般不要采用, 因需要消耗电能, 增加维护费用) 。

良好的接地装置是电网安全稳定运行的重要保证, 需要正确掌握降低接地电阻的施工方法, 对设计规划论证、接地材料和降阻形式的选择、导体截面热稳定和机械强度的校验、施工过程质量管理、工程交接验收等环节, 都必须认真做实, 在运行中还应坚持周期性检查和维护工作。只有这样, 才能保证接地装置有良好的接地质量, 从根本上防止电气事故的发生。

摘要：接地电阻是接地装置的主要技术指标, 在各种复杂的工程环境中, 接地装置的接地电阻在不满足规程规定数值的情况下, 该如何针对性地采取有效的降阻措施。本文通过对工程实践的调研分析, 本着因地制宜解决问题的思路, 提出了相对有效的降阻措施, 当然有的方法尚待进一步通过工程实践加以探索和改进。

关键词：接地电阻,降阻,方法

参考文献

[1][日]川濑太郎.接地技术与接地系统[M].北京:科学出版社, 2001.

高电阻接地 篇10

随着我国电力系统稳定性逐步提高, 人为因素导致系统线路故障逐步减少, 电力系统运行经验表明, 大多数事故都是由雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致[1], 输电杆塔的接地装置是维护电力系统安全运行、保障设备与人员安全的重要措施和根本保证[2], 电网故障分类统计显示, 在我国输电线路跳闸率比较高的地区, 高压线路运行的总跳闸次数中, 由雷击引起的次数约占40-70%, 特别是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区, 雷击输电线路引起的事故概率更高。根据防雷效果以及实际施工投资及维护经验, 降低杆塔接地电阻是输电线路最为经济可靠的防雷措施。现行电力系统接地装置主要采用铜、钢、镀锌钢以及铜包钢等金属接地材料[3], 输电线路杆塔接地网在高频雷电流或短路电流流经接地体时, 接地体呈现出区别于工频时的阻抗特性, 接地阻抗 (包括阻性成分与电抗部分) 更接近接地体实际通流特征[4]。接地网的接地阻抗值受趋肤效应、电感效应、电容效应以及大电流作用下的火花放电效应等多个复杂物理过程的影响[5]。所以研究高频电流下的接地体的趋肤效应、电感效应具有实际的工程意义, 其中接地材料的电导率、磁导率以及土壤电阻率往往是影响趋肤效应、电感效应的重要因素, 对比分析不同接地材料在高频电流作用下的趋肤效应和电感效应对接地阻抗的影响是研究接地阻抗的主要方法。

2 土壤电阻率对几种接地材料特性的影响

本节运用CDEGS接地计算软件对不同土壤条件下铜、钢接地网的接地特性进行对比分析。

计算选取的接地材料分别为黄铜、45号钢和不同直径的石墨复合接地材料, 各接地材料的电磁参数及直径尺如表1所示[6]。

假设变电站采用面积为1 00m×1 00m, 接地网网孔为1 0 m×1 0 m, 地网埋深为0.8m。选取某一边角点为注流点, 入地电流取工频10k A。变电站土壤电阻率分别取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m及1000Ω·m[6]。计算结果如表2所示。

由表2可知, 三种接地材料的接地电阻随着土壤电阻率的增大而明显增大, 铜接地材料的接地电阻在相同的电阻率条件下小于钢及铜包钢材料, 且三者的接地电阻随着土壤电阻率的增大而减小, 这种差异性主要来自接地材料自身电阻率的不同, 随着土壤电阻率的增大, 其影响呈降低趋势, 这也说明在高土壤电阻率地区接地电阻主要受电阻率的影响, 降低接地电阻仅更换接地材料是远远不够的。

摘要：针对电力系统变电站接地网现行的铜、钢以及铜包钢等金属接地材料接地特性的不同, 本文在不同的土壤电阻率下对比分析了三者的接地电阻, 本文所做工作为变电站接地网的材料选择及优化改造提供参考。

关键词：变电站接地网,接地电阻,土壤电阻率

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.

[2]何金良, 曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社, 2007.

[3]周佩鹏.新型接地体与新型接地材料工程应用研究[D].北京:清华大学, 2012.

[4]Gorman J, Arey M, Koch G.Cost of Corrosion in the Electric Power Industry[R].Electric Power Research Institute, 2001.

[5]李晓丽.变电站接地网冲击特性研究[D].重庆:重庆大学硕士学位论文, 2008.