大型變電站防雷接地中接地網(wǎng)的重要性10頁

1、大型變電站防雷接地中接地網(wǎng)的重要性白銀川 熊增榮摘要：防雷工程是建設(shè)中施工難度最大也是最重要的一個(gè)分項(xiàng)，由于環(huán)境的不同接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在較大差異。系統(tǒng)的接地工程主要由接地體、連接線組成接地網(wǎng)絡(luò)，其中影響接地效果的幾個(gè)因素有土壤電阻率、接地體的選擇.接地材料的防腐和合理的布劃接地網(wǎng)絡(luò)。關(guān)鍵詞：防雷工程 接地網(wǎng) 接地體 接地網(wǎng)絡(luò) 引言接地網(wǎng)作為變電站交直流設(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)大問題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。變電站接地

2、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)在工程建設(shè)中受到重視。另外，在設(shè)計(jì)及施工時(shí)也不易控制，這也是工程建設(shè)中的難點(diǎn)之一。接地的概念 美國國家電氣法規(guī)NEC第100節(jié)對(duì)“接地”一詞定義如下：電氣回路或設(shè)備與大地，或與代替大地的導(dǎo)體之間的導(dǎo)電的連接,可以是有意的連接,也可以是無意的連接。在配電回路或分支回路里，所有的回路和設(shè)備都通過導(dǎo)電連接來互相連通，從而減少它們之間的電位差，或?qū)㈦娢徊钕拗频阶钚≈?。在上述定義里，術(shù)語“地”是個(gè)關(guān)鍵。接地的主要目的就是保證電氣安全。在電擊防護(hù)和為接地故障電流提供返回電源通路方面接地是很重要的。這兩個(gè)問題都可將回路和地之間加以連接來解決。通常將一接地棒

3、打入地內(nèi)就算與大地相連接了。對(duì)于一個(gè)建筑物的配電系統(tǒng)，可在靠近電源進(jìn)線處打一接地棒來接地。將回路導(dǎo)線與地連接(Ground)或?qū)⒃O(shè)備接地(Grounding)可起到如下作用：(1) 提供設(shè)備與近處金屬物體間的低阻抗連接，以減少人身電擊危險(xiǎn)；(2) 給接地故障電流提供返回電源的低阻抗通路，使熔斷器或斷路器得以動(dòng)作；(3) 給雷電感應(yīng)電流提供低阻抗的對(duì)地泄放通路；(4) 給靜電電荷提供對(duì)地泄放通路，以防產(chǎn)生電火花或電弧。地網(wǎng)簡(jiǎn)介接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做

4、良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對(duì)接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。目前，國際國內(nèi)防雷理論和工程界比較流行共用接地和等電位連接：(1) 共用接地就是把同一建筑物內(nèi)的許多不同性質(zhì)的接地裝置如防雷地、電氣安全接地、交流電源工作地、通信及計(jì)算機(jī)直流地統(tǒng)統(tǒng)地連接在一起，使之成為一個(gè)等電位體；(2) 等電位連接是把建筑物內(nèi)及附近的所有金屬物，如混凝土內(nèi)的鋼筋，自來水管、煤氣管及其它金屬管道、電力系統(tǒng)的零線等用電氣連接的方法連接起來（焊接或者可靠的電氣連接），使整座建筑物成為一個(gè)良好的等電位體。當(dāng)雷電來襲時(shí)，由于建筑物內(nèi)部及其附近基本上做到等電位，因而不會(huì)

5、發(fā)生建筑物內(nèi)部的設(shè)備被高電位反擊和人被雷擊的事故。由于采用了等電位連接，對(duì)建筑物接地電阻的要求可以放寬。這一點(diǎn)對(duì)干旱、沙漠等土壤電阻率高的地區(qū)尤為重要。所以，在地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：(1) 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來作為接地網(wǎng)；(2) 盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；(3) 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。影響接地效果的幾個(gè)因素有：（1）土壤電阻率和接地電阻；（2）接地體的選擇；（3）接地材料的防腐和合理的布劃接地網(wǎng)絡(luò)土壤電阻率和接地電阻地網(wǎng)的效果取決于地網(wǎng)與大地之間的電阻。實(shí)踐表明，土壤含水量增加時(shí)，電阻率急劇下降。當(dāng)

6、土壤含水量增加到2025%時(shí),土壤電阻率將保持穩(wěn)定。土壤電阻率與土壤的結(jié)構(gòu)（如黑土、粘土和沙土等）、土質(zhì)的緊密度、濕度、溫度等，以及土壤中含有可溶性的電解質(zhì)有關(guān)。影響土壤電阻率的最重要因素是濕度。另外土壤電阻率也受溫度的影響。計(jì)算防雷接地裝置時(shí)，應(yīng)取雷雨季節(jié)中無雨水時(shí)最大的土壤電阻率，一般按下式計(jì)算：0RR0式中：土壤電阻率0雨季中無雨時(shí)所測(cè)的的土壤電阻率考慮土壤干燥所取得季節(jié)系數(shù)R接地裝置的接地電阻接地電阻又稱散流電阻，它與接地體的形狀、尺寸、安裝方法和土壤電阻率有關(guān)。在一定范圍內(nèi),接地體的長(zhǎng)度越長(zhǎng),它的接地電阻越小。工程上垂直接地體多選用1.53米，并常采用下式作為接地電阻的簡(jiǎn)易計(jì)算公式：

7、垂直式：R0.3單根水平式：R0.03式中為土壤電阻率接地體的選擇不同的行業(yè)，不同的地域使用的接地材料也不盡相同，目前市場(chǎng)上使用率最高的接地材料還是金屬材料，主要有銅板、角鋼和扁鋼等；但是由于接地環(huán)境的不同和用戶需求也不盡相同。在有些環(huán)境和情況下是不適合使用金屬接地材料的，例如在高腐蝕土壤中金屬接地材料在很短的時(shí)間就被腐蝕而喪失接地的功能。不同的接地材料有著不同的特點(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)結(jié)合環(huán)境使用是接地工程前期應(yīng)該考慮的問題。接地材料的種類1、金屬接地材料從80年代末到現(xiàn)在占領(lǐng)接地材料榜首的仍然是金屬接地材料（這里主要指銅材和鋼材），由于其具備良好的導(dǎo)電性和經(jīng)濟(jì)性是接地工程中最重要的材料之一，但是由

8、于金屬材料存在腐蝕問題，對(duì)接地電阻的影響也比較大，是安全生產(chǎn)中的一個(gè)大的隱患，我國接地網(wǎng)所用材料主要為碳鋼。接地網(wǎng)的腐蝕源于普通碳鋼在腐蝕性土壤環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕以及電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行中的泄流電流造成的腐蝕。腐蝕使接地網(wǎng)材料表面生成氧化物，截面積減小或甚至斷裂，造成接地性能不良和熱穩(wěn)定性惡化，危及設(shè)備及人身安全。非金屬接地體。非金屬接地材料是目前行業(yè)里新生的一種金屬接地體的替換產(chǎn)品，由于其特有的抗腐蝕性能和 良好的導(dǎo)電性和較高的性價(jià)比被廣大用戶所接受。目前非金屬接地產(chǎn)品主要是以石墨為主要材料?；境煞质菍?dǎo)電能力優(yōu)越的非金屬材料材料復(fù)合加工成型的，加工方法有澆注成型和機(jī)械壓模成型。一般來說澆注成型的產(chǎn)

9、品結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、導(dǎo)電性能差，而且質(zhì)量不穩(wěn)定，一些 小型廠家少量生產(chǎn)使用這樣的辦法：機(jī)械壓模法，是使用設(shè)備在幾到十幾噸的壓力下成型的，不僅尺寸精度較高、外觀較好，更重要的是材料結(jié)構(gòu)致密、電學(xué)性能好、抗大電流沖擊能力強(qiáng)，質(zhì)量也相當(dāng)穩(wěn)定，但是生產(chǎn)成本較高，批量生產(chǎn)多采用。選型時(shí)，盡量采用后者，特別是接地體有抗大電流或大沖擊電流的要求（如電力工作地 、防雷接地）時(shí)，不宜采用澆注成型的非金屬接地體。非金屬接地體的特點(diǎn)是穩(wěn)定性優(yōu)越，其氣候、季節(jié)、壽命都是現(xiàn)有接地材料中最好的，是不受腐蝕的接地體，所以，不需要地網(wǎng)維護(hù)，也不需要定期改造。但是，非金屬接地體施工需要的地網(wǎng)面積比傳統(tǒng)接地面積小很多，但是在不同

10、地質(zhì)條件 也需要的保證足夠接地面積才可以達(dá)到良好的效果 。降阻劑。降阻劑分為化學(xué)降阻劑和物理降阻劑，化學(xué)降阻劑自從發(fā)現(xiàn)有污染水源事故和腐蝕地網(wǎng)的缺陷以后基本上沒有使用了，現(xiàn)在廣泛接受的是物理降阻劑（也稱為長(zhǎng)效型降阻劑）。物理降阻劑是接地工程廣泛接受的材料，屬于材料學(xué)中的不定性復(fù)合材料，可以根據(jù)使用環(huán)境形成不同形狀的包裹體，所以使用范圍廣，可以和接地環(huán)或接地體同時(shí)運(yùn)用，包裹在接地環(huán)和接地體周圍，達(dá)到降低接觸電阻的作用。并且，降阻劑有可擴(kuò)散成分，可以改善周邊土壤的導(dǎo)電屬性 。現(xiàn)在的較先進(jìn)降阻劑都有一定的防腐能力，可以加長(zhǎng)地網(wǎng)的使用壽命。其防腐原理一般來說有幾種：犧牲陽極保護(hù)（電化 學(xué)防護(hù)），致密覆

11、蓋金屬隔絕空氣，加入改善界面腐蝕電位的外加劑成分等方法。降阻劑的使用，應(yīng)掌握其施工技術(shù)，以達(dá)到最佳的效果，物理降阻劑有超過二十年的工程運(yùn)用歷史，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和改進(jìn)，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當(dāng)成熟的 產(chǎn)品了。離子接地系統(tǒng)。離子接地系統(tǒng)是傳統(tǒng)的金屬接地改進(jìn)而來，從工作原理到材料選用都脫胎換骨的變化，形成各種形狀的結(jié)構(gòu)。這些接地系統(tǒng)的共同點(diǎn)是結(jié)構(gòu)部分采用防腐性更好的金屬，內(nèi)填充電解物質(zhì)及其載體組分的內(nèi)填料，外包裹導(dǎo)點(diǎn)性能良好的不定性導(dǎo)電復(fù)合材料，一般稱為外填料。接地系統(tǒng)的金屬材料已經(jīng)出現(xiàn)的有不銹鋼、銅包鋼和純鋼材的。不銹鋼的防腐較鋼材好，但是在埋地環(huán)境中依然會(huì)多多少少的銹蝕，以不銹

12、鋼為主體的接地系統(tǒng)不宜在腐蝕性嚴(yán)重的環(huán)境中使用。表面處理過的銅是很好的抗銹蝕材料，銅包鋼是銅一鋼復(fù)合材料，鋼材表面覆蓋銅，可以節(jié)約大量的貴金屬鋼材。套管法或電鍍法生產(chǎn)，表面銅層的厚度從.到.，厚度越厚防腐效果越好。純銅材料防腐性能最好，但是要耗用大量的貴金屬，在性能要求較高的工程中使用。由于接地系統(tǒng)大多向垂直方向伸展，所以接地面積大多要求很小，可以滿足地形嚴(yán)重局限的工程需要。接地材料的防腐和合理的布劃接地網(wǎng)絡(luò) 隨著對(duì)電力輸變電系統(tǒng)的安全性要求的提高，對(duì)接地網(wǎng)的性能和安全運(yùn)行的要求也越來越嚴(yán)格，對(duì)接地體材料的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性的要求也越來越高。由于資源和經(jīng)濟(jì)等原因，我國接地網(wǎng)所用材料主要為碳鋼。

13、接地網(wǎng)的腐蝕源于普通碳鋼在腐蝕性土壤環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕以及電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行中的泄流電流造成的腐蝕。腐蝕使接地網(wǎng)材料表面生成氧化物，截面積減小或甚至斷裂，造成接地性能不良和熱穩(wěn)定性惡化，危及設(shè)備及人身安全。因此緩解接地網(wǎng)金屬材料腐蝕，保證接地網(wǎng)接地性能的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)接地網(wǎng)使用壽命，是輸變電系統(tǒng)安全生產(chǎn)上要解決的課題。接地系統(tǒng)的施工4.1 埋設(shè)接地體的要求埋設(shè)接地體的地點(diǎn)應(yīng)選擇在潮濕、土壤電阻率較低的地方，這樣比較容易滿足接地電阻要求。從安全的角度考慮，應(yīng)盡量放在人們走不到的地方，避免跨步電壓的危害。同時(shí)還應(yīng)注意使接地體與金屬物或電纜之間保持一定距離，以免發(fā)生擊穿事故。4.2 接地電阻的測(cè)試接地裝置的

14、電阻由下面四部分組成：(1) 接地體與接閃器間的連線電阻；(2) 接地體本身的電阻；(3) 接地體與土壤的接觸電阻；(4) 當(dāng)電流流入土壤后，土壤的電阻。其中第四項(xiàng)為主要部分。當(dāng)電流從接地體流向土壤并向各方面擴(kuò)散時(shí)，離接地體越近，則電流密度越大，電流梯度越大。測(cè)量接地電阻的方法不一，但大致可分為：(1)電流表電壓表法；(2)接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量法；(3)電流表電力表法；(4)電橋法。測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)注意：(1) 被測(cè)接地體、電壓輔助地極、電流輔助地極之間的距離應(yīng)符合相關(guān)要求；(2) 所用的連接線的截面積一般不小于1.5mm2，在應(yīng)用各種專用儀器時(shí)，與被測(cè)接地體相聯(lián)的導(dǎo)線電阻不應(yīng)大于接地體接地電阻的3%。各種引線應(yīng)與地絕緣；? (3) 儀器的電壓輔助地極引線與電流輔助地極引線之間的距離不應(yīng)少于1m，以免自身發(fā)生干擾； (4) 應(yīng)反復(fù)在不同的方向測(cè)量34次，取其平均值。結(jié)束語把接地作好是很關(guān)鍵的一件事，這也是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在不同的條件下選用適合本地區(qū)的接地材料，在的限的的資金情況下，作好一個(gè)合格的地網(wǎng)不僅要考慮資金的因素更要考慮性能因素，比如使用金屬材料的傳統(tǒng)接地，在工程造價(jià)上可能不會(huì)太高的，但是它的使用壽命短，