电阻变化

电阻变化（精选4篇）

电阻变化 篇1

0 引言

故障选相元件是高压输电线路保护中的重要元件[1,2,3],目前主要采用突变量选相元件和稳态量选相元件[4,5]。突变量选相元件具有不受负荷电流影响、受过渡电阻影响小、对系统适应性强和选相准确性高等优点,在现场得到了广泛应用[5,6,7]。但故障分量存在时间短,在故障后期,可能存在系统网络结构变化以及突变量提取精度不够等原因,导致突变量选相结果不可靠,只能采用稳态量选相元件[8]。稳态量选相同样用作振荡闭锁期间的故障选相元件。该选相元件在一般情况能正确动作,但在系统发生振荡,尤其是发生快速振荡时,很容易发生误选相,这是当前高压输电线路保护中的一大隐患[9]。

众所周知,利用电气量变化速度可区分振荡与短路,其中以测量电阻分量突变量判据的新原理有较好效果[10,11]。不管系统振荡与否,在故障发生前后,故障回路测量电阻是突变的,而故障后测量电阻基本无变化。文中则利用相间测量电阻的变化情况来确定分区内的接地故障相。现提出一种基于相间测量电阻变化的高压输电线路故障选相元件,用于电力系统振荡期间的故障选相元件。该选相元件具有很高的耐过渡电阻能力,不受系统振荡的影响。理论分析和电力系统实时数字仿真(RTDS)实验都证实了新选相元件能准确有效地选出故障相。

1 基本选相原理

下面说明该选相元件在系统振荡时的选相原理和动作判据。

1.1 电流序分量分区

根据线路中零序和负序电流可以判断出系统发生了不对称接地故障,通过零序和负序电流对选相分区的详细内容参考文献[4-5],如何准确区分每个分区内的2种故障是目前选相元件的难点。下面通过分析相间测量电阻的变化情况,从而得到区分该2种故障的选相方案。

1.2 相间测量电阻的特征

相间测量电阻的计算方法为

其中,φφ=AB、BC或CA。

1.2.1 两故障相的相间测量电阻

相间故障前,式(1)测量到的是负荷电阻,其数值一般比较大;而故障后测到的是保护到故障点的线路电阻,数值比较小,因此故障前后测量电阻会有大的突变。但是在整个故障后期,不论系统是否发生振荡,相间测量电阻都是反应保护到故障点的线路电阻,其数值基本不变。

式(1)给出的两故障相相间测量电阻具有很高的测量精度,不受负荷情况、过渡电阻、分支系数和系统振荡的影响。

1.2.2 两健全相的相间测量电阻

在系统振荡而没有发生故障时,任意两相的相间测量阻抗将沿图1中的曲线1、2和3渐渐移动。曲线1为两侧电动势相等的情况,曲线2和3为两侧电动势不等的情况;ZL为输电线路的阻抗。

由于高压输电线路的阻抗角接近90°,因此曲线1、2和3在R轴上的投影远大于在X轴上的投影。即在系统振荡期间,测量阻抗将连续变化,且测量电阻的变化速度明显大于测量电抗的变化速度。

如果单相接地引起系统振荡,用式(1)计算的两健全相相间测量阻抗,反映的是负荷阻抗的情况,与图1中测量阻抗变化规律基本相同,即两健全相相间测量电阻在单相接地故障发生前后的整个过程中都在连续变化,但不发生突变。系统发生单相接地,如果系统不发生振荡,在故障发生前后的整个过程中,健全相相间测量电阻数值基本不变。

不同故障情况下相间电阻变化情况见表1,可以得出如下结论:发生单相接地故障的整个过程中,两健全相相间测量电阻不会发生突变;两相故障发生前后相间测量电阻发生突变,但故障后整个过程中其值基本不变。

1.3 选相动作判据

式(2)用于判断相间测量电阻在故障前后是否发生突变:

式中Rφφ+为故障发生后的相间测量电阻;Rφφ-为故障发生前的相间测量电阻;ΔRzd1为故障前后相间测量电阻突变量整定值。

若满足式(2),判断为发生了分区内的两相短路接地。但是在系统发生快速振荡时,健全相的相间测量电阻很可能满足式(2),如果提高整定值ΔRzd1,则可能无法保证灵敏度,为此增加了第2个判据,见式(3):

式中ΔRφφ+为故障后相间测量电阻的差分值;ΔT为与ΔRφφ+对应的时间间隔;ΔRzd2为故障后相间测量电阻变化量整定值。

因为短路发生后ΔRφφ+变化比较慢,可以满足式(3),而振荡时丨ΔRφφ+丨/ΔT因ΔRφφ+连续变化而比较大。

当同时满足式(2)和式(3)时,表示发生了分区内的两相短路接地故障。

受过渡电阻上电压降的影响,单相接地时故障相测量阻抗的精度较低,因此选相判据中没有用到单相阻抗测量结果。

2 选相流程框图

图2给出了以A区为例的选相流程框图,图中α=arg(I0/I2)。下面是对流程框图的说明。

a.该选相流程图中,求取向量时采用全周傅氏滤波算法。若采用短数据窗算法,则流程图中的时间常数会有相应的变化。

b.I0/I1>0.1和I2/I1>0.15,表示线路发生了不对称接地故障。

c.t0为故障启动时标,在t0=0时刻发生故障,流程中t0≥40 ms是为了防止系统快速振荡发生故障初期,滤波数据跨窗引起误选相。

d.选相判据丨Rbc(k-N)-Rbc(k-3N)丨≥ΔRzd1和丨Rbc(k)-Rbc(k-N)丨≤ΔRzd2ΔT中Rbc的时标选择,一方面考虑到2个判据的时间配合,另一方面为了提高该选相元件的快速性和可靠性。

e.图中有2个“持续20 ms”,左边指的是持续20 ms同时满足2个判据,右边指的是2个判据中至少有1个不满足条件,且持续时间达20 ms。

f.经大量故障录波数据验证后,得到流程图中整定值取为ΔRzd1=80Ω,ΔRzd2=500Ω/s。

3 实时仿真分析

3.1 实时仿真结果

为验证该选相元件的准确性,用大量的RTDS试验数据进行验证,试验中采用了图3所示的双电源双回线长线模型,线路长300 km。每工频周期采样24点,即采样频率为1 200 Hz。保护安装在P、Q处,K1为P侧保护相邻线的出口,K2、K3和K4分别位于线路的出口、中点和末端,K5为Q侧保护相邻线的出口;FH1、FH2为2种不同性质的负荷。

线路分布参数如下:

图4、图5和图6为不同振荡周期下发生金属性接地故障的选相结果;图7为简单金属性故障的选相结果;图8为高阻接地故障的选相结果。

下面对仿真结果图形进行说明。

a.采用全周傅氏滤波算法得到电压、电流相量,然后计算得到相间测量电阻。

b.每组数据的仿真结果都有上下2个小图,上图表示P侧保护的判别结果;下图表示Q侧保护的判别结果。

c.横坐标为采样点n,从第51点开始发生故障,即第50个采样点对应故障时刻t0=0 ms,第98个采样点对应的故障时刻为t0=40 ms。

d.仿真结果中纵坐标的含义如下:0表示不同时满足I0/I1>0.1和I2/I1>0.15;1表示进入A区且至少有1个判据不满足;2表示进入B区且至少有1个判据不满足;3表示进入C区且至少有1个判据不满足;4表示进入A区且同时满足2个判据;5表示进入B区且同时满足2个判据;6表示进入C区且同时满足2个判据。

表2为上述不同故障情况下判据量大小和选相结果。表中R1表示故障后40~60 ms之间丨Rbc(k-N)-Rbc(k-3N)丨的平均值,R2表示故障后40~60 ms之间丨Rbc(k)-Rbc(k-N)丨的平均值,单位均为欧姆(Ω);动作时间指判断出故障类型的时刻t0。

3.2 仿真结果分析

从以上仿真结果看,该选相元件不论在系统正常运行还是系统振荡时发生不对称接地故障,基本能正确选出故障相。只是在线路远端发生单相经高阻接地故障时,因分配到的零序或负序电流比较小,可能不会同时满足I0/I1>0.1和I2/I1>0.15而造成选相元件无法正常选相,参见图8(a)中Q侧保护和图8(c)中P侧保护的仿真结果。因此,在高阻接地时,选相元件的动作灵敏度相对比较低。

根据选相流程图,由图4~8的结果看出,选相元件动作时间一般为60 ms,对于简单故障,该动作速度是比较慢的。若系统在振荡期间发生故障,保护更加关心的是动作准确率,对动作速度的要求可降低,因此,上述选相元件适合用于电力系统振荡的情形。当然,如果采用短数据窗滤波算法,可提高该选相元件的动作速度,但其选相可靠性会适当下降。

4 结论

提出了一种基于相间测量电阻变化特征的高压输电线路故障选相元件。该选相元件不受负荷电流、过渡电阻和分支系数等的影响,具有较高的选相准确性。其缺点是所用数据窗较长,动作速度相对比较慢,由于系统期间发生故障对保护动作速度要求不高,因此,该选相元件适用于系统振荡中的选相元件。RTDS试验结果证实了该选相元件的优良性能。

参考文献

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电阻变化 篇2

随着研究的深入, 电阻率法因其测试方便、连续、快速等优点逐渐被众多学者所采用。土的电阻率指的是当电流垂直通过边长为一米的立方体土时所呈现的电阻大小, 是表征土导电性的基本参数。影响土的电阻率的因素很多, 比如含水率、饱和度、土骨架、土的结构、孔隙率、温度等[3,4]。刘松玉等[5]研制了土的电阻率测试仪, 深入分析了现有的土电阻率室内测试原理和方法。查甫生等[6]介绍了土的电阻率理论及研究现状, 分析影响土电阻率的主要因素。缪林昌等[7]研究了重塑膨胀土的电阻率特性, 提出了一种饱和/非饱和土的假想电阻率模型。于小军等[8]探索了电阻率测试技术在水泥土深层搅拌法工程中的应用, 说明电阻率在实际工程中应用中的可行性。

然而, 在现实条件下原位膨胀土土样往往取自于一定的地下深度, 为模拟更真实的试验条件, 需考虑在上覆压力的作用下膨胀土的电阻率是如何变化。通过无荷和有荷的电阻率试验, 研究膨胀土电阻率与含水率的变化规律, 从而利用电阻率法快速的测量膨胀土在失水收缩过程中含水率的变化, 对于分析膨胀土在失水收缩过程中结构的变化具有一定的参考意义。

1 试验方案

1.1 试验土样

试验所用土样取自芜申线航道高淳县东坝镇K41+400处胥河南岸岸坡, 取样深度为原地面以下1.0~1.5 m。由于其自由膨胀率为58%, 可将它评定为弱膨胀土, 土样的基本性质指标见表1。

1.2 试验仪器

利用二相电极法测试膨胀土的电阻率, 试验电路图如图1所示。通过测试恒定电流下两个电极之间的电压差ΔV, 并根据欧姆定律计算出电阻大小R, 则试样的电阻率;其中:S为电极的面积m2;I为电流强度A。

为确保电极与土样有良好的接触, 仪器采用铜板作为电极, 电极与土样之间涂抹石墨粉, 并运用高强绝缘塑料环刀绝缘性。另外, 膨胀土电阻测量时在室内是风干的, 土样在失水收缩过程中体积会缩小, 其测量得到的电阻率应考虑体积收缩影响进行修正。

1.3 试验方案

试验试样按照《土工试验方法标准》 (GB/T50123—1999) [9]进行制备, 即风干土样过2 mm筛, 配置成初始含水率为26%的土样, 然后放置于暗室中24 h进行焖土, 保证土样含水率均匀。然后通过压样器制备干密度为1.6 g/cm3, 含水率26%的绝缘环刀试样 (环刀试样直径=61.8 mm, 高度h=20 mm) 若干个, 即可进行电阻率试验。在无荷电阻率试验时, 将绝缘环刀试样上下两面放置电极, 同时在电极上施加1 k Pa荷载, 保证土样与电极片充分接触;试验时保证室内温度恒定, 当时室内气温平均为24℃;试验开始后, 通过两电极测试土样的电阻, 每隔2~3 h记录一次电阻值和试样质量, 当两次测量的电阻值相差小于1Ω时即可结束试验。在有荷电阻率试验时, 将三组干密度为1.6 g/cm3, 含水率为26%的绝缘环刀试样上部施加恒定荷载, 所加的荷载依次为15 k Pa、30 k Pa、45 k Pa, 有荷土样电阻的测试方法与无荷电阻率试验相同。

2 试验结果与分析

2.1 无荷电阻率试验

膨胀土无荷电阻率与含水率、饱和度的关系如图2、图3所示。从图中可以看出:膨胀土的电阻率随含水率的增大而减小, 电阻率在含水率为15%附近呈跳跃性变化, 电阻率与含水率呈负指数变化。当土体含水率较小, 电阻率随含水率 (饱和度) 增加呈陡降变化;当含水率达到临界值约为15% (土体的饱和度为58%) 后, 电阻率随含水率 (饱和度) 增加的变化幅度明显降低趋于平缓。其变化主要原因有:当土样的含水率比较小, 适当的增加含水率可以令土体内部结构的水连通性得到明显改善, 土的导电性得到显著提高, 土的电阻率下降;当土样的含水率超过临界值15%之后, 土体内部结构水连通性已经到稳定状态, 增加含水率对导电性的影响不明显, 电阻率基本保持不变。

2.2 有荷电阻率试验

膨胀土在不同上覆荷载作用下膨胀土电阻率与含水率的关系如图4~图6所示。从图中可以看出:当施加不同上覆荷载时, 电阻率仍然随着含水率的增加而逐渐减小, 电阻率在含水率为10%附近呈跳跃性变化, 电阻率与含水率呈负指数变化。当土体含水率较小, 电阻率随含水率增加呈陡降变化, 随着上覆荷载增加而减小;当含水率超过临界值约为10% (土体的饱和度为38%) 后, 电阻率下降幅度明显降低趋于平缓, 不同的上覆荷载对电阻率几乎没有影响。其变化主要原因有:当土样的含水率比较小, 适当的增加上覆荷载可以令土体内部结构的导电路径到明显改善, 土的导电性得到显著提高, 土的电阻率下降;当土样的含水率到达临界值10%之后, 土体内部结构电路连通性已经到稳定状态, 增加上覆荷载对土的导电性影响不明显, 电阻率基本保持不变。

3 结论

1) 无上覆荷载时, 膨胀土的电阻率随含水率的增加而降低, 电阻率在含水率约为15%时呈跳跃式变化。

2) 当施加上覆荷载时, 电阻率明显下降, 电阻率变化情况与无荷时相似, 其突变含水率值降低到10%左右。

3) 影响膨胀土电阻率的主要因素是含水率, 上覆荷载对电阻率影响较小, 电阻率与含水率呈负指数关系。

摘要：利用双电极电阻率测量装置, 通过室内无荷和有荷膨胀土的电阻率试验, 对膨胀土的电阻率与含水率及上覆压力之间的关系进行了研究。试验结果表明:在无荷作用时, 电阻率随着含水率的增加而减少, 电阻率在含水率为15%时呈现跳跃性变化, 电阻率与含水率呈负指数变化;在有荷载作用时, 膨胀土的电阻率明显减小, 电阻率仍然随着含水率的增加而减少, 电阻率在含水率为10%时呈现跳跃性变化。膨胀土电阻率的主要影响因素是含水率, 而上覆荷载对电阻率影响较小。

关键词：电阻率,膨胀土,含水率

参考文献

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电阻变化 篇3

因为化学硅化法存在着一些弱点, 并且在工程实践过程中, 土体结构受施工环境、施工方法等因素的影响较大, 需要在化学硅化法施工过程中对土体结构进行实时的监测, 用以保证施工质量, 并指导施工效果的评价。近年来, 土电阻率法作为一种快捷、无损的土体检测方法已被许多学者应用于岩土工程的研究中, 并且取得了显著的成果[9—11]。土电阻率与土的孔隙率、孔隙形状、孔隙水电阻率、孔隙水充填率、固体颗粒成分和胶结状态等密切相关[12,13]。通过连续测试土体变形过程中的电阻率可准确反映土体的结构变化, 从而实现土的结构定量评价[14]。

以双液硅化法加固黄土的过程为研究对象, 对加固过程进行连续的电阻率测试, 分析电阻率结构特性参数的变化规律, 结合其变化规律研究土体结构的变化机理, 探讨电阻率法研究双液硅化法加固过程土体结构变化的可行性。

1 试验材料与方法

1.1 土样基本物理性质

试验用黄土取自山西太原东山地区, 取土深度为4~5 m。该黄土土质较均匀, 呈黄色, 坚硬状, 为粉土, 其基本物理指标见表1, 颗粒分析曲线见图1, 湿陷曲线见图2。

1.2 试验装置和方法

试验采用重塑黄土, 试验土样的含水量为15%, 干密度为1.2 g/cm3。试验在改造后的一维固结仪上进行, 如图3所示, 图中环刀为特制的高强度绝缘塑料环刀 (内径为79.8 mm, 高度为30 mm) , 其内壁粘有四片高为10 mm, 宽为5 mm的长方形铜电极片用以测试土样横向阻抗。环刀内壁电极片分布如图4所示。需要说明的是, 试验分别测试了1—3方向和2—4方向横向阻抗, 最后取两者的平均值得到黄土最终的横向阻抗值。环刀上下各安置一块透水石, 透水石与土样的接触面中心上各粘有一片直径为33 mm的铜电极片用以测试土样竖向阻抗, 电极片上均有导线引出与TH2828A型号的LCR数字电桥相连。该电桥用于测试黄土和孔隙水的阻抗|Z|, 然后由式换算出电阻率值, 其中ρ为电阻率 (Ω·m) ;|Z|为阻抗 (Ω) ;S为电极片面积 (m2) ;L为电极片之间的距离 (m) 。为方便向土样注入水玻璃, 在上透水石上打8个分布均匀的注浆孔, 注浆孔分布图如图5所示。

试验中, 对土样施加50 k Pa的荷载, 待土样受压稳定后从土样上部用注射器注入水玻璃和Ca Cl2溶液, 然后观测土样的附加沉降, 并同步测试土样在不同电流频率下的竖向和横向电阻率 (电流频率分别为50、100、500、1 000、5 000、10 000、50 000、100 000、500 000、1 000 000 Hz) 。

试验所用浆液:浆液分五种, 浓度为15%的水玻璃溶液中分别搭配五种不同剂量的Ca Cl2, 其中Ca Cl2与水玻璃的质量比分别为3%、5%、7%、9%、11%。

2 电阻率结构特性参数

众多国内外学者对土的电阻率特性做了大量的研究工作, 提出了电阻率结构特性参数并用于土的微结构研究, 主要包括结构因子F、形状因子f和各向异性系数A。

2.1 结构因子F

结构因子F (无量纲) 是用来反映土的孔隙率和孔隙结构的参数, 结构因子为土电阻率ρ与孔隙水电阻率ρw之比。定义如下:

竖向结构因子:

横向结构因子:

平均结构因子:

2.2 形状因子f

形状因子f (无量纲) 可反映土颗粒间胶结强弱和土体颗粒形状特征, 与土颗粒间的胶结程度以及土颗粒的形状、大小、排列等因素有关。土的平均结构因子与平均形状因子有一定联系, 关系式如下

2.3 各向异性系数A

各向异性系数A (无量纲) 可定量反映土体各向异性大小和颗粒的定向排列, 定义为:

式 (1) ~式 (5) 中:ρV为土竖向电阻率 (Ω·m) ;ρH为土横向电阻率 (Ω·m) ;ρw为土中孔隙水电阻率 (Ω·m) ;FV为竖向结构因子;FH为横向结构因子;珔F为平均结构因子;n为孔隙率 (%) ;珋f为平均形状因子;A为各向异性系数。

3 试验结果分析

3.1 电阻率与电流频率的关系

图6、图7为黄土双液硅化加固过程中不同时间点测得的土竖向电阻率-频率变化曲线、横向电阻率-频率变化曲线, 图6中A直线 (50 k Hz) 和图7中B直线 (50 k Hz) 为电流频率分隔线, 在A、B直线左边的电流频率范围内即 (50 Hz~50 k Hz) , 黄土的竖向和横向电阻率随电流频率的升高而快速降低。当电流频率范围在A、B直线右边时 (即50 k Hz~1 MHz) , 电阻率随电流频率升高趋于稳定。可见, 采用交流电测试黄土电阻率时, 电流频率的影响不容忽视。因此, 基于该结果, 当采用交流电测试黄土的电阻率时, 较合理的电流频率范围为50 k Hz~1 MHz, 此范围内电流频率对黄土电阻率实测值影响较小, 结果便于统一。为方便比较, 本试验的示图中均采用电流频率为50 k Hz下测得的数据。

3.2 电阻率与加固时间的关系

图8为双液硅化加固过程中注入不同浆液的土样的竖向电阻率 (50 k Hz) 与加固时间的关系曲线。图9为双液硅化加固过程中注入不同浆液的土样的横向电阻率 (50 k Hz) 与加固时间的关系曲线。可以看出:在注浆初始阶段, 竖向与横向电阻率快速减小, 之后, 竖向与横向电阻率仍有所降低, 但减小的幅度与速率都明显变缓。结合加固过程土体中发生的物理化学反应, 可以从以下两个角度来解释竖向与横向电阻率的变化规律:

(1) 含水量和饱和度是影响土体导电能力的重要因素, 两者增大将导致土的电阻率降低。往黄土试样中注入浆液, 试样的含水量和饱和度均增大, 孔隙水相互连通, 导致土中导电通路增多, 因此土体导电能力增强, 横竖向电阻率均降低。随着土体内反应的进行, 土中液态水减少, 横竖向电阻率均保持稳定。

(2) 土体的导电能力很大程度上取决于孔隙水的导电能力。在土中注入水玻璃和氯化钙溶液后, 土中孔隙水的导电性阳离子 (Na+、Ca2+) 增多, 使得孔隙水导电能力增强, 因而在注浆初期横竖向电阻率均快速减小。因为氯化钙可加速硅酸钠水解, 促进硅胶迅速生成, 水玻璃和氯化钙反应生成的氢氧化钙可填充硅胶的脱水空隙, 并且硅胶和氢氧化钙能够分别起到胶结和填充孔隙的作用, 提高了土体的抗水性和稳定性, 但是导致土体孔隙水通道被堵塞, 导电通路减少, 因此, 土体竖向和横向电阻率减小的速度和幅度都减缓, 并最终逐渐稳定。

3.3 平均结构因子与加固时间的关系

双液硅化加固过程中注入不同浆液的土样的平均结构因子 (50 k Hz) 与加固时间的关系曲线如图10所示, 可以看出:双液硅化加固过程中平均结构因子随着加固时间的增大先减小, 最终保持稳定。随着时间的增加, 重塑黄土的平均结构因子变化大致可划分为三个不同的变化阶段:水解阶段、反应阶段和固结阶段。

3.3.1 水解阶段

在达到相对稳定状态下的土体中注入水玻璃和氯化钙溶液后, 首先水玻璃浆液和氯化钙溶液具有溶解作用, 并且氯化钙可加速硅酸钠水解, 促进硅酸凝胶大量生成, 使得原本稳定的土体结构再次破坏, 结构性减弱, 平均结构因子减小。此阶段持续时间较短, 平均结构因子变化幅度很大, 表明此阶段土体结构变化很剧烈。

3.3.2 反应阶段

本阶段水玻璃与氯化钙发生化学反应, 并且硅酸钠的水解反应仍在进行, 反应产生的硅胶和氢氧化钙造成土颗粒位置发生改变, 由于土中产生的硅胶越来越多, 但是尚未硬化, 土体强度未有提高, 平均结构因子继续降低, 但相对水解阶段, 变化幅度减小。

3.3.3 固结阶段

随着时间的增加, 土体中物理化学反应逐渐完成, 硅胶逐渐增厚和硬化, 增强了土粒间的联结并堵塞土颗粒间隙, 使得土的强度得到提高, 土体结构达到稳定, 平均结构因子逐渐保持稳定。

3.4 平均形状因子与加固时间的关系

双液硅化加固过程中注入不同浆液的土样的平均形状因子 (50 k Hz) 与加固时间的关系曲线如图11所示, 可以看出:黄土双液硅化加固过程中平均形状因子随着加固时间的增大先减小, 最终保持稳定。对比图10, 随着时间的增加, 黄土的平均形状因子变化大致可划分为三个不同的变化阶段:

3.4.1 水解阶段

此阶段平均形状因子快速减小, 表明土颗粒之间的胶结作用剧烈减小, 土的胶结强度剧烈降低。这是由于在注入水玻璃和氯化钙溶液之后, 土中可流动孔隙液增加, 土体饱和度增大, 在上部压力的作用下, 造成土颗粒滑移, 胶结强度减弱, 平均形状因子减小。

3.4.2 反应阶段

平均形状因子继续减小, 但减小的幅度相对水解阶段变小。本阶段土体中水玻璃仍在进行水解反应, 有硅胶产生, 虽然水玻璃与氯化钙发生化学反应, 产生氢氧化钙, 填充了硅胶的脱水孔隙, 但硅胶尚未凝固, 土体胶结强度继续减弱, 平均形状因子减小。

3.4.3 固结阶段

平均形状因子趋于稳定状态。此阶段土体中物理化学反应逐渐完成, 土中产生了大量硅胶, 硅胶硬化凝固, 土体结构逐渐保持稳定, 土颗粒间胶结作用保持稳定, 平均形状因子逐渐趋于稳定。

3.5 各向异性参数与加固时间的关系

双液硅化加固过程中注入不同浆液的土样的各向异性系数 (50 k Hz) 与加固时间的关系曲线如图12所示, 可以看出:双液硅化加固过程中各向异性系数随着加固时间的增大先减小, 最终保持稳定。

在水解阶段和反应阶段, 各向异性系数增大的原因在于在土中注入水玻璃和氯化钙后, 土中导电阳离子 (Na+、Ca2+) 增多, 土体饱和度增大, 导致土的电阻率减小, 竖向的减小幅度相对横向较小。并且双液注浆加固过程前期是土的附加沉降量增大较明显的阶段, 此阶段土颗粒发生滑移, 位置发生改变, 也导致了各向异性系数的增大;固结阶段, 随着土中物理化学反应的完成, 硅胶硬化, 土颗粒位置不再发生改变, 黄土的各向异性系数逐渐趋于稳定。

4 结论

通过对黄土双液硅化加固过程中进行连续电阻率测试, 研究了加固过程中的电阻率结构特性参数的变化规律, 探讨了土体结构变化机理, 得出了以下结论:

(1) 采用交流电阻率法测电阻率, 当电流频率低于50 k Hz时, 频率微小变化对电阻率测试结果产生剧烈影响。建议选用频率范围为50 k Hz~1 MHz。

(2) 双液硅化加固过程中, 黄土竖向电阻率随着时间的增加先减小, 最终保持稳定;横向电阻率变化规律与竖向电阻率基本一致。

(3) 双液硅化加固过程中, 平均结构因子随时间的增加先减小, 最终保持稳定, 依据黄土的平均结构因子随时间的变化曲线可将黄土硅化加固过程划分为三个不同阶段:水解阶段、反应阶段与固结阶段。

(4) 双液硅化加固过程中, 平均形状因子的变化规律与平均结构因子一致。

电阻变化 篇4

随着科技的快速发展, 家用电器也在发生着日新月异的变化, 从一盏灯——吹风机、收音机——电视、洗衣机、电冰箱——空调、电脑、VCD、家庭影院——豆浆机、电磁灶、榨汁机、微波炉、光波炉等等, 电已走入了万户千家, 得到最广泛的使用, 甚至近几年出现了电力紧缺现象, 每年迎峰度夏要采取限电措施, 缓解高峰用电, 人们对电能的需求日益增加, 同时对电能质量要求越来越高, 电能质量对电网和电器设备的安全、经济运行、保障产品质量以及生产和人民生活的正常秩序均有重要意义。电能的质量, 通常是通过供电电压的频率、偏移、波动、闪变、间断、尖峰、谐波、畸变、三相不平衡度和高频干扰等指标来表征。由于接入公用电网的半导体换流器和非线性负荷的增加 (如电磁灶、微波炉等) , 明显的影响电能质量。每年因零线烧断而烧坏居民家用电器甚至危及人身安全此类情况在逐年增长, 给社会、家庭、企业造成很大的经济损失。为此我们进行了本文的研究。

2 中性点接地电阻 (公用变) 的变化间接影响供电可靠性及电能质量

2.1 低压电网三相平衡的重要性

三相负荷严重不对称, 中性点电位就会发生偏移, 线路压降和功率损失就会大大增加 (增加了网损) , 接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低、电器效率降低、电灯不亮、电磁炉不起动、冰箱不工作、小水泵易烧毁等问题。如忻府区内周家巷、枣树巷、公园变等区域长期存在以上问题, 经过整改已消除此故障。接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高, 可能造成电器绝缘击穿, 缩短电器使用寿命或损坏电器。如2012年12月, 卢野变低压线老断, 变压器超载又增1台公变, 但仍会出现断线情况, 主要是三相负荷严重不平衡, 零线太细, 没有多点重复接地, (由于卢野村许多用户在冬季使用电锅炉采暖) 能使不平衡电流就近对地形成回路, 对三相动力用户来说, 三相电压不平衡会引起电机过热现象烧坏等。

2.2 中性点接地的优越性

在220/380V三相四线制低压配电网中, 配电变压器的中性点大都实行工作接地, 这样做主要是因为有以下三个方面的优越性:⑴正常供电情况下能维护相线的对地电压不变, 从而可向外 (负荷) 提供220/380V这两种不同的电压, 以满足单相220V及三相380V (如电动机) 不同的用电需求。⑵若中性点不接地, 当发生单相接地的情况时, 另外两相的对地电压便升高为相电压的几倍。中性点接地后, 另外两相的对地电压便仍为相电压, 这样, 既能减小人体的接触电压, 同时还可适当降低对电气设备的绝缘要求, 有利于制造及降低造价。⑶可以避免高压电窜到低压侧的危险。实行接地, 万一高、低压线圈间绝缘损坏而引起严重漏电甚至短路时, 高压便可以经接地装置点构成闭合回路, 使上一级保护动作跳闸而切断电源, 从而可以避免低压侧工作人员遭受高压电的伤害或造成设备损坏。

3 经过研究和实践得到应采取的措施

3.1 谐波对电网造成很大负面影响

电网谐波产生的原因是UPS电流整流器, 荧光灯系统、电脑、微波炉、电磁炉、节能灯等自身产生的大量的3次谐波流过中性线时, 会引起线路过热甚至发生火灾, 零线断, 每年因此赔偿用户电器的修理费不少。

建议每台公变加装澳其斯交流参数电源综合调节器, 对提高配网的供电质量有着重要作用, 此装置具有如下功能:⑴在原侧电压波动或2—3周波短时停电的条件下, 维持负载侧电压恒定。⑵在原侧电压不平衡且谐波条件下, 维持负载三相电压平衡。⑶可补偿负载侧电流谐波和无功, 使网侧能提供有功电流。⑷可补偿负载侧不平衡的电流谐波, 使网侧电流为三相平衡。⑸可排降各种微观电源干扰污染。

3.2 不平衡电流对电网造成的影响

不平衡电流对电网造成的影响, 建议经常性对公变负荷电流测试, 及时发现不平衡超标情况, 反馈负荷分析同时, 不定期进行有针对性地调整, 以及定期加固中性点接地电阻控制在范围内 (4Ω以下, 尽可能在1Ω左右) 。低压网线中多点增加接地线, 每50米 (或100米) 加一组接地线电阻控制在10Ω以内, 并且加装低压浪涌保护器。浪涌保护器优点是减轻变压器因偏相的超载, 以及因其它原因引起的过电压、浪涌电流、不平衡电流, 减轻中性线 (N线) 负担, 提高电能质量减少网损, 避免不必要的事故发生, 对企业及用户减少经济损失, 提高供电可靠性。

4 结论