輸配電線路的接地裝置及土壤電阻率和接地電阻的正確測(cè)量.doc

輸配電線路的接地裝置及土壤電阻率和接地電阻的正確測(cè)量中國(guó)電力教育201O年管理論叢與技術(shù)研究?？斉潆娋€路的接地裝置及土壤電阻率和接地電阻的正確測(cè)量劉巖(東北電網(wǎng)有限公司豐滿培訓(xùn)中心,吉林豐滿132108)摘要:電力系統(tǒng)的發(fā)電,輸電,供電最終目的是為用電.高,低壓電力網(wǎng)及終端電氣設(shè)備能否安全運(yùn)行,除了與安全保護(hù)裝置是否完善,設(shè)備制造質(zhì)量及運(yùn)行維護(hù)工作質(zhì)量等有關(guān)外,還取決于接線是否正確合理及正確的接地裝置.同時(shí),輸電設(shè)備及終端用電設(shè)備的接地方式正確與否不僅關(guān)系到人身安全,還關(guān)系到用電設(shè)備的安全并影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行.正確采用安全可靠的各種接地方式,讓接地保護(hù)在電力網(wǎng)中起到作用,是保證電氣安全的重要措施.同時(shí)也滿足了對(duì)電力系統(tǒng)”保證發(fā)電,輸電,供電,用電的安全可靠性”的基本要求.關(guān)鍵詞:輸配電線路;接地裝置;電阻;測(cè)量從電磁場(chǎng)理論得知,在距離單根接地體或接地點(diǎn)20m以外的地方,電位趨近于零,該電位為”零”的地方,稱為電氣上的”地”.也就是說(shuō),當(dāng)運(yùn)行中的電氣設(shè)備或線路發(fā)生接地故障和斷線時(shí),接地電流通過(guò)接地裝置以半球形向大地流散.距接地體越近的地方,由于半球面較小故電阻大,接地電流通過(guò)此處產(chǎn)生的電壓降就越大,電位就越高;相反,距接地體越遠(yuǎn)的地方,電位越低.接地電阻是接地裝置的電阻與接地體的流散電阻之和,因接地裝置本身電阻較小,一般可忽略不計(jì),因此接地電阻主要是指流散電阻,它等于接地裝置對(duì)地電壓與接地電流之比.即U接地/1接地=R接地.接地裝置是接地體和接地線的統(tǒng)稱,接地體是指埋入地下直接與土壤接觸,有一定流散電阻的金屬導(dǎo)體.連接接地體與電氣設(shè)備或構(gòu)件的接地部分的金屬導(dǎo)體稱為接地線(PE線).我們稱接地裝置為輸配電線路的安全保護(hù)裝置.下面本文將闡述如何對(duì)接地裝置進(jìn)行正確的測(cè)量,從而使輸配電線路的接地裝置起到安全保護(hù)作用.一.接地裝置的基本概念1.桿塔與土壤間作良好的電氣連接稱為接地.與土壤直接接觸的金屬體或金屬體組稱為接地體或接地極.連接于接地體與桿塔問(wèn)的金屬導(dǎo)線稱為接地線.接地線與接地體合稱為接地裝置(1)輸電線路接地裝置的作用:主要作用是泄導(dǎo)雷電流,降低桿塔頂部電位,保護(hù)線路絕緣不致?lián)舸╅W絡(luò).(2)輸電線路接地裝置分類及型式接地裝置分為自然接地(包括桿塔基礎(chǔ),拉線等直接與土壤接觸部分)和人工接地體(根據(jù)需要由人工埋設(shè)的裝置);按鋪設(shè)方式不同,分為垂直和水平兩種.高壓輸電線路的接地裝置多為水平鋪設(shè),水平接地又分為環(huán)型接地和放射型接地.也有由于條件需要的混合型接地.(3)接地電阻:故障人地電流在接地體上方產(chǎn)生電壓與故障人地電流之比稱為接地電阻.接地電阻與土壤電阻率及接地裝置型式有密切的關(guān)系.送電線路經(jīng)過(guò)不同的土質(zhì)結(jié)構(gòu)的地區(qū),土壤電阻率也有較大的數(shù)值差異.要根據(jù)不同的土壤電阻率選擇數(shù)量不等,不同型式的接地裝置.2.土壤電阻率及影響土壤電阻率大小的主要因素(1)土壤電阻率(也稱土壤電阻系數(shù)).決定接地電阻的主要因素是土壤電阻,其大小用土壤電阻率來(lái)表示,土壤電阻系數(shù)是以每邊長(zhǎng)1米的正立方體的體積的土壤電阻來(lái)表示.土壤電阻率P的單位是QM.(2)影響土壤電阻率的主要因素.土壤電阻率決定于土壤性質(zhì),含水量,化學(xué)成分,物理性質(zhì)等,是隨著上述條件的變化而變化的.為此在設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)要根據(jù)地質(zhì)情況,考慮季節(jié)影響,選擇其中最J是距球心為x處球面的電流密度;I為接地體流入地中的電流;x為距球心的距離.2.測(cè)量桿塔接地電阻的接線測(cè)量電力線路桿塔接地體接地電阻的結(jié)線如圖2所示.測(cè)量時(shí)可用接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量.電壓極和電流極的布置宜取線路的垂直方向.測(cè)得電阻值應(yīng)符合輸電線路接地裝置的接地電阻允許值.作者簡(jiǎn)介:劉巖,男,東北電網(wǎng)有限公司豐滿培訓(xùn)中心,高級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師.輸配電線路的接地裝置及土壤電阻率和接地電阻的正確測(cè)量.圖1測(cè)量接地電阻的接線圖圖2測(cè)量電力線路桿塔接地體接地電阻的結(jié)線圈注:d一般取接地體長(zhǎng)度L(最長(zhǎng)放射線)的4倍,d取為L(zhǎng)的25N.3.用zc8接地電阻搖表(測(cè)量?jī)x)測(cè)量接地電阻這類型儀表有三端鈕和四端鈕兩種.四端鈕主要是用來(lái)測(cè)量土壤電阻率用.用三極法測(cè)量接地電阻時(shí)將E,I兩端鈕用壓板短接.這種測(cè)量?jī)x主要量件為兩個(gè)框架的電磁式流比計(jì).第一個(gè)框架線圈與電源,被測(cè)接地體和輔助接地體串聯(lián),第二個(gè)框架線圈與串聯(lián)的附加電阻Ra,連接在接地體和接地棒之間,在測(cè)量時(shí)加在第二個(gè)框架回路的電壓,正好與接地體的對(duì)地電壓相等.三點(diǎn)法測(cè)接地電阻必須使基地裝置與桿塔的連接點(diǎn)全部脫離,將放射型接地用導(dǎo)線連通,將zC一8儀表的EI.短接后接到被測(cè)接地極上,將電流極I:用導(dǎo)線連接到D=4L(L為放射接地單根長(zhǎng)度)電壓極接到2.5倍D=2.5L(也相當(dāng)于電流極距離的0.618倍.如果是環(huán)形接地體,也要將接地體與桿塔全部脫離后再與儀表相接,但電流極d.可放到2D位置(D為環(huán)型接地體對(duì)角線長(zhǎng)度)電壓極d可放到0.618d.f=1.236D的位置.這兩極最好放在橫線路方向,兩接地極的人土深度要一致.接線后將儀器放平,檢查檢流計(jì)指針是否位中心線,不在時(shí)要旋動(dòng)調(diào)零按鈕,使指針在中心線上.將倍率標(biāo)度拐向最大倍數(shù),慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)搖把.同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量標(biāo)度盤,使檢流計(jì)指針指示中心線位置,當(dāng)檢流計(jì)接近平衡時(shí)加快發(fā)電機(jī)搖把的轉(zhuǎn)速,使轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘120轉(zhuǎn)以上,并調(diào)整測(cè)量標(biāo)度盤,使檢流計(jì)指針指于中心線上.如這時(shí)候的讀盤數(shù)小于1應(yīng)將倍率轉(zhuǎn)向較小的倍率再重新調(diào)正測(cè)量標(biāo)度盤.將標(biāo)度盤測(cè)得的數(shù)字N乘以倍率,就是被測(cè)接地體的工頻接地電阻.R=KN這就是三極法測(cè)接地電阻的原理及方法.三土壤電阻率的正確測(cè)量對(duì)不同的土壤電阻率的地段,接地電阻允許值是不同的,這個(gè)在前面已經(jīng)論述.在桿塔接地裝置上所測(cè)到的接地電阻值,是否符合設(shè)計(jì)和線路運(yùn)行的要求,關(guān)鍵是由該基土壤電阻率的最大值來(lái)決定的.因此能正確測(cè)出各基桿塔的土壤電阻率比測(cè)接地電阻值更為重要.所以必須學(xué)會(huì)正確測(cè)量土壤電阻率的方法.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是用四根同樣尺寸的接地棒其中兩根組成電流回路,兩根構(gòu)成電壓回路來(lái)測(cè)量的反方法,如圖:2.用三極法測(cè)量土壤電阻率三點(diǎn)法測(cè)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.,三極法是先測(cè)出檢查試極的電阻值R,則土壤電阻率按公式求得P=2R毒R:為Q;d:檢查接地極直徑;L:檢查接地打入地下部分長(zhǎng)度;P:土壤電阻率,單位為Qm.(1)用三極法測(cè)土壤電阻率時(shí),接地體附近的土壤起輸配電線路的接地裝置及土壤電阻率和接地電阻的正確測(cè)量決定性作用,即用這種方法測(cè)得的土壤電阻率在很大程度上只反映接地體附近的土壤電阻率.(2)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)0.5lm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.四.接地電阻值是否合格的判定界限,準(zhǔn)確判定和測(cè)量土壤電阻率是判定所測(cè)接地電阻值是否合格的依據(jù)(1)凡是測(cè)得接地電阻值為10Q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l0Q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P.值乘以季節(jié)系數(shù)后(p=p).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.(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.這個(gè)數(shù)值還要乘以系數(shù)方能得出土壤電阻率可能出現(xiàn)的最大值.(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.對(duì)于放射型接地,由于接地裝置沒(méi)有聯(lián)系并都是一條引線與桿塔相連,則接地引線可以不打開(kāi),逐個(gè)引線測(cè)量,最后將測(cè)得的電阻值用并聯(lián)電路算出.對(duì)鉤式電阻測(cè)量?jī)x鉤環(huán)無(wú)法銜住的接地引線,則必須與桿塔斷開(kāi),然后用連線將接地裝置與桿塔進(jìn)行良好連接后方能用二極法測(cè)量其接地電阻.總之,接地電阻值是否合格由該基的土壤電阻率決定的,只要測(cè)得土壤電阻率在雷雨季節(jié)可能出現(xiàn)的最大值,這個(gè)最大值是不會(huì)變的.應(yīng)將測(cè)定值記入檔案,然后根據(jù)這一數(shù)值的等級(jí)來(lái)判定接地裝置接地電阻是否符合要求.參考文獻(xiàn):【l】黃立新,王俊偉.輸配電線路施工實(shí)訓(xùn)教程M】.北京:中國(guó)電力出版社,2009.【2】韓崇,韓志軍.架空送電線路施工技術(shù)問(wèn)答【M】.北京:中國(guó)電力出版社,2003.3】王清葵.送電線路運(yùn)行和檢修M】.北京:中國(guó)電力出版社,2003.4】單中圻,王清葵.送電線路施工【M】.北京:中國(guó)電力出版社,2003.5送電線路編委會(huì).送電線路【M】.北京:中國(guó)水利水電出版社,2007.(上接第225頁(yè))路雷擊故障有了更加清晰的認(rèn)識(shí),大量的雷擊跳閘故障都是由相對(duì)較小的雷電流引起的.理論分析認(rèn)為,在相對(duì)較小的雷電流狀態(tài)下,避雷線屏蔽失效造成雷電繞擊導(dǎo)線是220kV及以上輸電線路雷擊跳閘的主要原因.因此將繞擊轉(zhuǎn)為反擊從而減少雷擊跳閘故障,是一項(xiàng)有效的防雷措施.先導(dǎo)防繞擊避雷針就是這一思路下的產(chǎn)物,先導(dǎo)防繞擊避雷針是一種能夠在高壓輸電線路的兩條避雷線上,橫擔(dān)安裝的避雷針,可以根據(jù)輸電線路的不同架設(shè)方式,電壓等級(jí)和避雷線之間距離,加長(zhǎng)針桿,可以獲得更大的保護(hù)范圍,屏蔽保護(hù)效果大大提升.采取防繞擊避雷針之后,能夠有效的防止和減少架空輸電線路的雷擊跳閘事故;按照當(dāng)前輸電線路雷擊故障跳閘率0.25次/百公里?年計(jì)算,2000公里輸電線路每年雷擊故障大約為5次,一次故障處理費(fèi)約為10萬(wàn)元,一年可節(jié)省維護(hù)成本50萬(wàn)元左右.同時(shí),安裝防繞擊避雷針后,可以減少故障巡視和處理費(fèi)用.(5)采用絕緣子防雷保護(hù)間隙技術(shù).絕緣子防雷保護(hù)間隙的工作原理:在絕緣予串兩端并聯(lián)一對(duì)金屬電極,構(gòu)成保護(hù)間隙(即招弧角間隙),通常保護(hù)間隙的長(zhǎng)度小于絕緣子串的串長(zhǎng).正常運(yùn)行時(shí),間隙裝置具有均勻工頻電場(chǎng)的作用;架空線路遭受雷擊時(shí),絕緣予串產(chǎn)生很高的雷電過(guò)電壓,但因保護(hù)間隙的雷電沖擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓,故保護(hù)間隙先放電,接續(xù)的工頻電弧在電動(dòng)力和熱應(yīng)力的作用下,通過(guò)并聯(lián)間隙所形成的放電通道,被引至電極端頭,固定在電極端頭上燃燒,并最終借助電動(dòng)力沿電極端頭吹開(kāi)及消散,從而保護(hù)絕緣子免于電弧灼燒.并聯(lián)間隙防雷可以用低投入解決小概率雷擊故障,是對(duì)傳統(tǒng)防雷保護(hù)方式的有效補(bǔ)充.這一方式的核心思想是允許線路有一定的雷擊跳閘率,雖有雷擊閃絡(luò),但重合閘能夠成功.以傳統(tǒng)方式為基礎(chǔ),以間隙防雷為補(bǔ)充,將會(huì)大大豐富我們的防雷手段.四,結(jié)束語(yǔ)影響架空輸電線路雷擊跳閘率的因素很多,有一定的復(fù)雜性,解決線路的雷害問(wèn)題,要從實(shí)際出發(fā),統(tǒng)計(jì)好線路所經(jīng)