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篇1

【關(guān)鍵詞】土壤電阻率模型 等值復(fù)數(shù)鏡像法 遺傳算法 水平分層 Wenner法

1 引言

目前，在大部分接地極的工程設(shè)計(jì)中，都將實(shí)際不均勻土壤視為均勻土壤進(jìn)行電阻率測(cè)量，并且僅通過(guò)淺層土壤電阻率模擬大地土壤結(jié)構(gòu)。但很多情況下，接地極極址所處環(huán)境地質(zhì)情況復(fù)雜，多山區(qū)或存在地下暗河，故障電流或從深層土壤流走，深層土壤對(duì)接地極接地性能的影響不容忽視。建立準(zhǔn)確的土壤電阻率模型對(duì)實(shí)現(xiàn)接地極性能的有效分析具有重要意義。

在土壤結(jié)構(gòu)模型的研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍采用線性化或擬線性化的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行土壤模型參數(shù)求解。但這些方法計(jì)算較為繁瑣，容易陷入局部最優(yōu)解。本文利用Wenner四極法測(cè)得土壤視在電阻率，用等值復(fù)數(shù)鏡像法推導(dǎo)水平分層土壤結(jié)構(gòu)格林函數(shù)表達(dá)式，以求取土壤視在電阻率計(jì)算值，通過(guò)LSM建立目標(biāo)函數(shù)，用遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，求得分層土壤電阻率和層厚。

2 土壤電阻率測(cè)量

Wenner法是F.Wenner在1915年時(shí)發(fā)明的一種土壤電阻率測(cè)量方法。該方法利用兩個(gè)電流極給土壤供電，用兩個(gè)電壓極測(cè)出土壤間的電位差，進(jìn)而確定土壤電阻率。具體布置方法如圖1所示。

圖1中，1、4代表電流極，2、3為電壓極，4個(gè)電極等距布置于同一水平線上，極間距為a，電極埋深為h0。

均勻土壤的計(jì)算公式如下：

ρ=2πa （1）

當(dāng)埋深h0等于零，即電極位于土壤表層時(shí)，式（1）所求為土壤電阻率真實(shí)值。其中，V23表示兩電壓極間的電位差。當(dāng)埋深h0不為零時(shí)，

V23=（2）

測(cè)量I和V23，通過(guò)式（2）計(jì)算土壤電阻率。

真實(shí)情況下，土壤大多是不均勻的。此時(shí)用Wenner法測(cè)得的土壤電阻率并不是其真實(shí)值。它隨極間距和土壤結(jié)構(gòu)的改變而改變。保持電流不變，改變極間距a，可得到一組土壤電阻率測(cè)量值。進(jìn)而依據(jù)恒定電場(chǎng)理論，通過(guò)最優(yōu)化方法可以反演得到土壤電阻率的分層結(jié)構(gòu)模型。

3 土壤格林函數(shù)推導(dǎo)

n層水平分層土壤結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中，id為點(diǎn)電流源，坐標(biāo)（x0，y0，z0）， 為第ρi層土壤電阻率（i=1，2，…，n），hi為第i層土壤厚度（i=1，2，…，n-1）。利用等值復(fù)數(shù)鏡像法求解該土壤模型格林函數(shù)（單位點(diǎn)電流源在任意點(diǎn)產(chǎn)生的電位函數(shù)）的步驟如下：

（1）對(duì)拉普拉斯方程和邊界條件進(jìn)行關(guān)于x，y變量的傅里葉變換，解方程得到頻域的格林函數(shù)。

（2）用prony法指數(shù)擬合頻域格林函數(shù)中不利于反變換的部分，得到近似頻域格林函數(shù)。

（3）通過(guò)反變換得出直角坐標(biāo)系的格林函數(shù)。

第一層土壤中，點(diǎn)電流源產(chǎn)生的電位函數(shù)為：

φ1=[J0λre-λ z-tdλ+θ1（λ）J0（λr）e-λtdλ+φ1（λ）J0（λr）eλtdλ]（3）

對(duì)于水平多層土壤，

（4）

將式（4）代入式（1），可得

（5）

ρc為土壤電阻率計(jì)算值。用Prony法將θ1（λ），φ1（λ）指數(shù)擬合

（6）

其中，ai，bi，ci，di為復(fù)數(shù)。對(duì)式（5）進(jìn)行反變換，得到

（7）

4 建立目標(biāo)函數(shù)

通過(guò)改變測(cè)量極間距a，可得到m個(gè)土壤電阻率測(cè)量值ρm。由式（7）求出相應(yīng)的土壤電阻率計(jì)算值ρc。根據(jù)ρm、ρc和土壤層數(shù)n，用最小二乘法建立目標(biāo)函數(shù)：

（8）

并加入約束條件：

（9）

其中，aj為第j次測(cè)量時(shí)的極間距，和分別為相應(yīng)的土壤電阻率測(cè)量值和計(jì)算值。

5 目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解

遺傳算法是一種通過(guò)模擬自然進(jìn)化過(guò)程搜索最優(yōu)解的高效全局搜索尋優(yōu)算法。通過(guò)人工進(jìn)化方式隨機(jī)優(yōu)化搜索目標(biāo)函數(shù)，可以較大概率求得最優(yōu)解。

遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化，需要多次迭代才能得出結(jié)果，其基本運(yùn)行過(guò)程如下：

（1） 令x=（ρ1，ρ2，…，ρn，h1，h2，…，hn-1，對(duì)x進(jìn)行二進(jìn)制編碼。

（2） 隨機(jī)初始化生成群體P（t）。

（3） 選擇合適的算法編碼策略。根據(jù)各層土壤視在電阻率及土壤厚度等遺傳算法參數(shù)，本文選擇策略采用最優(yōu)保存策略進(jìn)化模型，即保留群體中適應(yīng)度最高的個(gè)體，用以取代交叉、變異運(yùn)算產(chǎn)生的適應(yīng)度最低的個(gè)體；交叉策略采用兩點(diǎn)交叉；變異策略選擇自適應(yīng)基因突變。

（4） 定義算法適應(yīng)度函數(shù)f（x），計(jì)算群體中每個(gè)個(gè)體大的適應(yīng)度，如目標(biāo)函數(shù)值、函數(shù)值向適應(yīng)值映射、群串解碼的參數(shù)，并完成適應(yīng)值調(diào)整。

（5） 群體P（t）經(jīng)過(guò)選擇、交叉、變異等運(yùn)算繁殖產(chǎn)生下一代P（t+1）。

（6） 終止條件判斷。若得到具有最大適應(yīng)度個(gè)體作為最優(yōu)解輸出則終止，否則可修改遺傳算法策略后再返回步驟（4）。

6 總結(jié)

本文建立了用于分析實(shí)際土壤結(jié)構(gòu)的多層水平分層土壤電阻率模型。建模過(guò)程中，采用等值復(fù)數(shù)鏡像法推導(dǎo)了土壤模型的格林函數(shù)，避免了廣義貝塞爾函數(shù)積分引起的繁瑣計(jì)算。使用遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，既不易陷入局部最優(yōu)，又保持了變量的完整性，能夠較好的還原土壤結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。

參考文獻(xiàn)

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篇2

對(duì)烏蘭浩特市（以下簡(jiǎn)稱(chēng)烏市）不同類(lèi)型土壤采用溫納法進(jìn)行土壤電阻率測(cè)量，分析歸納了烏市固定地點(diǎn)土壤電阻率的變化規(guī)律，以及土壤電阻率同各氣象要素的相關(guān)關(guān)系和土壤電阻率的年變化規(guī)律，對(duì)防雷規(guī)范給出的土壤電阻率表進(jìn)行了本地化補(bǔ)充完善，為烏市開(kāi)展雷電災(zāi)害防御具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：土壤電阻率； 測(cè)試；規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào)：P631.3+22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1引言

土壤電阻率是防雷工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，也是估算接地電阻、地面電位梯度、跨步電壓、接觸電壓，計(jì)算相鄰近的電力線路和通信線路間電感耦合的重要的參數(shù)之一，是雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、分析雷電災(zāi)害事故的重要因子。本文用溫納（Wenner）對(duì)烏市地區(qū)不同類(lèi)型土壤的土壤電阻率進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，獲得了土壤電阻率的初步變化規(guī)律。

2選擇土壤類(lèi)型確定實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

選擇具有代表性的土壤類(lèi)型是確立本次實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的前提，同時(shí)選擇相對(duì)穩(wěn)定，不受農(nóng)業(yè)耕作、灌溉等影響，地表相對(duì)平坦，土層除自然因素外，沒(méi)有人為影響的測(cè)量實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)也非常重要。我們結(jié)合烏市農(nóng)業(yè)局土肥站和氣象自動(dòng)站提供的土壤、氣象相關(guān)數(shù)據(jù)信息選定了永聯(lián)砂質(zhì)草甸土、衛(wèi)東石灰性黑鈣土、烏蘭哈達(dá)黃土狀暗栗鈣土、葛根廟鹽堿性暗棕壤外加市氣象局院內(nèi)草甸地5個(gè)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。分別代表4種類(lèi)型的土壤，進(jìn)行了1年的連續(xù)測(cè)量。

3對(duì)比不同類(lèi)型土壤進(jìn)行土壤電阻率分析

土壤電阻率受很多客觀因素影響，為了使測(cè)量的數(shù)據(jù)具有相對(duì)可比較性，將同一地塊、相同電極間距、4—10月份采集的數(shù)據(jù)做平均值處理。在最大電極間距20米范圍內(nèi)，永聯(lián)砂質(zhì)草甸土土壤電阻率最大值為1416Ω·m，比衛(wèi)東石灰性黑鈣土最大值67.8Ω·m高近21倍，而烏蘭哈達(dá)黃土狀暗栗鈣土的最大值是為257Ω·m高于葛根廟鹽堿性暗棕壤最大值126Ω·m和市氣象局院內(nèi)草甸地的最大值147Ω·m。最小值方面石灰性黑鈣土的最小值為最小18.4Ω·m。但要說(shuō)明的是2012年4月到10月衛(wèi)東自動(dòng)雨量站總的雨量數(shù)據(jù)為100.1mm在其它4個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)中降雨量是偏大的。

4土壤電阻率隨時(shí)間的變化的相應(yīng)對(duì)比

土壤電阻率不僅隨著土壤類(lèi)型的變化而變化，而且也隨著被測(cè)量土壤的濕度、溫度的不同而不同，主要表現(xiàn)在相同地塊不同時(shí)間測(cè)量的結(jié)果是不同的。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量對(duì)比，每個(gè)地點(diǎn)不同時(shí)間測(cè)得的土壤電阻率曲線變化趨勢(shì)基本相同。5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在7、8月份都會(huì)達(dá)到土壤電阻率的最低值，而溫度偏低降雨量偏少的其它月份土壤電阻率會(huì)偏高。葛根廟鹽堿性土壤在6、7、8、9的數(shù)據(jù)變化最為強(qiáng)烈，而其它幾塊土壤電阻率變化情況相對(duì)舒緩。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)地多是建在鹽堿性土壤上，因此我們對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了著重分析，首先土壤中所含水的多少和孔隙水電阻率的高、低是土壤電阻率最重要的兩個(gè)因素。孔隙水電阻率取決于水中游離的離子、電子的多少，葛根廟鹽堿性土壤成分中可溶性鹽堿離子成分較多，而鹽堿離子在溫度達(dá)到20-30℃時(shí)溶解性最好、濃度最高，6、7、8、9月又是土壤含水量相對(duì)充沛的季節(jié)，所以導(dǎo)致葛根廟鹽堿性土壤電阻率的強(qiáng)烈變化。

5、土壤電阻率同氣象要素的關(guān)系分析

防雷接地網(wǎng)一般都埋在地下，土壤會(huì)受到降水、氣溫、溫度等氣象因素的影響，接地網(wǎng)也會(huì)直接受到所埋對(duì)應(yīng)深度土壤溫度、溫度等的影響，在北方冬季還會(huì)受到凍土的影響。為此，用深度1.0m、電極間距5.0m土壤電阻率計(jì)算了同降水量、1.0m深地溫、1.0m深土壤濕度、凍土厚度、地面空氣溫度的相關(guān)關(guān)系。實(shí)測(cè)結(jié)果表明凍土對(duì)土壤電阻率的正關(guān)系影響最大，而1.0m深土壤地溫反關(guān)系最大。降水對(duì)1.0m深土壤電阻率的影響還是比較明顯的，如2012年6月11日2-8時(shí)降水23.4mm，5月21日早8時(shí)土壤電阻率降低了109.7Ω·m，下降了22.3%;2012年7月28日降水34.4mm，6月22日土壤電阻率降低了48.3Ω·m，下降了31.9%但在土壤表面接近飽和的狀態(tài)，降水影響則很小，如2012年7月22日降水68.9mm，7月12日土壤電阻率降低了21.9Ω·m，僅下降了10.7%。

6 、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

6.1不同類(lèi)型土壤的土壤電阻率不同，永聯(lián)砂質(zhì)草甸土土壤電阻率要高于烏蘭哈達(dá)黃土狀暗栗鈣土，烏蘭哈達(dá)黃土狀暗栗鈣土要高于葛根廟鹽堿性暗棕壤，衛(wèi)東石灰性黑鈣土土壤電阻率最低，非常有利于建筑物的雷電防護(hù)。

6.2同一地點(diǎn)的不同時(shí)間測(cè)得的土壤電阻率的值不同，但變化趨勢(shì)基本相同，從夏季向冬季逐漸增大，從冬季向夏季逐漸降低，7月份最低，2月份最高，2月份土壤電阻率平均值是7月份的8.4倍。

6.3地下深度1.0m、電極間距5.0m的土壤電阻率同降水、1.0m深土壤地溫和1.0m深土壤地溫、凍土厚度和地面空氣溫度的相關(guān)均為反比關(guān)系，1.0m深土壤地溫、凍土厚度和地面空氣溫度相關(guān)系數(shù)非常顯著。

6.4根據(jù)不同類(lèi)型土壤電阻率變化規(guī)律，對(duì)防雷規(guī)范給出的土壤電阻率參數(shù)可進(jìn)行本地化補(bǔ)充完善。在防雷工程設(shè)計(jì)中，可在雷暴初日、終日歷史極值之間查算出土壤電阻率的最大值，或計(jì)算出需要乘以的倍數(shù)，來(lái)設(shè)計(jì)防雷接地網(wǎng)，比防雷規(guī)范給出的土壤電阻率參數(shù)更直接、更符合當(dāng)?shù)貙?shí)際。

經(jīng)過(guò)1年的測(cè)量，土壤電阻率的測(cè)量基本上實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化，并初步獲得了一些土壤電阻率的變化規(guī)律。但由于專(zhuān)業(yè)設(shè)備缺少，測(cè)量時(shí)間短，如果時(shí)間再長(zhǎng)些有些規(guī)律可能更穩(wěn)定、更可靠、更好用。

參考文獻(xiàn)：【1】張興，接地降阻措施，北京：中國(guó)電力出版社，2005.

【2】何良，石藝，土壤電阻率測(cè)量技術(shù)應(yīng)用研究.

篇3

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有供電能力難以滿足日益增長(zhǎng)的電力需求，我國(guó)大部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)電力供應(yīng)不足問(wèn)題，為此國(guó)家投巨資新建變電所，以緩解電力供需矛盾，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行和社會(huì)基本供電需求。新建在高土壤電阻率地區(qū)的變電所，大多接地電阻難以滿足規(guī)程要求，而進(jìn)行改造效果不明顯，還要提高工程造價(jià)，又有些不經(jīng)濟(jì)。為此我們對(duì)高土壤電阻率地區(qū)變電所接地網(wǎng)安全運(yùn)行開(kāi)展專(zhuān)題研究，已在我局伊春變、金山變兩所取得了成功經(jīng)驗(yàn)，值得廣泛推廣。

2 采用方法

1997年在對(duì)我局新建220KV伊春變、220KV金山變地網(wǎng)接地電阻驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，測(cè)得伊春變接地電阻為3.7Ω，金山變接地電阻為3.4Ω，不能滿足工程設(shè)計(jì)的要求。此后，我局投資近66萬(wàn)元，采取地網(wǎng)外擴(kuò)、添加降阻劑、打接地井等方法，對(duì)兩個(gè)變電所進(jìn)行了接地網(wǎng)改造，改造后的伊春變、金山變接地電阻的實(shí)測(cè)值分別為0.74Ω、0.68Ω，仍不能滿足規(guī)程規(guī)定的R≤2000/I或R≤0.5Ω的要求。因伊春變、金山變地處山區(qū)，屬于高土壤電阻率地區(qū)，再進(jìn)行改造效果不明顯，又會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力，增加工程造價(jià)。為此我們對(duì)伊春變、金山變接地網(wǎng)安全運(yùn)行開(kāi)展專(zhuān)題論證，成效非常明顯。

3實(shí)施步驟

3.1伊春變、金山變兩所接地網(wǎng)前期改造

3.1.1采用高效膨潤(rùn)土降阻劑降低接地網(wǎng)電阻

降阻劑具有較低的電阻率（ρ≤0.35Ω.m），加水后有較大的膨脹倍數(shù)（3～5倍），施加在接地體周?chē)喈?dāng)與增加了接地體的有效截面，消除了接地體與土壤的接觸電阻，降低了接地體周?chē)寥离娮杪剩蚨哂休^好的降阻性能，特別是對(duì)高土壤電阻率地區(qū)的降阻效果最為明顯。

3.1.2 擴(kuò)大接地網(wǎng)面積降低接地網(wǎng)電阻

伊春變、金山變兩所外附近均無(wú)建筑物，可以在變電所以外進(jìn)行接地網(wǎng)的敷設(shè)，通過(guò)擴(kuò)大接地網(wǎng)面積，有效的降低接地網(wǎng)電阻。

3.1.3 深井壓力灌降阻劑方法降低接地網(wǎng)電阻

通過(guò)在伊春變、金山變兩所內(nèi)采用深井壓力灌降阻劑方法，明顯降低了接地網(wǎng)電阻。

通過(guò)以上幾種方法，使伊春變、金山變兩所地網(wǎng)接地電阻由3.7Ω、3.4Ω降為0.74Ω、0.68Ω， 接地網(wǎng)電阻降低效果明顯，但仍不能滿足規(guī)程規(guī)定的R≤2000/I或R≤0.5Ω的要求。

3.2 實(shí)測(cè)伊春變、金山變兩所接地網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)

金山變：實(shí)測(cè)土壤電阻率：ρf =100.5Ω.m

實(shí)測(cè)跨步電壓： VKS：0.04V

接 觸 電 壓：VJS：0.03V

（電網(wǎng)注入電流0.5A）

伊春變：實(shí)測(cè)土壤電阻率：ρf =396.5Ω.m

實(shí)測(cè)跨步電壓： VKS：0.011V

（電網(wǎng)注入電流1.0A）

接觸電壓：VJS：0.015V

（電網(wǎng)注入電流1.5A）

3.3 理論推算伊春變、金山變兩所接地網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)3.4：110KV及以上變電所接地裝置接觸電壓和跨步電壓應(yīng)根據(jù)下式計(jì)算：

式中：ρf ：人腳站立處土壤表面電阻率，Ω·m；

t ：故障電流持續(xù)時(shí)間， S。

我們計(jì)算中t取0.07s，ρf 為實(shí)測(cè)值；

金山變：接觸電壓要求值VJ為722.2V

跨步電壓要求值VK為923.6V

伊春變：接觸電壓要求值VJ為911.8V

跨步電壓要求值VK為1704.3V

根據(jù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)接觸電壓及跨步電壓計(jì)算系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重故障（短路）情況下，接觸電壓及跨步電壓為：推導(dǎo)值按下式計(jì)算：

U =UcId/Ic

式中：Ic ___ 模擬注入地網(wǎng)中電流， A；

Uc ___ 注入電流Ic時(shí)測(cè)得接觸或跨步電壓，V；

金山變：接觸電壓推算值VK/為510V 小于要

求值 VJ722.2V

跨步電壓推算值VJ/為680V 小于要求值 VK923.6V

伊春變：接觸電壓推算值VK/為267V 小于要

求值 VJ911.8V

跨步電壓推算值VJ/為293.7V小于要求值 VJ1704.3V

以上說(shuō)明金山變、伊春變接觸電壓及跨步電壓滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的接地》6.2.2逐條論證如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 a、防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害：主要是高電位引外及低電位引內(nèi)問(wèn)題。伊春變、金山變無(wú)通向所外管道及運(yùn)輸鐵路軌道，金山變無(wú)低壓配出線，伊春變、金山變兩所均無(wú)低壓三相四線向外供電，無(wú)需考慮高電位引外問(wèn)題。由于金山變、伊春變均裝有程控電話，通訊設(shè)備已加裝隔離變，無(wú)須考慮低電位引內(nèi)問(wèn)題。

（2）標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 b、要求，對(duì)于金山變、伊春變現(xiàn)場(chǎng)均采用氧化鋅避雷器，所以不必考慮短路電流非 周期分量影響。

（3）標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 c、要求驗(yàn)算接觸電壓、跨步電壓差。

4 結(jié)論

我們對(duì)兩變電所接地裝置接地極逐極測(cè)量，所有接地極與地網(wǎng)均接觸良好。

綜合分析以上諸因素，根據(jù)《交流電氣裝置的接地》（DL/T621-1997）要求，兩變電所接地網(wǎng)能滿足系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行及工作人員人身安全的要求。

篇4

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；接地設(shè)計(jì)；接地方式；土壤電阻率

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)供電量每年都保持著較大增長(zhǎng)的需求, 這對(duì)架空輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來(lái)越高。架空輸電線路由架空地線、導(dǎo)線、桿塔、絕緣子串、接地裝置等組成。在防雷上，接地裝置是架空輸電線路防雷的主要措施，通過(guò)依靠接地裝置將雷電流迅速引入大地，所以說(shuō)接地裝置是保障設(shè)施起到應(yīng)有保護(hù)作用的關(guān)鍵。接地裝置有多種形式，應(yīng)根據(jù)不同的土壤電阻率來(lái)確定所采用的接地方式，因此，只有合理、科學(xué)的接地設(shè)計(jì)才能保證架空輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 接地電阻的要求

接地裝置有多種形式，應(yīng)根據(jù)不同的土壤電阻率來(lái)確定所采用的接地方式，以達(dá)到DL/T620--1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓和絕緣配合》及DL/T621--1997《交流電氣裝置的接地》規(guī)定，有地線的送電線路每基桿塔的接地裝置，在雷季干燥時(shí)，不連地線的工頻接地電阻，不宜超過(guò)表1所列數(shù)值。

表1 雷季干燥且不連地線桿塔接地電阻要求值

2人工接地體的材料

人工接地體是指人為埋入地下用作接地裝置的導(dǎo)體，水平敷設(shè)的可采用圓鋼、扁鋼；垂直敷設(shè)的可采用角鋼、鋼管、圓鋼等。接地裝置（包括接地體和接地引下線）的導(dǎo)體截面，應(yīng)符合熱穩(wěn)定與均壓的要求，且不應(yīng)小于表2所列規(guī)格。

表1 接地體和接地引下線的最小規(guī)格

特別需要主要的是，在腐蝕性較強(qiáng)場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍錫、熱鍍鋅等防腐措施，或適當(dāng)加大截面。目前在實(shí)際架空輸電線路工程中，為了延長(zhǎng)接地體的壽命，一般采用φ12熱鍍鋅圓鋼作接地引下線和接地體。

3架空輸電線路接地裝置的型式

(1)在ρ≤100Ω·m的地區(qū)，如接地電阻不大于表1規(guī)定，可利用鐵塔和鋼筋混凝土桿的自然接地（包括鐵塔基礎(chǔ)以及鋼筋混凝土桿埋入地中的桿段和底盤(pán)、拉線盤(pán)等），不必另設(shè)人工接地裝置，但發(fā)電廠、變電所的進(jìn)線段除外。在居民區(qū)，如自然接地電阻符合要求，也可不另設(shè)人工接地裝置。

(2)在100＜ρ≤300Ω·m的地區(qū)，除利用鐵塔和鋼筋混凝土桿的自然接地外，還應(yīng)設(shè)人工接地裝置，接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m。

(3)在300＜ρ≤2000Ω·m的地區(qū)，一般采用水平敷設(shè)的接地裝置，接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m。

(4)在ρ＞2000Ω·m的地區(qū)，可采用6～8根總長(zhǎng)度不超過(guò)500m的放射形接地體，或連續(xù)伸長(zhǎng)接地體。放射形接地體可采用長(zhǎng)生短結(jié)合的方式，接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m。

(5)居民區(qū)和水田中的接地裝置，包括臨時(shí)接地裝置，宜圍繞桿塔基礎(chǔ)敷設(shè)成閉合環(huán)形。

(6)放射形接地體每根的最大允許長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)土壤電阻率確定，見(jiàn)表3所示。

表3 放射形接地體每根最大允許長(zhǎng)度

4高土壤電阻率地區(qū)的接地方式

架空輸電線路所處的區(qū)域的土壤電阻率有時(shí)會(huì)很高，為提高線路耐雷水平需采取有效措施降低桿塔接地電阻，架空輸電線路比較常用的降低接地電阻的措施如下：

4.1架空輸電線路的常規(guī)接地方式

一般采用φ12熱鍍鋅圓鋼作接地引下線和接地體，接地方式見(jiàn)圖1。

圖1 接地裝置示意圖

工頻接地電阻采用電阻系數(shù)法計(jì)算：

RP=(ρ/2ΠL)×[ln(L2/td)+A] （1）

式中ρ:表示土壤電阻率，Ω.m。

L：水平接地極的總長(zhǎng)度（m）。

d：水平接地體的直徑或等效直徑，（m）。

t：水平接地體的埋設(shè)深度，（m）。

A：水平接地形狀校正系數(shù)(見(jiàn)表4)

表4 水平接地形狀校正系數(shù)

利用（1）式計(jì)算，常規(guī)接地方式在土壤電阻率≤4200Ω.m時(shí)，一般可以滿足工頻接地電阻≤30Ω的要求。

4.2高土壤電阻率地區(qū)的接地方式

(1)更換土壤

采用電阻率較低的土壤替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周?chē)?.5m以內(nèi)。但這種取土置換方法對(duì)人力和工時(shí)耗費(fèi)都很大，且在線路沿線附近電阻率低的土壤稀少，取土困難，故該方法很難適用于線路工程。

(2)多支外引式接地裝置

在高土壤電阻率地區(qū)，如在桿塔附近有可以利用的低電阻率，為了減小沖擊接地電阻，可以采用引外接地，即用較長(zhǎng)的接地帶引至低電阻率的土壤中作集中接地。但引外接地的距離（即引線的長(zhǎng)度）是有一定要求的，它決定于大地的電性參數(shù)ρ及相對(duì)介電系數(shù)y，因此，接地規(guī)程推薦引外接地線的最大長(zhǎng)度不宜大于表3所列數(shù)值的1.5倍。該方法在興螺110kV線路的電15#桿750kV吐巴線翻越甘溝段得到了應(yīng)用，該處多基桿位塔位于巖石上的，土壤電阻率均大于高達(dá)56008000Ω.m，而在離其桿位135100多米處外有附近有導(dǎo)電良好的水田導(dǎo)電較好的黃土（土壤電阻率為80200Ω.m左右），通過(guò)兩條外接引線，引到水田此處，再采用JD-231的接地裝置后，其工頻接地電阻達(dá)到允許以內(nèi)。外引式接地極的方法往往受地質(zhì)地貌條件限制，在線路中應(yīng)用該方法地段不多。

(3)人工處理土壤（使用降阻劑）

在接地體周?chē)寥乐屑尤虢底鑴?，降阻劑是一種具有良好導(dǎo)電流通性能的黑灰色優(yōu)質(zhì)礦物復(fù)合材料，含有大量的半導(dǎo)體元素和鉀、鈣、鋁、鐵、鈦等金屬化合物。這些金屬化合物不僅具有良好的導(dǎo)電性能，而且，對(duì)接地裝置也起到了較好的陰極保護(hù)作用，它們吸水膨脹后被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使這些元素不至于隨地下水和雨水而沖刷流失。從而使降電阻劑的導(dǎo)電性能能夠持之以恒地保持，導(dǎo)電離子活潑移動(dòng)著向周?chē)蟮貪B透，提高接地體周?chē)寥赖膶?dǎo)電性。

a、水平接地體降阻劑用量計(jì)算：

G=D2ΠLγ/4

式中：

G：降阻劑用量（kg）。

L：接地體的長(zhǎng)度（m）。

γ：降阻劑密度（kg/m3）。

D：使用降阻劑后等效水平接地體直徑，一般為0.1-0.2m內(nèi)選用。

土壤電阻率ρ（Ω.m)≤500≤1000≤2000≤5000最大允許長(zhǎng)度(m)406080100利用上式計(jì)算，土壤電阻率在6300Ω.m時(shí)，接地裝置使用JD-237（L=518m）,D取0.15，γ取1250kg/m3，降阻劑用量約11436（kg）。

b、使用降阻劑后水平接地體的接地電阻計(jì)算:

式中K：降阻系數(shù)，5≤L＜20(m)時(shí)，ρ≤500Ω·m，K=10；ρ＞500Ω·m，K=30；L≥20(m)時(shí)，ρ≤500Ω·m，K=50；ρ＞500Ω·m，K=100。

篇5

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；輸配電線路；接地裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2013）36-0411-01

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于電力使用需求的增加，輸配電線路的接地問(wèn)題引起了有關(guān)部門(mén)的重視。輸配電線路的接地裝置不僅包括接地體，還包括與此相關(guān)的接地線路，其中接地體是指埋于地下的，同土壤有直接接觸的金屬導(dǎo)體，而接地線路則指的是連接電氣設(shè)備和金屬導(dǎo)體的線纜，一般來(lái)說(shuō)都是PE線。接地裝置的主要應(yīng)用功能和目的在于在輸配電線路的運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的安全保護(hù)，文中我將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析。

1、接地裝置的基本概念

1.1所謂接地，就是在桿塔與土壤間進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾姎膺B接，在這個(gè)過(guò)程中，除了桿塔和土壤外，必備的接地條件就是一定的金屬元件和接地線纜，二者合稱(chēng)為接地裝置，缺一不可。

（1）從作用上看，進(jìn)行輸電線路的接地，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電電流的引導(dǎo)和疏散，并以此來(lái)保護(hù)線纜的絕緣裝置，避免發(fā)生線纜的閃絡(luò)。

（2）從接地裝置的分類(lèi)上看，可以根據(jù)其接地形式的不同分為自然接地、人工接地、垂直接地、水平接地等等，不同的輸電線路應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行接地方式的選擇。

（3）接地裝置的功能來(lái)通過(guò)一定的接地電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)在接地裝置進(jìn)行接地的過(guò)程中，如果桿塔上方產(chǎn)生了較強(qiáng)的人地電流，那么就會(huì)導(dǎo)致土壤中的電流增大，這種情況下，只有一定的接地電阻，才能實(shí)現(xiàn)桿塔的安全防護(hù)。

1.2土壤電阻率及影響土壤電阻率大小的主要因素

（1）所謂土壤電阻率，就是指土壤自身的電阻，一般來(lái)說(shuō)，接地電阻的大小是受到土壤電阻大小的直接影響的，所以假設(shè)每立方米的土壤電阻為1，那么土壤電阻率也就是P。

（2）在實(shí)踐中，土壤電阻率并不是固定不變的，一般來(lái)說(shuō)會(huì)受到土壤的性質(zhì)和含水量甚至是化學(xué)和物理性質(zhì)的影響，并會(huì)根據(jù)自然環(huán)境的變化而產(chǎn)生變化，這種情況下，在進(jìn)行接地裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該以最大電阻率作為依據(jù)。

（3）另外，在接地電阻的設(shè)置的過(guò)程中，不應(yīng)僅從電阻的影響因素的計(jì)算得出電阻數(shù)值，而是要進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，因?yàn)椴煌牡貐^(qū)的電阻值是存在差異的，所以，將實(shí)際的測(cè)量結(jié)果作為依據(jù)會(huì)更加可靠。

2、輸電線桿塔接地電阻值的測(cè)量方法

上文中提到了對(duì)桿塔接地電阻值的測(cè)量的重要性，下面我將從幾個(gè)方面對(duì)具體的測(cè)量方法進(jìn)行分析。

2.1 測(cè)量接地電阻的基本原理

為了使實(shí)際測(cè)量更加的簡(jiǎn)便易行，在測(cè)量前應(yīng)該先設(shè)計(jì)出實(shí)際的推算公式，并對(duì)其中所缺少的未知數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)，可以講接地體設(shè)定為半球型，因此只需要對(duì)球心處的電流進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)其密度就可推算出其實(shí)際電流。

2.2 用ZC一8接地電阻搖表（測(cè)量?jī)x）測(cè)量接地電阻

在實(shí)踐中，電阻測(cè)量?jī)x的選用也是非常重要的，就目前來(lái)看我國(guó)大部分的電力系統(tǒng)的施工過(guò)程中，對(duì)于ZC一8接地電阻搖表的使用是非常廣泛的，這類(lèi)電阻搖表可以根據(jù)具體的接線方式的不同分為三端鈕和四端鈕兩種。一般來(lái)說(shuō)，四端鈕的主要應(yīng)用范圍是土壤電阻率的測(cè)量活動(dòng)中，而三端鈕則主要應(yīng)用于接地線路的電阻的測(cè)定中。

從組成看，這種測(cè)量?jī)x由兩個(gè)框架的電磁式流比計(jì)構(gòu)成，也就是說(shuō)二者分別應(yīng)對(duì)不同的線路元件的電流量進(jìn)行檢測(cè)，并綜合得出該段的電阻值。其中，第一個(gè)框架的線圈在測(cè)量的過(guò)程中是直接同待測(cè)區(qū)域的電源相連接的，而第二個(gè)框架的線圈則是與接地體相連的，這樣就實(shí)現(xiàn)了一定的測(cè)量電壓差，并未電阻的測(cè)定提供依據(jù)。所謂三點(diǎn)法，就是在對(duì)接地電阻進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，將桿塔和現(xiàn)有的接地裝置進(jìn)行分離，并分別連接在設(shè)備的儀表上，以得到一個(gè)客觀的測(cè)定結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，如果待測(cè)的接地電阻的接地體是環(huán)形接地體，那么不僅要將其同桿塔全部脫離，還要進(jìn)行對(duì)角線長(zhǎng)度的測(cè)量，并據(jù)此來(lái)計(jì)算其入土的深度對(duì)電阻測(cè)定結(jié)果的影響。在測(cè)量的過(guò)程中，要始終保持設(shè)備的和儀器的水平放置，并隨時(shí)檢查檢流計(jì)的指針位置，一旦發(fā)生偏移，就要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3、土壤電阻率的正確測(cè)量

上文中我們提到了不同的土壤環(huán)境中的接地電阻是不同的，因此其允許值也會(huì)發(fā)生變化，所以要想確定該地區(qū)的電阻值是否符合有關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該根據(jù)土壤的最大電阻值來(lái)確定，這種情況下，正確和準(zhǔn)確的測(cè)量出土壤的電阻率就顯得非常重要，下文中將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析。

3.1 利用ZC～8型測(cè)量?jī)x，采用4極法測(cè)量線路土壤電阻率所謂四極法，就是使用四根尺寸和橫截面都相同的導(dǎo)線，組成一個(gè)電流的回路線路，并以此來(lái)對(duì)土壤的接地電阻進(jìn)行測(cè)量。

3.2 用三極法測(cè)量土壤電阻率

結(jié)線與三極法測(cè)接地電阻一樣，要求將測(cè)試電極打入土壤深度應(yīng)與實(shí)際接地裝置埋深一致。試驗(yàn)檢查電極、電壓極、電流極應(yīng)排直線等距。同時(shí)要求極間距離不小于20米。檢查電極插入地下部分必須與土壤嚴(yán)密接觸，否則會(huì)造成較大測(cè)量誤差。值得注意的是，如果使用三極法對(duì)土壤的電阻率進(jìn)行測(cè)量，那么接地體附近的土壤性質(zhì)將對(duì)測(cè)量結(jié)果起著決定性作用，所以在分析該結(jié)果的過(guò)程中，也要充分的考慮其測(cè)量范圍的局限性。四極法測(cè)得的土壤電阻率與極間距離a有關(guān)，當(dāng)a不大時(shí)所測(cè)的電阻率僅為大地表層的電阻率。用4極法測(cè)量土壤電阻率時(shí)，電極可用四根直徑2cm，長(zhǎng)0.5～lm 的圓鋼或鐵管作電極，考慮到接地裝置的接地散流效應(yīng)，極間距離選取20m 左右，深為1/20a。

4、判定接地電阻值是否合格的界限

4.1 凡是測(cè)得接地電阻值為101-1及以下者已經(jīng)滿足了防雷接地允許值要求，所以均不用測(cè)量土壤電阻率；凡是測(cè)得接地電阻大于10Ω都應(yīng)做土壤電阻率的測(cè)定，測(cè)得土壤電阻率后，應(yīng)在測(cè)得的p0值乘以季節(jié)系數(shù)后（p=pOφ ）。再按接地在不同土壤電阻率情況下，允許接地電阻值判定本基塔接地是否合格。

4.2 用三極法測(cè)量土壤電阻率，目前在測(cè)量中是在測(cè)接地電阻后，然后再打如接地極測(cè)土壤電阻率。這一方法是有較大錯(cuò)誤的。應(yīng)按本文所介紹的方法進(jìn)行測(cè)量。在數(shù)據(jù)上更是不對(duì)的，測(cè)來(lái)的數(shù)據(jù)根本不是土壤電阻率，而是測(cè)試釬的接地電阻值。應(yīng)將接地極電阻通過(guò)計(jì)算才能得到土壤電阻率的數(shù)值。

4.3 使用鉤式接地電阻測(cè)試儀，被測(cè)接地裝置如果是環(huán)型接地，則只能保持一個(gè)接地引線與桿塔連接，其余引線要與桿塔斷開(kāi)后才能測(cè)得該基的接地電阻值。

篇6

關(guān)鍵詞：接地電阻異常分析對(duì)策

引言：防雷工程檢測(cè)是防雷減災(zāi)工作中必不可少的，接地電阻的測(cè)量是防雷檢測(cè)中最重要的一項(xiàng)工作，而接地電阻大小是衡量接地系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)，因此為檢測(cè)單位提供準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果必須具有科學(xué)性和權(quán)威性，排除檢測(cè)中出現(xiàn)的誤差。接地電阻的測(cè)量是防雷檢測(cè)中最重要的一項(xiàng)工作，而接地電阻大小是衡量接地系統(tǒng)好壞的重要參數(shù)，因此為檢測(cè)單位提供準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果必須具有科學(xué)性和權(quán)威性，排除檢測(cè)中出現(xiàn)的誤差。筆者從事防雷檢測(cè)工作多年，下面談?wù)劮览坠こ虣z測(cè)中接地電阻數(shù)據(jù)異常原因和解決方法。

1 防雷接地電阻的組成

1.1散流電阻是從接地體開(kāi)始向遠(yuǎn)處（20米）擴(kuò)散電流所經(jīng)過(guò)的路徑土壤電阻，決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量

1.2 接地線的電阻與接地極自身電阻，是指由接地線、接地設(shè)備接地母線、接地極本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。

1.3 接地極表面與土壤接觸的土壤之間的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面和接觸的緊密程度有關(guān)，它是接地電阻的主要成分。

2 影響接地電阻的主要因素

影響接地電阻的因素有接地電極的形狀、尺寸、周?chē)h(huán)境因素以及電極周?chē)耐寥离娮杪?，但最重要的是電極周?chē)寥离娮杪省?/p>

2.1 土壤中的電阻率與土壤中導(dǎo)電離子的濃度和土壤中的含水量有關(guān)

土壤電阻率ρ的大小，主要取決于土壤中導(dǎo)電離子的濃度和土壤中的含水量，土壤中所含導(dǎo)電離子濃度越高，土壤的導(dǎo)電性就越好，ρ就越小；反之就越大。土壤越濕，含水量越多，導(dǎo)電性能就越好，ρ就越小；反之就越大。這就是接地體的接地電阻隨土壤干濕變化的原因。

2.2 土壤中的電阻率與土質(zhì)有關(guān)不同土質(zhì)的土壤電阻率不同，甚至相差數(shù)千倍。

2.3 土壤中的電阻率與土壤的溫度有關(guān)溫度對(duì)土壤電阻率的影響也較大。一般是土壤電阻率隨溫度的升高而下降。

2.4 土壤中的電阻率與土壤的致密性有關(guān)土壤的致密對(duì)土壤電阻率也有一定的影響，為了減少接地電極的流散電阻，必須將接地體周?chē)幕靥钔梁粚?shí)，使接地極與土壤緊密接觸，從而達(dá)到減小土壤電阻率的效果。

2.5 土壤中的電阻率與季節(jié)變化有關(guān)季節(jié)的變化也能引起土壤電阻率的變化。季節(jié)不同，土壤的含水量和溫度也就不同，影響土壤電阻率最明顯的因素就是降雨和冰凍。在雨季，由于雨水的滲入，地表層土壤的ρ降低，低于深層土壤；在冬季，由于土壤的冰凍作用，地表層土壤的ρ升高，高于深層土壤。

3 接地電阻測(cè)試儀的選擇

為滿足不同的接地系統(tǒng)，需要不同測(cè)試原理的測(cè)試儀器來(lái)測(cè)量。如以下原理的儀器。

3.1 采用內(nèi)部供電和測(cè)試探頭的原理。此種儀器測(cè)量同時(shí)具有電阻分量和電感分量的接地系統(tǒng)，再采用纏繞物體上的作為地線接頭的情況下，如果物理?xiàng)l件允許，這是一個(gè)優(yōu)先選用的方法。

3.2 用不帶輔助探頭的外部測(cè)試電壓的原理。該原理主要用于測(cè)試TT系統(tǒng)接地情況，在相端子與保護(hù)端子之間測(cè)試時(shí)，該接地電阻值比故障環(huán)路內(nèi)其它部分的電阻高得多，優(yōu)勢(shì)是不需要使用輔助測(cè)試探頭。

3.3 用外部測(cè)試電壓和輔助測(cè)試探頭的原理。該儀器的優(yōu)勢(shì)是多TN系統(tǒng)給出精確的測(cè)試結(jié)果，其中相線與保護(hù)導(dǎo)體之間的故障環(huán)路電阻非常低。

3.4 用內(nèi)部供電、兩個(gè)測(cè)試探頭和一個(gè)測(cè)試夾的原理。該儀器測(cè)量時(shí)機(jī)械斷開(kāi)可能與測(cè)試電極并聯(lián)的任何接地電極。

3.5 用兩個(gè)測(cè)試夾鉗的物測(cè)試樁測(cè)試原理。此種儀器是測(cè)試復(fù)雜的接地系統(tǒng)或存在接地電阻較低的次接地系統(tǒng)的情況下，該測(cè)試原理在工作中可實(shí)現(xiàn)物接地樁測(cè)試。其優(yōu)勢(shì)是不需要觸發(fā)測(cè)試探頭，也不需要分開(kāi)被測(cè)電極。

4 檢測(cè)接地電阻的注意事項(xiàng)

4.1 應(yīng)在非雨天和土壤未凍結(jié)時(shí)檢測(cè)接地電阻，嚴(yán)禁雷雨天氣檢測(cè)接地電阻 ，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件應(yīng)符合保證正常檢測(cè)。

4.2 接地電阻測(cè)試儀應(yīng)經(jīng)過(guò)法定計(jì)量單位鑒定合格，并在有效使用期內(nèi)使用。

4.3 接地電阻測(cè)試儀的接地引線和其它導(dǎo)線應(yīng)避開(kāi)高低供電線路；且應(yīng)垂直電網(wǎng)，避免平行布置，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)帶電檢測(cè)時(shí)，查明帶電原因后實(shí)施檢測(cè)，以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

4.4 接地電阻檢測(cè)之前，首先要識(shí)別接地系統(tǒng)的類(lèi)型，根據(jù)不同的接地類(lèi)型，采用不同的測(cè)試方法和檢測(cè)儀器設(shè)備。

4.5 正確使用接地電阻測(cè)試儀，連接電壓輔助電極線和電流輔助電極線，按下開(kāi)關(guān)，燈亮，說(shuō)明電路導(dǎo)通；否者，需檢查連接線是否良好和接地棒周?chē)鷮?dǎo)電是否良好。

4.6電壓輔助電極和電流輔助電極與接地極之間的應(yīng)保持一定的距離，且電壓輔助電極測(cè)試線和電流輔助電極測(cè)試線不要相互纏繞在一起，避免互相干擾。

5電力部門(mén)大地網(wǎng)接地電阻檢測(cè)注意事項(xiàng)

5.1測(cè)試線的選擇：在大地網(wǎng)的測(cè)試中，測(cè)試線的選擇非常關(guān)鍵。測(cè)試線越粗，測(cè)試時(shí)電流損耗越小，測(cè)量時(shí)接地電阻越接近實(shí)際值，一般選擇測(cè)試線要大于1.8mm2的BVR銅線。電流線的長(zhǎng)度應(yīng)為大地網(wǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度的3至5倍，電壓測(cè)量線為電流測(cè)量線的0.618倍。

5.2 測(cè)試時(shí)應(yīng)避開(kāi)高電壓，以減少?gòu)?qiáng)電流對(duì)測(cè)試精度的影響。

5.3 測(cè)試位置的選擇也非常關(guān)鍵，一般選擇大地網(wǎng)的中心部位，精度高，誤差也較小。檢測(cè)時(shí)電流線與電壓線擺動(dòng)5°，比較接地電阻的值。

6 總結(jié)

篇7

關(guān)鍵詞：接地裝置；接地電阻；電氣參數(shù)；綜合評(píng)價(jià)

前言

接地裝置是確保電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠和安全運(yùn)行的主要保護(hù)之一，按照GB50150－2006《電氣設(shè)備交接及安裝規(guī)程》和DL/T596－1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》以及中國(guó)南方電網(wǎng)公司Q/CSG 1 0007-2004《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的要求，對(duì)接地裝置有定期或必要時(shí)測(cè)量接地電阻的項(xiàng)目，對(duì)新投運(yùn)或改造后的接地裝置還有測(cè)量地電位分布，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行接觸電壓和跨步電壓的檢測(cè)。國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，變電所接地電阻值低，并不能保證安全。為了解決以上所存在的問(wèn)題，我局采用了變電站接地網(wǎng)綜合評(píng)估測(cè)試系統(tǒng)小電流(5A～10A)測(cè)試方法。它通過(guò)對(duì)接地網(wǎng)的主要電氣參數(shù)（接地電阻、地表電位分布、接地體導(dǎo)通測(cè)試、接觸電壓和跨步電壓、土壤電阻率）進(jìn)行測(cè)量，最后對(duì)地網(wǎng)進(jìn)行綜合的安全評(píng)價(jià)，是否存在故障及缺陷。

1、接地網(wǎng)綜合測(cè)試系統(tǒng)功能特點(diǎn)及測(cè)量原理

1.1、異頻法小電流測(cè)量接地電阻

在傳統(tǒng)的地網(wǎng)測(cè)試工作中，一般都需要注入很大的電流信號(hào)，才能夠保證在測(cè)試工程中將變電站工頻信號(hào)的干擾因素降低到最小，使得系統(tǒng)測(cè)試的電流和電壓值達(dá)到一個(gè)可靠和穩(wěn)定的情況，從而保證現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。然而在戶外條件下要將系統(tǒng)注入的信號(hào)提高，并不是容易做到的，隨著地網(wǎng)面積的增加和變電站電壓等級(jí)的增加，對(duì)于注入的測(cè)試信號(hào)的要求也相應(yīng)的增加，因此在一些大的變電站要用傳統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)地網(wǎng)的測(cè)試，往往需要比較大的升流源以及相關(guān)的安全措施的保證，否則，這種方法測(cè)試出來(lái)的數(shù)值就與實(shí)際的情況有很大的偏差或者由于現(xiàn)場(chǎng)的安全問(wèn)題引起一些不必要的問(wèn)題。

異頻法小電流測(cè)量技術(shù)就是針對(duì)上面的幾點(diǎn)問(wèn)題提出而生產(chǎn)的。它可以人為的改變?cè)O(shè)備注入地網(wǎng)的信號(hào)頻率，從而避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)工頻信號(hào)對(duì)于測(cè)試信號(hào)的干擾，達(dá)到給地網(wǎng)注入小電流即可進(jìn)行地網(wǎng)接地電阻測(cè)試的目的。這套技術(shù)的使用，使得在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的安全和方便性方面有了很大的提高。

1.2、土壤電阻率測(cè)量技術(shù)

對(duì)土壤電阻率測(cè)試數(shù)據(jù)的分析卻可能是多樣的，在遇到有多種土壤電阻率的土壤時(shí)情況更是如此，多種土壤電阻率引起額外的復(fù)雜性是通?，F(xiàn)象，而在深度增加時(shí)土壤電阻率不變化也是很少有的現(xiàn)象土壤電阻率不僅隨土壤的類(lèi)型變化，且隨溫度、濕度、含鹽量和土壤的緊密程度而變化。測(cè)量方法主要有：深度變化法（三點(diǎn)法）、等距法（四點(diǎn)法）。我們系統(tǒng)采用的是等距法，因?yàn)榉治鰷y(cè)試結(jié)果相對(duì)容易及準(zhǔn)確，操作方法簡(jiǎn)便。

四點(diǎn)法土壤電阻率測(cè)量――要對(duì)大體積未翻動(dòng)過(guò)的土壤進(jìn)行土壤電阻率的測(cè)量，最準(zhǔn)確的方法是四點(diǎn)法：將小電極埋入被測(cè)土壤呈一字排列的四個(gè)小洞中埋入深度均為直線間隔均為測(cè)試電流流入外側(cè)兩電 而內(nèi)側(cè)兩電極間的電位差可用電位差計(jì)或高阻電壓表測(cè)量即為用表示的電阻。

2.3、導(dǎo)通、接觸電壓、地表電位分布及跨步電壓測(cè)量技術(shù)

接地系統(tǒng)中的接地樁、柱的電流導(dǎo)通有效性是另一個(gè)測(cè)量要點(diǎn)。由于變電站的接地系統(tǒng)占地廣，涉及組件多，各種設(shè)備、線路均會(huì)發(fā)生對(duì)地耦合現(xiàn)象，因此，電流可能會(huì)沿不同途徑流入地極。應(yīng)用小電流測(cè)試系統(tǒng)可精確測(cè)量電流流過(guò)各接地柱（樁）的比率和電流在接地系統(tǒng)中的分布狀況，并通過(guò)電流信號(hào)的相位變換測(cè)量得出接地系統(tǒng)阻抗和線路對(duì)地或不同部件之間耦合狀態(tài)及接地柱的導(dǎo)通能力的結(jié)論。

接地系統(tǒng)破損狀況的查尋----通過(guò)測(cè)量接地系統(tǒng)電壓分布曲線，從電壓曲線的階躍點(diǎn)可以準(zhǔn)確查尋出破損點(diǎn)（或者腐蝕點(diǎn)），避免盲目開(kāi)挖，節(jié)約很多的人力和物力。

電壓、電流分布情況測(cè)量----通過(guò)測(cè)量不同的點(diǎn)，可以描繪出電壓、電流曲線分布圖

接觸電壓--地的金屬結(jié)構(gòu)和地面上相隔一定距離處一點(diǎn)間的電位差 此距離通常等于最大的水平伸臂距離約為1m

跨步電壓--地面一步距離的兩點(diǎn)間的電位差 此距離取最大電位梯度方向上的1m長(zhǎng)度。

3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及測(cè)試結(jié)果故障分析

案例

我局修試所人員于2009年04月07日利用綜合地網(wǎng)測(cè)量系統(tǒng)并在中試所人員的配合下，對(duì)我局所管轄的110kV勐海變電站地網(wǎng)電阻進(jìn)行了測(cè)試，取得了良好的測(cè)試效果，下面將具體的測(cè)試步驟以及詳細(xì)信息進(jìn)行整理：

、變電站概況：

110kV勐海變電站位于西雙版納州勐海縣，于1999年投入運(yùn)行，主變?nèi)萘繛?1.5MVA，電壓等級(jí)為110/35/10kV。

測(cè)試環(huán)境

運(yùn)行單位：110kV勐海變

試驗(yàn)日期：2009.4.7天氣情況：晴相對(duì)濕度：50%

環(huán)境溫度：28℃ 土壤情況：相對(duì)干燥

電流線長(zhǎng)度：L＝500m 電流注入點(diǎn)：#1主變接地引下線

接地電阻測(cè)試：

測(cè)點(diǎn) 電壓極距離S（m） 頻率f(Hz) 注入電流I（A） 測(cè)量電壓U（V） 測(cè)試值Zx（Ω） 換算后Zx（Ω） 變化率（Zx%）

1 400 54 6 5.59 0.930 0.952 ――

46 5.58 0.920

2 350 54 6 4.79 0.798 0.7955 19.67

46 4.76 0.793

3 300 54 6 4.50 0.750 0.749 6.21

46 4.48 0.749

4 250 54 6 3.72 0.607 0.605 23.80

46 3.70 0.603

土壤電阻率測(cè)試

通過(guò)測(cè)試接地電阻為0.749Ω，超出設(shè)計(jì)值小于0.5Ω。為了確定改造方案，用等距4點(diǎn)法對(duì)變電站周邊土壤電阻率進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)點(diǎn)一：變電站側(cè)面圍墻外側(cè)

a=5m, R=8.7Ω，ρ1=2 Ra=28.7 5=273.18；ρ=Ψρ1=1.3 273.18=355.134Ω•m；

a-電極距離 R-接地阻抗ρ1

測(cè)點(diǎn)二：變電站后面圍墻外側(cè)

a=5m, R=4.19Ω，ρ1=2 Ra=24.19 5=131.566；ρ=Ψρ1=1.3 131.566=171.04Ω•m；

以上數(shù)據(jù)經(jīng)分析，變電站所處位置土壤電阻率分布不均勻,垂直大門(mén)方向土壤電阻率稍低, 為ρ=Ψρ1=1.3 131.566=171.04Ω•m；而平行于變電站大門(mén)側(cè)土壤電阻率比較高,達(dá)到ρ=Ψρ1=1.3 273.18=355.134Ω•m。

曲線1：接地電阻隨接地極深度增加而降低，可以通過(guò)深埋接地極降低接地電阻；

曲線2：深埋或淺埋均效果不佳；

曲線3：接地電阻不隨深度增加而降低，可以增加條帶型地極或地網(wǎng)降低接地電阻。

通過(guò)測(cè)試不同電極距離下的土壤電阻率；測(cè)試的數(shù)據(jù)與曲線①吻合，土壤電阻率隨著深度增加而降低，可以采用深埋接地極的方法降低接地電阻。

結(jié)論

本次測(cè)試以#1主變接地引下線為電流注入點(diǎn)，選擇等距相鄰兩點(diǎn)變化率最小處的電阻值為地網(wǎng)接地電阻實(shí)測(cè)值,以DL475-2006《接地裝置工頻特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則》為依據(jù)。對(duì)照測(cè)試數(shù)據(jù)，110kV勐海變主接地網(wǎng)接地阻抗值為0.749Ω。

本次測(cè)試值0.749Ω與變電站設(shè)計(jì)值(設(shè)計(jì)值小于0.5Ω)有差異，鑒于110kV勐海變于今年大修檢測(cè)期間已多次對(duì)主地網(wǎng)檢測(cè)及連通性測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果與本次測(cè)試值差異不大，地網(wǎng)連通性測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)異常。且主地網(wǎng)開(kāi)挖檢查并無(wú)腐蝕痕跡。為保障系統(tǒng)及變電站設(shè)備安全運(yùn)行，提出改造方案對(duì)110kV勐海變主地網(wǎng)進(jìn)行改造。

4、故障整改與消缺處理

案例

針對(duì)110kV勐海變電站地網(wǎng)電阻過(guò)大的問(wèn)題，我們通過(guò)多次不同的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試值也都與此次測(cè)試的0.749Ω (設(shè)計(jì)值小于0.5Ω)比較相近，但都屬于超標(biāo)狀態(tài)，鑒于110kV勐海變于今年大修檢測(cè)期間已多次對(duì)主地網(wǎng)檢測(cè)及連通性測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果與本次測(cè)試值差異不大，地網(wǎng)連通性測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)異常。且主地網(wǎng)開(kāi)挖檢查并無(wú)腐蝕痕跡。參照DL/T621―1997《交流電氣裝置的接地》之6.1.3條的規(guī)定,綜合110kV勐海變周邊自然環(huán)境及人文環(huán)境，無(wú)法采用敷設(shè)引外接地極和敷設(shè)水下接地網(wǎng)的方法。因此，110kV勐海變可采用深井式、深鉆式接地極的方法降低主接地網(wǎng)工頻接地電阻值；同時(shí)考慮到110kV勐海變投運(yùn)未達(dá)5年，主網(wǎng)接地電阻實(shí)測(cè)值為0.749Ω，與設(shè)計(jì)值0.5Ω的要求相差較遠(yuǎn)，單一采用深井法降低主地網(wǎng)工頻接地電阻值工程量較大，成本較高，且難以達(dá)到預(yù)期效果。因此，考慮采用深井式、深鉆式接地極與填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑相結(jié)合的方法對(duì)變電站主地網(wǎng)進(jìn)行綜合改造。

5、總結(jié)：

通過(guò)變電站地網(wǎng)綜合測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站接地網(wǎng)的小信號(hào)測(cè)試，并且取得了比較明顯的效果。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)地網(wǎng)的接地電阻、土壤電阻率、地表電位分布、接觸電壓、跨步電壓、地網(wǎng)接地引下線的導(dǎo)通性進(jìn)行有效地測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型地網(wǎng)的綜合評(píng)估。在綜合系統(tǒng)的長(zhǎng)期使用中，使工作人員對(duì)該系統(tǒng)及其測(cè)量方法有了更加全面的認(rèn)識(shí)和了解。同時(shí),通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)試方法及現(xiàn)場(chǎng)使用,表明此測(cè)量系統(tǒng)功能正常，使用狀況良好。利用綜合測(cè)試系統(tǒng)能夠非常方便、迅速而又準(zhǔn)確地測(cè)量出大型地網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù),為全面地評(píng)估地網(wǎng)的運(yùn)行狀況提供有效的技術(shù)依據(jù)。在往后的工作中，我們還將更好的使用該測(cè)試方法，使得能夠真正的服務(wù)于電網(wǎng)生產(chǎn)事業(yè)。

參考文獻(xiàn)

［1］何金良. 現(xiàn)代電力系統(tǒng)接地技術(shù)［R］. 清華大學(xué)電極工程與應(yīng)用電子系技術(shù)報(bào)告, 2002.6

［2］中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn): 電氣試驗(yàn)設(shè)備交接標(biāo)準(zhǔn)(GB50150－2006)［S］.

篇8

[關(guān)鍵詞]接觸網(wǎng)；降低接地電阻；耐雷水平

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）09-0360-02

引言

目前接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)多采用集中接地方式，接地點(diǎn)數(shù)量較少，接地電阻較大是接觸網(wǎng)耐雷水平偏低，致使支柱遭雷擊燒傷及絕緣子擊破的主要原因。當(dāng)接觸網(wǎng)的支柱形式、尺寸與絕緣子形式和數(shù)量確定后，影響接觸網(wǎng)反擊防雷水平的主要因素則是集中接地電阻的阻值，降低接地電阻可以有效提高避雷器及避雷線等防雷設(shè)備的耐雷水平。

一、雷電反擊

雷擊支柱頂作用于接觸網(wǎng)雷電反擊過(guò)電壓，不僅有雷電流通過(guò)支柱并在支柱頂產(chǎn)生電位，同時(shí)空氣中迅速變化的電磁場(chǎng)還在導(dǎo)線上感應(yīng)電壓。雷擊桿塔時(shí)，雷電流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來(lái)表征。雷擊桿塔時(shí)桿頂電位迅速提高，其電位值為

Ut=iRd+L×di/dt

式中i―――雷電流；

Rd―――沖擊接地電阻；

L×di/dt―――暫態(tài)分量。

當(dāng)桿頂電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過(guò)絕緣子串50%的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由桿頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。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(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強(qiáng)度和桿體的沖擊接地電阻。一般來(lái)說(shuō)，線路的50%放電電壓是一定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)。雷電反擊情況較為復(fù)雜，主要看支柱接地狀況，支柱接地狀況好則對(duì)設(shè)備絕緣的危害小。

二、防止雷電反擊的技術(shù)措施

1、采用氧化鋅避雷器降低其接地電阻

氧化鋅避雷器就是一種過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備，用來(lái)保護(hù)接觸網(wǎng)或變電所等供電設(shè)備，免遭雷電產(chǎn)生的大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的危害。避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)且位于電源側(cè)，其放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備的絕緣電壓；沿線路侵入的過(guò)電壓將首先使避雷器擊穿并對(duì)地放電，從而保護(hù)其后面設(shè)備的絕緣，避免了變電所內(nèi)斷路器跳閘。當(dāng)過(guò)電壓對(duì)地瞬間放電后，避雷器迅速恢復(fù)對(duì)地的絕緣。避雷器接地電阻應(yīng)足夠小，一般不超過(guò)10？，否則，避雷器動(dòng)作時(shí)接地電阻上的電壓降與避雷器的殘壓B加，將導(dǎo)致避雷器保護(hù)水平下降，使得避雷器保護(hù)作用失效，可能造成接觸網(wǎng)絕緣擊穿并造成永久性接地。

2、降低架空地線接地電阻

防止雷電反擊的主要技術(shù)措施是降低接觸網(wǎng)支柱的接地電阻，但對(duì)每個(gè)支柱做接地極顯然不現(xiàn)實(shí)，為此將接觸網(wǎng)鋼柱安裝結(jié)構(gòu)中的架空地線兼作架空避雷線，通過(guò)將架空地線與接地極良好的聯(lián)通，如果雷電來(lái)時(shí)，接觸網(wǎng)在避雷線的保護(hù)區(qū)內(nèi)，雷電直接通過(guò)避雷線至接地極再回到大地，形成對(duì)地放電回路，相當(dāng)于降低了接觸網(wǎng)支柱的接地電阻，可以有效地防止雷電反擊對(duì)接觸網(wǎng)的侵害。若接地極接地電阻因外界變化增大、大于10Ω時(shí)，強(qiáng)大的雷電電流則會(huì)對(duì)鋼柱進(jìn)行較大的放電，將對(duì)支柱上絕緣子、支柱及基礎(chǔ)本身造成極大損害。

三、接地電阻仿真結(jié)果分析

1、雷擊支柱時(shí)，耐雷水平隨接地電阻的變化如表1所示。

由表1可以看出，接觸網(wǎng)耐雷水平隨接地電阻的增加而下降，即在土壤電阻率高的區(qū)域，接觸網(wǎng)耐雷水平低；在接地電阻為30Ω、土壤電阻率大于900Ω？m時(shí)，接觸網(wǎng)耐雷水平比在10Ω時(shí)下降了84%，因此在土壤電阻率高的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)雷電防護(hù)。

四、土壤電阻率

土壤電阻率是決定接地電阻的主要因素，由于土壤類(lèi)型及土壤中含水量的不同等，土壤電阻率的變化范圍很大，表2給出了各種土壤和水的電阻率的參考值。由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，同一種土壤在不同的地點(diǎn)會(huì)有不同的電阻率，所以土壤電阻率的確定主要靠實(shí)測(cè)。

五、降低接地電阻措施

1、采用YF系列低電阻接地模塊：低電阻接地模塊是一種以導(dǎo)電非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性好的非金屬材料、電解質(zhì)、吸濕劑和防腐金屬電極組成。通常的地網(wǎng)建設(shè)多以金屬導(dǎo)體，如角鋼、圓鋼、鋼管、銅棒、銅網(wǎng)等為主，其缺點(diǎn)是用材多、耗資大、施工復(fù)雜、壽命短、穩(wěn)定性差，在高電阻率土壤區(qū)使用很難達(dá)到預(yù)期效果。而這種低電阻接地模塊則用料少、耗資少、施工大大簡(jiǎn)化，而且壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好，特別適合于高電阻率土壤地區(qū)使用，如接地點(diǎn)周?chē)鸀樯笆驇r地層，可用它來(lái)解決接地工程施工中的難題。

2、使用接地降阻劑：降阻劑是具有良好導(dǎo)電性能的非金屬?gòu)?fù)合材料，電阻率R=0.45，降阻率在60―90%之間（土壤電阻率高，降阻越明顯），它能有效的降低接地裝置接觸電阻，并能延緩活性氯離子對(duì)金屬接地極腐蝕（PH值為8）理論有效期達(dá)30年以上。

3、特殊區(qū)段增加避雷器：（1）土壤電阻率高且降低接地電阻困難的區(qū)段在相應(yīng)的支柱上安裝避雷器。（2）在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈、落雷概率比較大的地勢(shì)較高區(qū)段相應(yīng)接觸網(wǎng)支柱上增加避雷器。其沖擊放電電壓必須低于接觸網(wǎng)絕緣或電力機(jī)車(chē)保護(hù)電器的沖擊放電電壓，才可防止避雷器保護(hù)范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)絕緣閃絡(luò)或電力機(jī)車(chē)車(chē)頂保護(hù)電器動(dòng)作。

六、結(jié)論

防雷設(shè)備的接地裝置是用來(lái)向大地引泄雷電流的，降低其接地電阻可以提高耐雷水平。應(yīng)每年進(jìn)行一次接地電阻測(cè)試，要求阻值不大于10Ω；設(shè)備耐雷水平的提高能夠?qū)β每腿松戆踩⒃O(shè)備安全使用等起到極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉繼.電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)[M].北京：電力工業(yè)出版社，1992.

篇9

接地的實(shí)質(zhì)是控制變電所發(fā)生接地短路時(shí)，故障點(diǎn)地電位的升高，因?yàn)榻拥刂饕菫榱嗽O(shè)備及人身的安全，起作用的是電位而不是電阻，接地電阻是衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數(shù)。接地電阻，《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)接地電阻值有具體的規(guī)定，一般不大于0.5Ω。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上極不合理時(shí)，大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5Ω，但應(yīng)采取措施，如防止高電位外引采取的電位隔離措施，驗(yàn)算接觸電勢(shì)，跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過(guò)2000V進(jìn)行控制，其次以接地電阻不大于0.5Ω和5Ω進(jìn)行要求。因地層土壤特性在各層具有不同的特性，電阻率可能沿不同路徑變化。當(dāng)計(jì)算時(shí)選取的土壤電阻率合適，計(jì)算結(jié)果才能反映接地網(wǎng)的情況。我國(guó)是用四管法測(cè)量，取10米內(nèi)的土壤電阻率的平均值。實(shí)際工作中對(duì)土壤電阻率的測(cè)量不夠重視，往往是現(xiàn)場(chǎng)觀察一下，直接從規(guī)程中選取一個(gè)參考值進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，有時(shí)進(jìn)行測(cè)量也是測(cè)取場(chǎng)地平整前的表層土壤電阻率，不能反映該地區(qū)的實(shí)際情況。這個(gè)工作是接地裝置的前期工作，必須充分注意做好。

2接地網(wǎng)設(shè)計(jì)問(wèn)題

接地網(wǎng)作為變電所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視，往往只注意最后的接地電阻的測(cè)量結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴(kuò)大問(wèn)題屢有發(fā)生。因此，接地問(wèn)題越來(lái)越受到重視。變電所地網(wǎng)因其在安全中的重要地位，一次性建設(shè)、維護(hù)困難等特點(diǎn)在受到重視。其問(wèn)題可以歸納為以下幾點(diǎn)：一、土壤電阻率的測(cè)量工程土壤電阻率的測(cè)量是工程接地設(shè)計(jì)重要的第一手資料，由于受到測(cè)量設(shè)備、方法等條件的限制，土壤電阻率的測(cè)量往往不夠準(zhǔn)確。我省地處青藏高原東部，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變電所占地雖然不大，但多為不均勻地質(zhì)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在的實(shí)測(cè)，往往只取3～4個(gè)測(cè)點(diǎn)，過(guò)于簡(jiǎn)單。二、長(zhǎng)孔地網(wǎng)均壓線與主網(wǎng)連接薄弱，均壓線距離較長(zhǎng)，發(fā)生接地故障時(shí)，沿均壓線電壓降較大，易造成二次控制電纜和設(shè)備損壞。當(dāng)某一條均壓線斷開(kāi)時(shí)，均壓帶的分流作用明顯降低，而方孔地網(wǎng)的均壓帶縱橫交錯(cuò)，當(dāng)某條均壓線斷開(kāi)時(shí)，對(duì)地網(wǎng)的分流效果影響不大。三、關(guān)于變電站內(nèi)一次線對(duì)二次線的影響問(wèn)題隨著系統(tǒng)容量的增大及系統(tǒng)短路水平的提高，變電站內(nèi)一次線對(duì)二次線的影響問(wèn)題越來(lái)越突出。系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，強(qiáng)大的人地電流經(jīng)地網(wǎng)向地中流散，在接地網(wǎng)上將產(chǎn)生強(qiáng)大的電位升，使接地網(wǎng)上的二次設(shè)備和二次電纜呈現(xiàn)很高的電位，很可能造成二次電纜或二次絕緣的擊穿或燒毀，這就是反擊事故；人地電流可能經(jīng)電纜的外皮向地中擴(kuò)散，纜皮溫度升高使其絕緣加速老化甚至燃燒，這兩種情54•況均能引起高電位引入主控制室，使控制保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)作。同時(shí)人地短路電流在地網(wǎng)中流散時(shí)，會(huì)在電纜芯線上產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，嚴(yán)重影響到二次電纜的正常工作。四、國(guó)外接地裝置都使用銅材，而且截面積較大。例如某電廠主變壓器區(qū)域（比利時(shí)設(shè)備），在主變壓器周?chē)荰J-150裸銅絞線；跨越主變壓器基礎(chǔ)，埋在混凝土中的是TJ-185裸銅絞線。我們?cè)O(shè)計(jì)的升壓站等，全廠接地裝置是鋼材。這就有一個(gè)鋼材被腐蝕而截面積被減少的問(wèn)題。有兩個(gè)問(wèn)題需要討論：一是接地裝置的服務(wù)年限；二是腐蝕速度，以及采取的相應(yīng)防腐措施。從廣東省中試所“接地網(wǎng)腐蝕調(diào)查情況”看，運(yùn)行10年及以上的130個(gè)35～220千伏變電所的接地裝置的挖土檢查，有61個(gè)接地網(wǎng)有不同程度的腐蝕，占46.92??.腐蝕速度為0.1～0.4?M年。在同一個(gè)變電所接地網(wǎng)內(nèi)，園鋼腐蝕的較扁鋼快3～4倍。接地網(wǎng)的服務(wù)年限如何確定，眾說(shuō)不一。

我們考慮，在設(shè)計(jì)變電所、發(fā)電廠升壓站時(shí)，是根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)的。10年以后，電力系統(tǒng)發(fā)展的大了，主要設(shè)備技術(shù)性能不能滿足要求了，就進(jìn)行更新?lián)Q代。接地網(wǎng)設(shè)計(jì)也按同一原則設(shè)計(jì)是比較合理的。五、在發(fā)生接地故障時(shí)，地面上可能出現(xiàn)很高的電位梯度，會(huì)給運(yùn)行人員和設(shè)備帶來(lái)危險(xiǎn)；在土壤電阻率很高的情況下，要使接地電阻滿足<0．5n的規(guī)定非常困難，即使?jié)M足此規(guī)定，也不可能排除危險(xiǎn)，但是只要設(shè)計(jì)合理，也完全能夠達(dá)到安全的目的。要考慮電位梯度帶來(lái)的危險(xiǎn)，就不可避免地要對(duì)地網(wǎng)上土壤表層的電位分布進(jìn)行計(jì)算，以往對(duì)于等間距布置均壓導(dǎo)體的矩形地網(wǎng)，均采用簡(jiǎn)化的計(jì)算公式或者經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算次邊角網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電壓。但要計(jì)算地網(wǎng)上土壤表面任何一點(diǎn)的電位，特別是對(duì)于復(fù)雜形狀的地網(wǎng)，這些公式還不太完善。

3關(guān)于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

目前國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)關(guān)、大專(zhuān)院校從國(guó)外引進(jìn)一些有關(guān)接地網(wǎng)計(jì)算的程序，其中的土壤電阻率的計(jì)算也是采取這種方法。接地線的熱穩(wěn)定截面積計(jì)算中，短路電流持續(xù)時(shí)間的取值。單相短路電流持續(xù)時(shí)間的取值，直接關(guān)系到最大接觸電壓、跨步電壓的允許值，關(guān)系到接地線截面積的選擇。這個(gè)時(shí)間的取值方法各異：電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，短路的等效持續(xù)時(shí)間按主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間確定，這是考慮到主保護(hù)失靈而又遇到系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最不利的短路點(diǎn)我們位置等各種最不利情況同時(shí)出現(xiàn)的概率不高而確定的；另一種意見(jiàn)是計(jì)入主保護(hù)失靈，加上后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，重合閘斷電時(shí)間。通常在計(jì)算中取1秒。我們考慮，應(yīng)按實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況，取主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加后備動(dòng)作時(shí)間及斷路器分閘時(shí)間，再為繼電保護(hù)裝置及斷路器動(dòng)作的可靠性留出一定的裕度。另外，主變壓器中性點(diǎn)接地線被燒斷的事故，這個(gè)問(wèn)題引起我們的充分重視。中性點(diǎn)接地引下線被燒斷的原因，主要是選擇導(dǎo)線截面時(shí)考慮到中性點(diǎn)處的特點(diǎn)不足，不能滿足熱穩(wěn)定的要求。在主變壓器中性點(diǎn)處，由于單相短路電流的高度集中及繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的差異，往往造成主變壓器中性點(diǎn)處的接地引下線穩(wěn)定截面不夠而被燒斷。我們認(rèn)為，在選擇主變壓器中性點(diǎn)接地引下線時(shí)，校驗(yàn)接地引下線用的短路等效持續(xù)時(shí)間取2秒；主變壓器中性點(diǎn)接地引下線不應(yīng)利用鋼支架、電纜穿管的鋼體等作接地線用（即暗接地引下線），而應(yīng)敷設(shè)獨(dú)立的明接地引下線；主變壓區(qū)域的接地網(wǎng)應(yīng)相應(yīng)加強(qiáng)。值得一提的是，架空地線系統(tǒng)的影響對(duì)于有效接地系統(tǒng)110kV以上變電所，線路架空地線都直接與變電站內(nèi)出線架構(gòu)相連。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，很大一部分短路電流經(jīng)架空地線系統(tǒng)分流，因此，在計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮該部分分流作用，發(fā)生接地故障時(shí)，總的短路電流是一定的，只要增大架空地線的分流電流，就可減小入地短路電流，因此，降低架空地線的阻抗也是安全接地設(shè)計(jì)重要的一個(gè)分支。架空地線采用良導(dǎo)體，正確利用架空地線系統(tǒng)分流，將使地網(wǎng)的設(shè)計(jì)條件更為有利。

篇10

關(guān)鍵詞：高速公路 防雷裝置檢測(cè) 誤區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（b）-0035-02

Analysis of Common Errors in the Detection of Lightning Protection Devices for Expressway Mechanical and Electrical Facilities

Li Peng

（Henan Provincial Lightning Protection Center，Zhengzhou He'nan，450003，China）

Abstract：With the continuous expansion of the scale of highway construction， the increasing use of precision instruments， the impact of lightning on the highway facilities.Through the research， the re

雷是發(fā)生于大氣中的一種瞬時(shí)高電壓、大電流、強(qiáng)電磁輻射的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。雷電災(zāi)害有兩類(lèi)：一類(lèi)為直接雷擊災(zāi)害；另一類(lèi)為感應(yīng)雷擊災(zāi)害。前者會(huì)直接擊死、擊傷人畜、擊壞輸電線、建筑物，甚至引發(fā)火災(zāi)；后者悄悄發(fā)生，不易察覺(jué)，主要以電磁感應(yīng)和過(guò)電壓波的形式對(duì)微電子設(shè)備構(gòu)成危害。兩種形式的雷擊盡管表現(xiàn)形式不同，但對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)均構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。

隨著防雷裝置使用年限的累積，加之防雷裝置多為露天裝設(shè)、易受雨雪侵蝕銹蝕，導(dǎo)致性能下降甚至失效，因此對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)施定期進(jìn)行性能檢測(cè)，對(duì)于科學(xué)掌握防雷裝置性能狀態(tài)，針對(duì)性進(jìn)行科學(xué)維護(hù)，保障高速公路機(jī)電設(shè)施雷電安全具有重要意義。在實(shí)際操作過(guò)程中，由于高速公路點(diǎn)多線長(zhǎng)，機(jī)電設(shè)施裝設(shè)環(huán)境復(fù)雜，加之供電、通訊系統(tǒng)種類(lèi)多，對(duì)防雷裝置性能需求不統(tǒng)一，對(duì)機(jī)電設(shè)施防雷裝置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作在儀器使用、測(cè)試部位選取和測(cè)試結(jié)論記錄等方面存在較多誤區(qū)。通過(guò)對(duì)這些誤區(qū)的分析和應(yīng)對(duì)，可以使檢測(cè)工作做到更加科學(xué)、有效，更加真實(shí)的反映高速公路機(jī)電設(shè)施防雷裝置的性能狀態(tài)，以及更針對(duì)性地提出維護(hù)保養(yǎng)以及整改的建議。

1 檢測(cè)儀器使用的誤區(qū)分析

目前，對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)施防雷裝置檢測(cè)使用的儀器主要包括工頻接地電阻測(cè)試儀[2]、毫歐表、壓敏電壓測(cè)試儀、電磁屏蔽測(cè)試儀、等電位測(cè)試儀、土壤電阻率測(cè)試儀[2]、靜電電壓表、萬(wàn)用表。其中，工頻接地電阻測(cè)試儀、土壤電阻率測(cè)試儀和等電位測(cè)試儀在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生誤區(qū)。

1.1 工頻接地電阻測(cè)試儀使用誤區(qū)

接地極位置選擇錯(cuò)誤。在高速公路收費(fèi)區(qū)檢測(cè)過(guò)程中，工頻接地電阻測(cè)試儀接地極安放位置附近有供配電設(shè)備、地下埋有大尺寸金屬物或與被測(cè)設(shè)備接地位置重合。此類(lèi)誤區(qū)導(dǎo)致測(cè)試儀表測(cè)試結(jié)論顯示值波動(dòng)、測(cè)試值較實(shí)際值偏小。

測(cè)試延長(zhǎng)線選擇錯(cuò)誤。由于高速公路機(jī)電設(shè)施往往沿高速公路路線敷設(shè)，在檢測(cè)過(guò)程中需要使用延長(zhǎng)測(cè)試線的方法，避免反復(fù)移動(dòng)測(cè)試儀表，造成測(cè)試值失準(zhǔn)。但在選擇延長(zhǎng)線的過(guò)程中，檢測(cè)人員往往不注意測(cè)試儀表對(duì)線徑、線材和線阻的要求，盲目選擇粗、長(zhǎng)、硬的線材來(lái)做測(cè)試延長(zhǎng)線，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失準(zhǔn)。

1.2 土壤電阻率測(cè)試儀使用誤區(qū)

常用的土壤電阻率測(cè)試儀采用四極法測(cè)量土壤電阻率：選取四個(gè)接地電極按直線排列，則根據(jù)極間距離及測(cè)試儀讀數(shù)即可直接求得土壤電阻率[3]。由于高速公路機(jī)電設(shè)施敷設(shè)多為周邊空曠且露天的環(huán)境，受雷電直接侵襲和雷擊電磁脈沖侵襲概率較大，因此，利用土壤電阻率計(jì)算防雷裝置散流效率尤為重要。

但在土壤電阻率測(cè)試儀使用過(guò)程中，受限于測(cè)試環(huán)境，接地極在沿高速公路線路敷設(shè)時(shí)，往往與地下大尺寸金屬物、管線平行布置，此類(lèi)誤區(qū)導(dǎo)致測(cè)試儀表測(cè)試值較實(shí)際值偏小。

1.3 等電位測(cè)試儀使用誤區(qū)

由于受環(huán)境限制，在缺少土地供工頻接地電阻測(cè)試儀測(cè)量時(shí)，也使用等電位測(cè)試儀測(cè)試接地電阻。在高速公路機(jī)電設(shè)施防雷裝置檢測(cè)過(guò)程中，往往在收費(fèi)區(qū)測(cè)試車(chē)道設(shè)備、相關(guān)機(jī)房設(shè)備時(shí)使用等電位測(cè)試儀。等電位測(cè)試儀的使用誤區(qū)主要集中在測(cè)試基準(zhǔn)點(diǎn)的選取方面，往往在不察覺(jué)的情況下利用帶弱電性的設(shè)備外殼作為測(cè)試基準(zhǔn)點(diǎn)，造成測(cè)試儀表測(cè)試結(jié)論顯示值波動(dòng)。

2 測(cè)試部位選取的誤區(qū)分析

2.1 防直擊雷裝置測(cè)試部位選擇誤區(qū)

高速公路機(jī)電設(shè)施防直擊雷裝置裝設(shè)位置主要包括高桿燈、廣場(chǎng)攝像、自動(dòng)氣象站等，這些設(shè)施在裝設(shè)防直擊雷裝置時(shí)要求各有不同，如自動(dòng)氣象站要求設(shè)置獨(dú)立的引下線和接地裝置，不得利用金屬支撐桿做引下裝置等。但在檢測(cè)過(guò)程中，由于對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不熟悉，檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中容易錯(cuò)誤選擇測(cè)試部位。

2.2 土壤電阻率測(cè)試部位選擇誤區(qū)

高速公路機(jī)電設(shè)施的接地裝置安裝位置大多是回填區(qū)域，由于高速公路的環(huán)境特性，周邊農(nóng)田或林地較多，測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試人員在未掌握接地裝置是否安裝在回填區(qū)域的情況下，容易盲目選擇土壤電阻率低的農(nóng)田或林地進(jìn)行測(cè)試，反而無(wú)法測(cè)得真實(shí)數(shù)據(jù)。

2.3 等電位測(cè)試部位選擇誤區(qū)

在對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)施進(jìn)行等電位測(cè)試時(shí)，測(cè)試基準(zhǔn)點(diǎn)選擇誤區(qū)已做介紹，此外還存在的誤區(qū)包括，測(cè)試目的不同導(dǎo)致選擇測(cè)試部位錯(cuò)誤，例如，需要測(cè)試接地電阻的設(shè)備或需要單獨(dú)接地的設(shè)備（消防控制設(shè)備等），無(wú)法進(jìn)行等電位測(cè)試的情況。

3 測(cè)試結(jié)論記錄使用的誤區(qū)

高速公路機(jī)電設(shè)施防雷裝置檢測(cè)需要在一定的環(huán)境、氣象條件下進(jìn)行，如周?chē)鸁o(wú)大型電磁設(shè)備、無(wú)雨、非凍土等。不同的環(huán)境、氣象條件測(cè)得的數(shù)據(jù)，均需要進(jìn)行修約比較和加權(quán)處理后才能客觀、科學(xué)地顯示真實(shí)數(shù)值，如未進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理而直接使用測(cè)試值作為結(jié)論，往往導(dǎo)致結(jié)論失準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

防雷裝置檢測(cè)工作是一項(xiàng)技術(shù)性、規(guī)范性較強(qiáng)的工作，知識(shí)技術(shù)涉及面廣，工作程序要求嚴(yán)謹(jǐn)，測(cè)試結(jié)論和建議應(yīng)慎重。從技術(shù)方法上講，無(wú)論是國(guó)際俗?、辜覙?biāo)準(zhǔn)還是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有明確規(guī)定。因此，開(kāi)展防雷裝置檢測(cè)工作時(shí)，尤其要結(jié)合項(xiàng)目特性，制定科學(xué)、全面的檢測(cè)方案，查閱有關(guān)設(shè)施設(shè)備的防雷標(biāo)準(zhǔn)和要求，切勿由于主觀失誤造成結(jié)論謬誤。

參考文獻(xiàn)

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