防雷检测接地电阻分析（共7篇）
防雷检测接地电阻分析 篇1
0 引言
目前,国内电力企业,尤其是各地方供电局十分重视配网改造和检修工作前后对临时挂接地线的检测和查找工作。配网作业前,需要挂接接地进行牢固接地,以保护检修人员和设备安全,作业完成后,需要在合闸送电前,及时拆除掉所有的临时挂接地线,恢复送电。配网线路或设备作业完成前后,都需要严格按照工作票或通过电话随时与电力调度部门联系停电的线路或设备,待拆除所有安全措施后,再报告电力调度部门,由其调度送电,恢复系统供电[1,2,3,4]。由于整个过程主要依靠操作票制度和现场作业人员对操作规程的执行程度,因此,易存在漏洞和误操作的可能性,尤其是漏拆临时挂接地线,导致“带地线合闸送电”这一恶性事故发生。据不完全统计,每年我国在110k V以下配电网发生带地线合闸送电的事故依然频繁,其中,各种恶性误操作事故大概占到25%左右[5,6,7]。对于10k V配网线路,在我国覆盖面广、数量众多,其检修位置不固定,因此,在10k V及以下低压配电网中发生漏拆接地线的概率远高于有接地点在线监测系统的高压或超高压输电网。2010年10月份,我国某市地方供电公司发生了一起因调度人员认为疏忽、漏项操作造成10k V线路带接地线送电的恶性误操作事故。
基于此,有必要对配网线路临时挂接地线的接地状态进行检测,本文从检测接地电阻角度出发,利用国内外先进的电阻测试仪对配网线路接地电阻进行测试研究,以寻找最佳的接地线接地状态检测方案。经调研和查阅文献资料,目前国内有关预防挂接地线合闸的研究主要集中在接地线管理系统的搭建方面,少部分集中在防接地线合闸装置的研发上。
其中,文献[8]探讨了分布式电源接入对小电阻接地系统零序电流保护影响的机理,分析指出设置合理的并网变压器中性点接地阻抗值,可减少分布式电源接入对配电网保护带来的影响;文献[9]对城市配网典型接地方式进行了分析,并对零序电流保护应用进行了研究,分别对中性点经消弧线圈接地以及经小电阻接地方式下的现场应用的改进提出了新方法;文献[10]则进行了基于风险评估的配网防误分析研究;文献[11]提出了基于改进拟态物理学算法的配电故障区段定位,仿真结果表明其在定位准确和容错性方面有较大优势;文献[12,13,14]针对临时接地线的管理和监控问题,分别开发了临时接地线综合管理系统或可视化系统,可实现对临时接地线的科学、有效管理,这些管理系统可以将GPRS,GPS,GSM等通讯手段,以及远程视频、超声波测距和RFID等技术应用到系统中,通过移动接地线的状态识别经通讯手段传给管理系统,工作人员根据管理系统信息进行判断并做出决定,但其对于管理的规范性和管理系统的普及性要求较高,实施起来整个过程较繁琐,且只是线路中的常规接地能检测到,很难控制恶意接地等意外情况,比如通过细铁丝接地,管理系统就无法检测其接地情况,另外,通讯技术有限,尤其是偏远的农村和山区,系统可能会出现信号不良,影响判断。文献[16,17,18,19,20]则分别设计或开发了接地线在线监控系统,可用于检修人员和管理人员在进行操作、检修作业时对现场接地状态的掌握,防止发生输电线路带地线合闸恶性事故的发生,确保正常的检修流程,但这些监控系统,如前所述,大多实施起来整个过程比较繁琐,很难监控到恶性接地情况,在偏远山区或农村较难应用,影响判断结果。针对接地线状态可视化操作,文献[21]设计了基于通用无线分组业务(GPRS)网络的电力检修作业挂接地线状态监测装置,选用超声波测距的方法来检测接地线的挂接状态,并使用串口摄像头对检修作业现场采集,通过MC55模块以GPRS方式传送监控和图像数据,从而实现可视化管理,该可视化监控系统虽可更好地显示作业点挂接地线的实时信息,但受制于通讯技术,针对偏远山区和农村的接地线状态监控,存在一定困难;而文献[22]针对作业现场临时接地线挂接状态监测需求,设计了基于RFID和Zigbee的作业现场接地线管控系统总体架构,确定了各个部分的功能,通过运行测试,证明系统具有一定的工作可靠性,可在一定程度上提高变电站管理的信息化水平。
针对目前对配网线路接地线挂接状态的检测研究,本文利用国内外先进的电阻检测仪对配网临时挂接地线的接地电阻进行测试研究,包括对接地电阻影响、感应电压及其抑制措施、感应式注入方式等的研究分析和试验验证,通过大量的现场试验,给出了四种检测方案,并通过比较分析,确定了一种合理的接地线状态检测方案,即直接信号注入的检测方案,为后续开发接地线状态检测硬件装置提供了技术方案和研究基础。
1 接地电阻仪测试情况
1.1 接线方式和检测原理
分别在肇庆两施工地点,初步构想是利用接地电阻检测仪,在保留最后一组接地线的情况下,对输电线路进行电阻测量判断是否有漏拆除的接地线。通过电磁感应注入信号的方式,分别就存在额外接地点和不存在接地点的情况做了试验。为了证明方法的可行性,采用法国CA6415和美国FLUCK1625接地电阻检测仪,检测方式如下图1所示。
基于图1,等效检测电路及检测原理如图2所示。
1.2 试验结果说明
共进行了两组现场试验,进行第一组试验时,现场试验有一处接地点在山腰上,施工点附近多加了一处临时接地线,试验时临时接地线未拆时,测试接地电阻约490~620Ω;临时接地线拆除后(也就是远方接地点在山上时),仪器无法测量。试验说明了施工现场接地情况复杂多样,当接地土壤为岩石或山丘时,接地电阻比较大,增加了检测难度。
第二组试验时,如图1(a)所示,试验现场有4个杆塔,每个杆塔相距约为60m,在挂接地线时,工程施工人员直接将临时接地线的一端与杆塔的固定线连接,为了保证安全,在靠近施工地点(第三杆塔)增添了一处接地线。
试验步骤:(1)只在第一个杆塔和第三个杆塔所在位置挂接地线,利用钳形接地电阻测试仪测得的电阻值为80Ω;(2)然后在第四个杆塔所在位置也接地,发现测得电阻值仍然为80Ω;(3)再将第三个杆塔上的接地线拆除后进行测量,发现此时没有测得电阻值,即电阻值超出量程。
1.3 试验结果分析
分析试验结果前,先简单阐述一下接地电阻测试的原理。接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率,如果有电流流过时,则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后,它以电流场的形式向四处扩散,离接地点愈远,半球形的散流面积愈大,地中的电流密度就愈小,因此可认为在较远处(15~20m以外),单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零,该处电位已为零电位。
在原土层内直接设置接地极模拟电位梯度为圆形,由于接地极与土壤的接触面积与半径成正比的,而接地极的接地电阻主要集中在2倍的导体长度范围内,接地模拟圆上限取2L,下限取导体半径,则有
式中,ρ为土壤电阻率,L为接地体长度,d为接地体直径。现场试验可能会遇到各种类型的土壤,几种常见的土壤电阻率ρ如表1所示。
基于式(1)和表1,对接地电阻进行估算。对于2400Hz的信号,由于配电线路杆塔距离很短,四个杆塔的最大距离为180m,按照理论计算,线路的阻抗应该是很小的。具体计算如下:配电线路型号取LGJ-70,其直流电阻约为0.45Ω/km,电抗约为0.3Ω/km,电纳约为3.7×10-6S/km,对于180m的线路,直流电阻约为0.08Ω,电抗约为0.05Ω,电纳较小,可以忽略不计。由此看来,线路的阻抗是很小的,使用电阻仪测得电阻值的主要是接地电阻,其实也就是大地电阻,现场线路简单示意图如下图3所示。
假设接地体长度为0.6m,直径为0.1m,对于土壤电阻率为100Ω·m时,接地电阻为84Ω,而土壤电阻率为1500Ω·m时,接地电阻为1250Ω。可见土壤电阻率较大时,测得的接地电阻值会超出仪器测量范围。
1.4 试验结论
(1)现场存在两个问题:施工过程中,为了方便,往往通过将接地线夹在电杆稳固线上的方式接地,此种方式容易出现不良接地的情况,且电杆稳固线斜插入地,接地电阻相对较大。当出现接地电阻大的情况,超过仪器测量范围,因此试验过程中无法得到测试值;
(2)输电线路构成回路时,由于磁场感应存在比较大的干扰信号,接地电阻检测仪没有设计针对此类强干扰电流的处理方法,即使有显示检测阻值,其结果也不能作为参考;
(3)我国10k V配网,特别是对于农村配电网,通常是采用中性点不接地方式,对于10/0.4k V变压器只是低压侧是接地的,即0.4k V一侧采用三相四线制,在采用三相并联输入信号的方式时,可以忽略变压器的影响;
(4)根据调研了解的情况,对于10k V线路,在无接地线接地的情况不允许直接操作,因此初步打算在拆除地线时,通过对最后一组接地线注入信号的方式检测线路是否还有额外未拆除的接地线。此方式虽然保证了安全,却无法检测到相间短路的情况;
(5)现场接地情况随环境的变化而变化,可能存在较大接地电阻的情况,因此通过钳形互感器感应的方式不适用于接地线的检测,需要直接往线路中注入较大信号。同时现场可能出现的接地电阻阻值需要后期反复有针对性的试验确定;
(6)输电线路受感应电压的影响,可能存在干扰信号,同时由于长距离输电线路充电电容的存在,需要选定特定频率范围的注入信号,并且可以调节频率范围,同时通过硬件或软件滤波对采集信号进行处理,结合特定智能算法,增加检测精度,排除干扰影响;
(7)普通的接地电阻检测仪,一般测量时注入信号的频率比较高,且频率固定,只适用于接地电阻的测量,不适用于接地线状态的检测;同时其检测范围有限,对于复杂和远距离接地的情况无法测量;在接地线状态的检测情况中,线路中存在着干扰信号,其值甚至可能大于接地电阻检测仪需要采集的电流信号大小,使得接地电阻检测仪无法正常测试。另外,市场上接地电阻检测仪检测频率过高,增大了输电线路分布电容的影响,同时高频率下线路阻抗很大,加上接地电阻检测仪器功率不够,因此,很难直接应用到输电线路接地线检测上。
2 接地电阻的影响试验验证
基于前面接地电阻仪实验和对耦合接地电阻影响的PSCAD仿真建模分析,为了验证接地电阻大小对注入信号的影响,使用额定值为10V,频率为400Hz的正弦波电源作为信号源,进行试验分析,如下图4所示。
试验结果表明,接地桩等效电阻与接地桩之间的距离有关,在20m内,接地桩等效电阻随着距离的增大而增大,超过20m后等效接地电阻值几乎不变。同时,根据试验土壤条件,可以推断实际检测环境下接地桩等效电阻值范围可能在400Ω~2000Ω。
3 感应电压测试及抑制措施试验验证
针对同杆并架输电线路中存在较大感应电压的情况,特制了一个接地电阻盒,就耦合电阻对感应电压的抑制作用进行了现场试验,详细情况描述如下。其中图5为接地桩和输电线路接地线,图6为自制的接地电阻盒和试验现场图。
图7为现场试验测试波形图,从现场试验所记录的波形可以看出,同杆并架情况下,检修输电线路受运行线路的影响,恶劣情况下感应电压可高达近500V。采用耦合电阻接地后,随着接地电阻的减小,对感应电压的削弱效果越明显。同时注入弱信号时,从所拷贝波形看出,在远方接地时线路中的电流比较大也比较明显,工频电流信号受到了耦合电阻的抑制,远方不存在接地线时,线路中仅存在微弱的电容电流信号。
4 针对两种测量法进行现场试验验证
对于感应电压注入测量法,利用一台国产的双钳接地电阻仪,在肇庆供电局的培训基地进行了试验,试验的情况表明在输电线路回路中不存在干扰的情况下,感应电压注入测量法是可行的。
对于直接注入法,由于需要接地桩,为了验证接地桩的接地电阻的大小及其实际的检测效果(电压、电流值),使用额定值10V,频率400Hz的正弦波电源作为信号源,进行试验分析,试验结果表明,接地桩等效电阻与接地桩之间的距离有关,在20m内,接地桩等效电阻随着距离的增大而增大,超过20m后等效接地电阻值几乎不变。同时,根据试验土壤条件,可以推断实际检测环境下接地桩等效电阻值范围可能在400~2000Ω,也就是说采用10V信号源的情况下,注入电流可能在1-20m A级别。现场试验数据如表2所示。
5 基于现场试验确定四种接地线检测方案
基于现场试验,确定4种接地线检测方案。其中,
方案一:保留一组接地线,通过钳形电压互感器,利用电磁感应注入电压检测信号,以确定是否存在额外的临时挂接地线。该方案检测原理如图8(a)所示。
方案二:利用绝缘棒将检测装置与配网线路相连。该方案检测原理如图8(b)所示。
方案三:保留一组接地线,在接地线与接地极的连接处接入电压源,电源的另一接地端与接地极相距的距离应不小于20m。该方案检测原理如图8(c)所示。
方案四:在方案三的基础上,将原来的单相注入改为三相电压信号注入,但需要改造接地线。该方案检测原理如图8(d)所示。
四种检测方案优缺点对比如表3所示。综上,经过大量现场调研和试验研究,确定了如图8所示的四种检测方案,通过比较,认为最终可采用方案一和方案二。其中,方案一采用感应式测量方法,在实验室经试验,可以很好地检测出接电线的状态,但在现场测量过程中,比较容易受到强电磁干扰和复杂的电磁环境的影响。因此,最理想的是方案二,该方案采用直接注入式检测方法,基于该方法,研制了试验原型样机。样机通过直接注入式方法,将多个变化的中频段信号(试验过程中发现间谐波信号效果更好)注入到待测线路进行检测,检测回路由样机、样机接地线、大地、临时挂接地线、待测线路等构成,样机逆变桥发射功率足够的变频信号到待测回路,由高精度采样芯片不断对检测回路的电压和电流进行采用,然后利用冗余判据法和阻抗法,判断临时挂接地线的状态,并计算临时挂接地线接地点与测量点间的距离,该距离值可辅助检修人员查找临时挂接地线。利用方案二可检测出临时挂接地线单相接地、两相接地、三相接地和相间短路等接地情况。
6 总结
本文利用接地电阻检测仪对配网线路临时挂接地线的接地电阻进行试验研究,通过大量的现场试验,对接地电阻的影响、抑制感应电压的措施、感应电压注入测量法等进行了试验验证,试验表明在检测线路不存在干扰的情况下,感应式注入检测方案效果良好,但易受强电测干扰和复杂电磁环境影响,通过试验验证最终确立了四种检测方案,通过对各方案的优缺点分析,最终得出结论认为应采用直接信号注入方案来检测临时挂接地线的状态,利用该方法所验证的样机可有效检测多种接地线状态,具有一定的实用性和有效性。
防雷检测接地电阻分析 篇2
接地电阻测量是防雷检测工作的关键环节。接地测试仪需远离建筑物地网, 在较开阔的空地布置辅助测试极。但由于测试点多位于建筑物内部和屋面, 因而需要使用几十米至上百米的延长线实施测量。目前的操作方法增加了现场检测的工作量和复杂程度, 并带来了难以消除的误差。本文通过引入导通性能测试优化试验流程, 通过大量实践证明该方案可有效提高测量的精确度和工作效率。
1 测量现状及误差分析
1.1电位降法的理论误差
电位降法是测量接地电阻最常用的方法。在试验中, 需设置电流极形成电流环路, 并通过电位极测得接地体相对的地电位变化。而接地电阻定义中的电压是接地体相对于无限远处地电位零点的变化。同时, 接地体周边的地电位分布不仅由接地极的通流决定, 还受电流极的影响。因此, 这两个辅助测试极是电位降法理论误差的根源。
1.2 延长线引入的操作误差
延长线自身的电阻可能大大超过被测接地极的电阻。例如, 20℃时100 米长2.5 平方毫米的聚氯乙烯单芯铜电缆的线阻可达0.7Ω[1]。但问题的复杂性在于此线阻并非确定的值。试验人员常将其整理成盘, 试验时根据需要展开或盘起。接地电阻测试仪的测试信号为频率各异的交流电流。由于成盘的延长线存在显著的电感效应, 其线阻中存在较大的感抗。而感抗的大小随线盘圈数的多少而变化, 随测试电流频率的不同而改变。
2 降低误差的改进方法
2.1 通过电位补偿法降低理论误差
合理布置辅助测试极, 使电流极引起的地电位变化补偿近距离布置电位极的误差[2]。设电流极C和电位极P与E极的距离分别为D和x, 二者的夹角为 θ, 电位降法的测量误差y与理论阻值r之间的关系为:
其中p=x/D。可采取以下两种方法布置电流极和电位极, 使得上式中y→0。
2夹角补偿法:C极和P极与E极的间距相等且三个电极构成约28.95°的夹角 (p=1 且cosθ=7/8, θ≈28.95°) 。
这两种电位补偿法是合理布置辅助测试极, 控制和降低误差的有效方法。在试验中, C极应尽量远离接地极, 直线法中的比值可扩大至0.64, 夹角法中的角度可缩小至25°左右[3]。
2.2 通过导通性能测试优化试验流程
为避免延长线带来的误差, 应将接地测试仪放在被测点旁边, 尽量减少引线长度。但在建筑内部和顶部进行测试时, 不使用延长线无法按照电位补偿法布置测试极。这时, 可采取两点间的导通性能测试替代直接的接地电阻测量。
该测试应采用直流低阻计, 以便确定引线线阻, 避免线圈电感带来的不确定性。将原有的接地电阻测试变为以下两个步骤:首先在建筑外部, 严格按照电位补偿法布置辅助接地极, 对预留检测点进行接地电阻测试, 并将其作为参考点。然后在建筑内部和顶部, 使用特定长度的引线, 在测试点与参考点之间进行导通性能测试。若测试值不大于0.2Ω, 则两点间有较好的电气连接[4]。若导通电阻大于0.2Ω, 则该测试点的接地连接存在问题, 应排查连接点的可靠性。若导通电阻大于1Ω, 说明二者未处于同一接地网中, 应增加接地预留[5]。
3 实施案例
在某机场信息中心的检测中, 笔者使用CA6471 型接地电阻测试仪分别按照两套测试方案进试验 (见表1) 。在直接的接地电阻测量中, 使用了两种测试引线。A引线为仪器原配的100 米长线及盘线器, 线盘直径在4~15 厘米。B引线为100 米长2.5 平方毫米的聚氯乙烯多芯铜电缆, 人工盘成周长约1.5 米的线盘。分别在直流和接地模式下测定其线阻 (见表2) 。
4 号和5 号测试点, 原方案得到的测试值难以显示其连接存在问题。随线盘展开的越多, 原方案得到的测试值越小。若线阻的变化值超出接地电阻值, 由此可能得到错误的判断。
4 接地电阻检测建议
4.1 在高电阻率砂石垫层的地方检测接地电阻时, P、C接地极应放在潮湿和与大地导电良好的地方, 这样测出的接地电阻相对正确一些。
4.2 准备备用仪器、线材、接地棒等, 以备不时之需, 及时对仪器及测试线等检查, 看是否合格。
4.3 检测时刮清测试点表面涂层, 保证测试夹与防雷装置良好接触。
4.4 尽量选择抗干扰能力强、恒流源发生器电流尽可能大的接地电阻测试仪。一般要求其抗干扰能力在20db以上。
4.5 多方向测量, 了解地网位置, 不要让辅助接地极位于地网内。
4.6 测量接地网的接地电阻时, 为消除零序电流和电磁干扰的影响, 应适当加大注入电流, 采用异频电源, 避开架空线。
4.7 测量大型接地网接地电阻时, 在测试中应加大电压测试线和电流测试线之间的距离, 尽量减少测试线间互感的影响, 测量结果就会更接近真实值。
5 结语
经实践证明, 由于延长线盘存在显著的电感效应, 原测试方案得到的接地阻值存在较大偏差。在直流和交流测试中得到线阻值的差越大, 采用原方案得到的误差越大。按照新的方案, 在建筑物外部选取合适的测试点, 严格按照电位补偿法进行接地电阻测量, 并将其作为参考点。通过导通性能测试可准确、方便地判断其它电位的接地连接性能。
摘要：接地装置是防雷系统的重要部分而接地电阻测试是防雷检测工作的重要环节。检测人员不严谨的操作可能成倍放大理论误差。延长线盘可能带来难以排除的操作误差。本文分析了接地电阻测量的误差来源, 提出降低误差的方法, 并引入导通性能测试优化试验流程。实践证明, 该方案可有效提高测量的精确度和工作效率。
关键词：接地电阻测试,电位补偿法,防雷检测,导通性能测试
参考文献
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防雷检测接地电阻分析 篇3
1 降低杆塔接地电阻的必要性
接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率, 如果有电流流过时, 则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后, 它以电流场的形式向四处扩散, 离接地点愈远, 半球形的散流面积愈大, 地中的电流密度就愈小, 因此可认为在较远处 (20m以外) , 单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零, 该处电位己为零电位。雷击杆塔顶部时, 电流通过杆塔接入大地, 引起塔顶电位升高, 其值是:雷电流对杆塔电感产生的电位升高值, 以及雷电流对杆塔冲击接地电阻产生的电位升高值所组成。如果塔顶电位与导线上的感应电位的差值, 外加线路本身工频电压幅值的影响, 超过绝缘子串50%的冲击放电值, 就会产生反击闪络放电。
对一般塔来讲, 杆塔冲击接地电阻对塔顶电位升高起很大作用。在山区或土壤导电率不良的地区, 冲击电阻值能达到207-307, 此时, 冲击接地电阻就起了决定性作用。对高塔 (《电力建设工程 (送电线路) 预算定额》规定超过60m的为高塔) 来讲, 杆塔电感对塔顶电位升高起决定作用。所以, 目前来讲降低冲击接地电阻值是减少线路反击跳闸率的最主要手段。当杆塔塔型、尺寸与绝缘子形式和数量确定后, 不同的接地电阻值对线路杆塔的耐雷水平影响是不同的。按照目前国家《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T620一1997) 和《交流电气装置的接地》 (DL/T621一1997) 规定, 不同的接地电阻值对耐雷水平的影响区别如表1。
从表1不难看出, 冲击接地电阻 (110kv) 从10增大到20, 其耐雷水平下降36.62%;从10增大到25, 其耐雷水平下降46.40%;从10增大到30, 其耐雷水平下降53.60%。由此可见, 降低杆塔的接地电阻是必要的。同时, 它也是降低反击跳闸率的重要手段。
2 降低接地电阻的工作原理及工作方法
为了改善土壤电阻率高的杆塔接地电阻, 我国从20世纪90年代起曾使用过化学型的降阻剂, 但是经过几年运行后发现:化学降阻剂容易腐蚀接地网, 时间一长接地扁铁和接地线容易腐蚀锈断。其原理就是:模块埋置土壤后, 与土壤紧密接触, 大幅度地扩大接地体的散流面积, 有效降低接地电阻。此外, 接地模块 (接地棒等) 特有的保温、吸湿性, 使其周围附近的土壤保持较底的电阻率, 这进一步改善接地体的导电性能。在目前的施工中接地模块的埋设应注意以下几点:1) 水平埋设时, 埋设深度不小于0.6m, 模块间距离不小于3m;垂直埋设时, 模块之间的距离也应尽量不小于3m。2) 模块极芯间相互连接或与接地网连接时, 必须焊接牢固。焊接必须是搭接焊, 搭焊长度至少应为电极极芯宽度的2倍或圆钢为其直径的6倍。焊接处应双面满焊, 应清除焊渣, 并采取防腐措施。螺栓连接的接地模块应对螺栓连接处进行防腐处理。3) 配合专用增效剂施工时, 回填前在模块下方和周围应填洒增效剂, 然后再用细土回填夯实, 不同类型的接地模块使用的增效剂也不同。4) 回填时 (回填土必需是专用增效剂或细土) , 还应适量洒水, 分层夯实, 待模块充分吸湿 (24h) 后测量接地电阻。
3 确保接地效果
防雷接地的主要目的, 是为了让强大的雷电流安全导入大地或地线中, 以降低雷电流通过杆塔时的电位。而雷击杆塔时, 一部分雷电流通过架空地线 (避雷线) 流到相邻或者毗邻的杆塔, 一部分通过杆塔本身的接地系统流入大地。所以, 架空送电线路的防雷接地是套系统工程, 而确保杆塔本身的接地效果, 对提高线路雷击跳闸重合成功率, 提高线路安全、可靠供电是非常重要的。1) 接地系统的连接必须牢固, 以此保障雷电流的正常畅通。接地系统的连接包括杆塔接地引下线与架空地线 (避雷线) 的连接和接地引下线与接地网的连接。在施工中对连接点 (螺栓连接) 、焊接点要做一定的标示, 以备后续运行维护时对出现的各个问题可以方便、迅速地查出。2) 要保证接地网的接地效果。接地网的接地效果, 要达到接地体的冲击系数小于1 (接地体的冲击系数为接地体的工频接地电阻与接地体的冲击接地电阻之比值) 。
杆塔水平接地装置的工频接地电阻计算公式如下:
垂直接地极的接地电阻计算公式如下:
式中:RV——垂直接地极的接地电阻;ρ—土壤电阻率;L—垂直接地极的长度;d—接地极用圆钢时圆钢的直径。杆塔的接地电阻, 在高频的雷电流下, 实际呈现为冲击接地电阻值。由于雷电流的幅值很大, 接地体的电位较高, 导致土壤中的电场强度大大超过土壤的耐压强度 (一般为85v/m) , 这就产生了火花放电。因此使接地体的冲击接地电阻比工频接地电阻大大减小。所以, 在敷设接地网时, 敷设深度一定要达到深度。《交流电气装置的接地》 (DL/T621一1997) 规定每根接地极的最大长度不应超过表2中的规定。在高土壤电阻率的地区采用放射形接地装置时, 当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时, 可部分采用引外接地或其他措施。
防雷检测接地电阻分析 篇4
雷电是众多自然灾害当中的一种,在发生雷击时会伴随产生大量的电流,对于建筑物以及建筑物当中的电气设备而言都有着很大的安全威胁,并且也会危及到居民的生命财产安全,所以建筑物防雷工程的安全检测非常重要。防雷接地装置是目前防雷减灾技术当中比较有效的一种,接地电阻的大小能够直接反应接地装置的好坏。所以我们在检测时需要对防雷接地的装置进行准确的测量,及时的发现问题,排除数据误差,为检测单位提供最为精准的测量数据。
1 防雷接地电阻的概念
接地电阻是指当发生雷击是雷电产生的电流通过接地装置流向大地向另一接地体或者远处扩散的这一过程中产生的电阻情况。接地电阻可以分为几大部分,分别是接地线电阻、接地体电阻、中间接触电阻以及远处的大地电阻。并且我们还可以将接地电阻分为冲击接地电阻和工频接地电阻两大类。
2 接地电阻的测量方法
2.1 三极法和四极法
三极法我们也常常称为三线法,三极法的三极主要是指被测接地装置G,电流极C,电压极P。电极C电压极P距离被测接地装置G的边缘距离是的d GC=(4-5)D和d GP=(0.5-0.6)d GC。我们将D称为被测接地装置的最大对角线长度,而实际的零电位区内为点P。我们要想保证精准的找到实际零电位区,可以将电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间的连线方向移动,次数为三次,每次移动的间隔距离为d GC的5%,然后测量电压极P与接地装置G之间的电压即可。如果这三次测量的过程中国电压表的指示相对误差在5%以内,那么我们就可以将靠近中间的位置设定为测量用电压极的位置。将电压表与电流表的指示值带入到公式RG=UG/I中得到被测接地装置的工频接地电阻值。其中RG表示电阻值,uG代表满偏电压,I代表电流。
四极法我们也会将它成为四线法,这种方法与三极法的方法基本上是一样的,但是四极法在进行测量时,测量仪接入接地装置的两极时,必须采用单独的两个线直接的将其连接到被测的地上。这样能够有效地消除测量电缆电阻对于测量结果的影响,也是目前接地电阻测量的方法当中,测量结果最为准确的一种方法。
2.2 电压电流表法
电压电流表法来测量接地电阻的方法中,电流辅助极与被测接地电机构成一个完整的电流回路,而电压辅助极的作用则是对被测接地点位进行测量的。这种电压电流表法的使用,能够有效地保证测量的准确度,但是值得注意的是,在进行电流辅助极和电压辅助极的位置选择时,要结合实际的需求进行选取。另外,如果在辅助电流极开始使用之前就已经发现电压表出现读数,那么则表明有外来电压的干扰存在。
3 接地电阻测量值偏差的原因及对策分析
在实际的测量过程当中,无论采用多么严谨的方法也不能避免接地电阻的测量值与真实值之间存在的误差。事实上产生误差的原因有许多,包括天气、仪表的准确性、检测的技术和方法等都会对最终的准确度造成影响。所以为了能够有效地降低测量值与真实值之间存在的误差,应该从以下几个方面入手进行改进。第一,在进行接地电阻的测量时要尽量地选择天气情况比较好的时间,并且要保证土壤的湿润程度,不要出现土壤冻结和板结的现象。第二,在进行接地电阻的测量之前,需要对测量的仪器进行检查,只有检查合格,并且在使用的期限内进行使用,才能够更为准确地进行测量。与此同时,在进行检测时,要结合检测对象的不同需要来选择合适的仪器,尤其要注意测地网是否单点接地,被测的地线与设备之间是否连接状态稳定,接地的回路是否安全可靠。第三,接地电阻的大小会受到当地环境因素的影响,所以在进行测量时,使用的仪器与仪表压保持高低电压供电电路的距离,这样可以减少两者之间的干扰,保证检测设备能够安全的运行。在进行地网的检测过程中,带电因素也会或多或少地影响到测量的结果,所以我们要查找原因,及时解决,然后测量出准确的接地电阻。第四,在检测方法的选择过程中,要对被测对象的接地电阻进行预估和了解,确定准确的精度范围,然后多个方位进行测试。第五,在工作人员进行操作的过程中,也会对电阻值的测量结果造成影响,并且这个影响非常大。所以要保证检测仪的三极对应在一条直线上并且与地网保持垂直。
4 常见的测量仪介绍
进行接地电阻测量的仪器主要有三种,分别是数字式、手摇式和钳形式。从工作的原理上讲,这三种测量仪采用的都是欧姆定律这个几倍的原理。但是在仪器的选择时,需要与实际的现场状况相连接,选择最适的仪表进行测量,接下来对这三类仪表进行介绍和分析。
首先,要介绍的是数字式接地电阻测量仪,它是在传统的测量仪的基础上,引用先进的集成电路制成的。采用的技术主要是DC/AC变换技术合成一种新的接地电阻测量仪。这个变换器可以将直流电变成交流电低低频恒流,这样经过辅助接地极和被测物之后就会成为一个具体的回路,交流压降。
其次,要介绍的是手摇式地阻测量仪,这是一种非常传统的测量仪表,它的工作原理就是基准电位比较。
最后,介绍的是钳形地阻测量仪,它的工作原理就是测量仪钳口的内部存在两个独立的线圈,一个线圈主要用于产生交流电压,另一个线圈主要是用于测试回路电流I,在钳住地面之后,电源被接通,可以对回路的电阻进行了解。在测量的过程中,必须要有一个供电流流过的闭合回路,这样才能根据欧姆定律计算出最后的阻值。但是实际上这种方法测量出的并不是我们需要的准确的电阻,而是这个回路的阻抗,所以在单点接地系统中和已经埋设相关的设备。
5 结束语
总而言之,建筑物的防雷接地装置对于电气设备正常工作有着非常重要的作用,直接威胁到人们的生命财产安全,所以必须要加强防雷接地的检测工作。测量接地电阻是衡量防雷接地装置是否符合设计的要求。我们需要加强防雷检测选择设施的仪器,从而确保建筑防雷的科学性。要不断地总结和反省,要重新的进行定位,保证人身安全,这样才能够保证建筑的内部设备及人员最安全的安排。
参考文献
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同塔多回线路接地电阻的防雷特性 篇5
1 同塔多回路线接地电阻对防雷性能的影响因素
1.1 杆塔的接地电阻对线路反击耐雷水平的影响
雷雨天气时, 雷电流会到达杆塔并通过杆塔, 使接地电阻和杆塔电流增加, 当超出塔体本身所能承受的最大电压时, 绝缘子串则会低于导线电位, 从而产生反击现象, 即被称为闪络。闪络现象常引起线路跳闸, 此时, 杆塔的接地电阻成为影响雷击反击跳闸的重要原因。根据相关的计算方法, 当杆塔的接地电阻值为1Ω时, 线路反击耐雷电流则为114k A;当杆塔的接地电阻值为20Ω时, 线路反击耐雷电流则达到106k A。可见, 线路反击耐雷水平与杆塔的接地电阻值呈反向关系, 即线路反击耐雷的水平随着接地电阻值的增大而降低。因此, 要提高输电线路的防雷性能, 可降低杆塔的接地电阻值。但根据相关的研究结果, 在杆塔的接地电阻值为10Ω时, 对线路反击耐雷水平的影响则比较小, 因而防雷性能也受到影响。
1.2 杆塔的高度对线路防雷性能的影响
塔高度是影响线路防雷性能的重要因素之一。分析杆塔高度对线路防雷性能的影响, 主要体现在以下方面:第一, 对线路绕击耐雷水平的影响。杆塔高度增加, 相对线路高度也会相应增加, 线路与地面之间的高度也因此增加, 这在一定程度上减弱了地面对雷电的吸引力。另外, 导线的最大绕击电流也相应增大, 绕击率增加。第二, 对反击耐雷水平的影响。一般情况下, 输电线杆塔都会跨越交通公路。而根据相关规定, 为不影响正常的交通运行, 输电杆塔的高度应超过30m。而同塔多回路杆塔比一般的杆塔高, 因此, 同塔多回路杆塔的高度更高。但根据相关的研究成果, 线路的反击耐雷水平随着杆塔高度的增加会逐渐降低。例如, 根据相关计算公式, 杆塔高度为31m时, 线路反击的耐雷电流则为123k A;杆塔高度为51m时, 线路反击的耐雷电流则为93k A。线路的反击耐雷水平与杆塔高度呈负相关关系。因此, 杆塔高度是影响线路防雷性能的重要因素。第三, 绝缘水平对线路防雷性能的影响。雷电击中杆塔塔顶, 或受地线影响会出现线路的绝缘反击。据相关接地和防雷的计算公式, 可知绝缘子串的一半冲击闪络电压是影响输电线路耐雷的重要因素。
2 提高同塔多回路线路接地电阻的防雷性能对策
2.1 降低杆塔接地电阻值
通过以上分析可知, 线路反击耐雷水平与杆塔的接地电阻值呈反向关系。因此, 为减少雷击跳闸现象, 提高线路反击耐雷水平, 可适当降低杆塔的接地电阻值。将杆塔的接地电阻值设计在15Ω以下, 可有效降低接近地面几回导线的跳闸率。除此之外, 运行单位应按照相关规定, 对接地电阻进行定期检测, 以便及时处理不合格的杆塔。
2.2 提高绝缘水平
绝缘子串的一半冲击闪络电压是影响输电线路耐雷的重要因素。且大多雷击跳闸现象是雷击反击造成。为降低雷击跳闸现象, 提高线路耐雷水平, 可增加一定数量的杆塔绝缘子数量。
2.3 使用合成外套线路悬式氧化锌避雷器
为防止同塔多回路线路出现绕击或反击现象, 可使用合成外套线路悬式氧化锌避雷器。这种避雷器由两部分组成:合成外套避雷器本体、串联间隙。合成外套避雷器本体由氧化锌电阻片形成, 位于环氧玻璃纤维芯内部, 具有伏安特性。而串联间隙则又由3部分组成, 分别为空气间隙、环电极、护线条, 每2个串联间隙距离为900mm左右。合成外套线路悬式氧化锌避雷器一般可在两杆塔回路上、中、下部以及线路顶端分别进行安装, 能有效降低雷击跳闸现象的发生。例如, 某电网公司所辖输电线路大多为雷电活动强烈地区, 因此, 雷害状况较为严重, 但应用合成外套线路悬式氧化锌避雷器后, 雷害情况大为减少, 可见其应用效果十分显著。
摘要：本文对同塔多回线路接地电阻的防雷性能进行了研究, 分析了同塔多回路线接地电阻影响防雷性能的主要因素, 并提出了提高同塔多回路线路接地电阻防雷性能的有效措施。同塔多回路线路的应用有利于缓解输电线路紧张的状况, 并能有效提高土地资源的利用效果。但同塔多回路线路接地电阻对防雷性能的影响因素较多, 主要有杆塔的接地电阻对线路反击耐雷水平的影响、杆塔高度对线路防雷性能的影响两种。为降低雷击跳闸的现象, 减少雷害情况, 应采取相应的防雷措施, 如降低杆塔接地电阻值、提高绝缘水平、使用合成外套线路悬式氧化锌避雷器等, 保证输电线路的安全运行。
关键词：同塔多回线路,接地,电阻,防雷特性
参考文献
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防雷检测接地电阻分析 篇6
发电站接地设计的可靠性不仅影响着整个变电站各种电气设备的安全及正常运行, 还关系着站内工作人员的人身安全, 因此要想保证发电站运行的安全性, 关键在于提高发电站接地设计的可靠性[1]。而发电站的接地电阻值是发电站接地系统的重要技术指标, 是衡量接地系统有效性和安全性的重要参数之一。准确测量接地电阻值, 对接地网安全性评价具有非常重要的意义。为了保证发电站的安全和可靠运行, 要求接地电阻值尽可能低。水力发电站大地网接地电阻的测量, 由于涉及范围大, 地形地貌的影响, 环境干扰源比较多, 给准确测量带来较大的难度[2,3,4,5,6,7]。
本文以异频电源检测法为基本方法, 利用SWD-JD大型地网接地电阻测试仪 (图1) 对水力发电站大地网的接地电阻检测进行技术研究。
1 接地电阻的测量
通过对福建省三明市某座水电站大型地网的测试结果发现:
1) 使用三极布线法 (图2) 检测中, 增加电流极的探针根数以增大与土壤的接触面积可以极大减小电流极的接地电阻, 保证了整个电流回路阻抗足够小, 设备输出电流足够大。
(1) 首先用1根1 m的金属探针作为电流极打入紧密土壤中, 利用双钳式接地电阻测试仪K2124B对电流极进行接地电阻测量, 进行3次测量求平均值为87.2Ω。
(2) 再用金属连接导线将3根1 m的金属探针连成一个等腰三角形的一个闭合电流接地极, 并打入紧密土壤中, 利用双钳式接地电阻测试仪K2124B对电流极进行接地电阻测量, 进行3次测量求平均值为27.8Ω。
由此可见, 增大电流接地极与土壤的接触面积可以极大地减小电流极的接地电阻。
2) 使用三极布线法 (图2) 检测, 采用三极三角法测量的测量数据要比三极直线法稳定, 可以有效地减小两极引线间互感耦合对测试结果的影响。
将水电站主变测试点作为三极直线法和三极夹角法的基准测试点, 测试过程如下:
(1) 首先用三极直线法, 选定电流极与被测接地装置边缘的距离 (d CG) 为被测接地装置最大对角线长度 (D) 的4倍, 电位极置于零电位区, SWD-JD大型地网接地电阻测试仪仪器自检结束后, 对主变测试点进行5次测量, 测量值分别为:0.266、0.310、0.299、0.382、0.410Ω。
(2) 随后采用三极夹角法, 选定夹角角度为30°, 电流极与被测接地装置边缘的距离 (d CG) 和电位极与被测接地装置边缘的距离 (d PG) 相等, 选定d CG和d PG的长度为被测接地装置最大对角线长度 (D) 的4倍, SWD-JD大型地网接地电阻测试仪仪器自检结束后, 对主变测试点进行5次测量, 测量值分别为:0.377、0.373、0.381、0.393、0.391Ω。
通过三极夹角法对主变测试点的五次测试值的曲线变化和三极直线法的五次测试值的曲线变化对比, 可以看出:三极夹角法对主变测试点的5次测试值比三极直线法的5次测试值更稳定, 变化幅度更小。
3) 测试电流波形为正弦波, 并采用三极夹角法进行布线, 使用45 Hz和55 Hz两种频率进行测量。经过对两次频率测试波的测试结果进行分析可知:使用区别于50 Hz工频频率的测试波可以很好地消除干扰, 测量数据稳定。
将水电站继保室测试点作为45 Hz和55 Hz两种频率测试波的基准测试点, 测试过程如下:
(1) 先用45 Hz测试波对继保室测试点进行测量, SWD-JD大型地网接地电阻测试仪仪器自检结束后, 对主变测试点进行5次测量, 测量值分别为:0.381、0.386、0.392、0.387、0.388Ω。
(2) 接着用55 Hz测试波对继保室测试点进行测量, SWD-JD大型地网接地电阻测试仪仪器自检结束后, 对主变测试点进行5次测量, 测量值分别为:0.382、0.385、0.388、0.394、0.392Ω。
通过45 Hz和55 Hz两种频率测试波对继保室测试点的5次测试值的对比, 可以看出区别于55 Hz工频频率的测试波的测试值变化幅度较小, 有效地减少工频电流的干扰。
4) 当地网接地电阻的检测数据≤0.5Ω时, 将C1和P1之间的短接导片断开, 并用两根测试线进行测试, 可以降低测试线的引线电阻及接触电阻对测量结果的影响。
将水电站坝体测试点作为此次测试的基准测试点, 测试过程如下:
(1) 将C1和P1短接, 并用一根测试线对坝体测试点进行测试, 进行五次测试, 测试值分别为:0.375、0.398、0.342、0.384、0.391Ω。
(2) 将C1和P1连接导片断开, 并用两根测试线对坝体测试点进行测试, 进行五次测试, 测试值分别为:0.388、0.385、0.385、0.384、0.390Ω。
通过C1和P1短接和一根测试线和C1和P1断开和两根测试线对坝体测试点测试值的对比, 可以看出C1和P1断开和两根测试线的测试值曲线变化较小, 可以有效降低测试线的引线电阻及接触电阻对测量结果的影响。
2 结语
发电站接地系统的可靠性关系着整个发电站的正常运行, 因此在进行接地电阻的测量设计时, 要结合实际情况, 选择合适的测量方法和接地方式, 同时有关部门不能为了追求便利的维护, 而忽视一些细节问题, 这样既提高了接地系统的可靠性, 又节约了投资成本。通过对水力发电站大型接地地网的检测分析, 希望分析结论会在今后大型地网的检测工作中起到一定的指导作用。
摘要：接地电阻值是发电站接地系统的重要技术指标, 是衡量接地系统有效性和安全性的重要参数之一。准确测量接地电阻值, 对接地网安全性评价具有非常重要的意义。通过对水力发电站大型地网现场检测的结果进行分析, 其分析结果对水力发电站检测工作中遇到的一些问题的解决方案具有一定的技术指导作用。
关键词：发电站,大地网,接地电阻
参考文献
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防雷检测接地电阻分析 篇7
1 同塔多回路线路的概况
我国经济的快速发展带来了电网建设的快速发展, 经济比较发达的地区对电网的要求也越加严格。由于土地资源的缺乏导致部分地区的电网运输紧张, 这一因素的限制导致的后续问题包括了社会的混乱。因而为了缓解这一尖锐的社会矛盾, 促进社会的和谐发展, 我国加大了线路运输的容量, 把目光投向了同塔多回路线路的设计与研究上。
与以前较为简单的线路比较而言, 同塔多回路线路的塔头变得更加的复杂, 该线路的设计相比之前更加美观, 成本上也比较的合人心意。同塔多回路线路在国外应用非常普遍。尤其是在经济比较发达的地区, 该线路的应用更为普及。政府为了更好地发展经济, 也在调动各大力量支持这一项工程的行进。同塔多回路线路一般有同塔四回路、同塔六回路等。
2 同塔多回路线路接地电阻与防雷性能
一般来说, 绝大部分地区的输电线路都会有出现雷击跳闸状况, 我国相关部门对雷击跳闸的现象进行了数据统计和防雷的相关运算, 提出了相当多的防止雷击的措施。
(1) 同塔多回线路的杆塔的接地电阻在少于5欧姆时, 不需要通过减小接地电阻的电阻率来提高多回线路的耐雷击的性能。但这并不代表能够忽视该部分, 相关部门与人员还必须严谨地做好接地电阻的定期监测和相关事务的防范, 如有需要, 还要改进防范措施, 力求安全工作完满。
(2) 根据相关的数据表明, 同塔多回路线路的杆塔高度应该尽量降低, 对于多回路线路中因为跨越出现的高度特别高大的杆塔, 需要进一步地校对信息, 计算相关数据, 分析出它的防雷性能, 并且根据相关内容制定有效的防雷技术措施。
(3) 我国的相关部门经过测算得出了许多有用的数据, 其中比较重要的还有地线保护角要小于零度。
(4) 同塔多回路线路中线路悬式氧化锌避雷器作为防雷的比较重要的设施, 被我国相关部门极为看好, 提倡要大力推行来实践。
3 多回路线路杆塔的设计与防雷性能
我国相关部门的经过层层研究与努力, 做出许多研究性报告。报告中指出同塔四回路线路的杆塔的防雷击性能比较好, 无论从哪一方面, 它的操作性与功能性都有显著的呈现。
对于同塔多回路线路而言, 为了使其系统稳定性得到保障, 应该花大功夫去避免双汇跳闸的现象出现。为了避免这个问题, 有关部门特意为此采取有效措施增大交流线路的双回耐雷击性能。
4 同塔多回路线路的优势
4.1 美观大方, 节约成本
同塔多回路线路实现了杆塔的布置美观大方, 设施合理有序的特点。在工程的投资上节约了资金成本, 使得利润面比较有成效。由于我国政府也重视这一项技术的开发研究与发展, 对同塔多回路线路的工作投入加大了力度, 对于该项目的条条框框, 内部系统加强了管理, 所以同塔多回路线路就有了可靠性与安全性这些性能。
4.2 顺应需求, 有效防雷
同塔多回路线路是满足我国发展的要求的。由于国家空前进步与发展壮大, 电网建设随之加快, 线路的需求量激增导致我国不得不投入大量人力物力财力来加强供电需求这一社会问题。同塔多回路线路因为横跨了许多城市的线路交通设施, 杆塔的高度愈发向上增加, 这样的状况引发的结果是绕击概率明显增加了, 引雷的土地面积也骇人地增大, 雷击跳闸率也会随之而增加。根据这类情况, 我国进行了许多研究来分析相关测试数据, 保证同塔多回路线路的顺利铺开。
5 总结
国民经济迅猛发展是我们一直以来的追求和努力方向, 由此会带来许多客观的利益来维持我国平稳发展。国家经济快步向前, 万千百姓生活水平步步提高, 家用电器越来越普及, 用电量节节攀升, 电网设施越来越集中, 对电能的输送容量和可靠性要求越来越高。城市一步步发展, 土地资源缺少得更加厉害, 电网建设涉及到的社会问题引发的社会矛盾愈发明显。例如一些电网的架设需要征用相关地皮, 架空线路的走廊拆迁赔偿等问题都是不容忽视的存在, 这些问题相继出现, 很大程度上影响了电力资源部的良好发展。为了使其更好地向更高的目标稳定发展, 我国的政府特地采取措施制订了切实可行的计划, 由此, 造福百姓的且又防雷性能好的同塔多回路线路诞生了。
同塔多回路线路的出现满足了我国的发展需求, 它沟通多座城市, 在满足基本功能之余具有相当出色地防雷效果。同塔多回路线路接地电阻接防雷性能的研究是一个深入切复杂的课题, 它需要更多学者长久的研究与深入。
摘要：随着我国同塔多回路线路的投入运行, 为了预防雷电导致跳闸现象的频繁发生, 我国投入了许多人力物力, 对此展开大量的实践与研究, 不论是对国家内部还是跨越国际的技术都进行了相当数量的分析调查研究, 使得我国的同塔多回路线路接地电阻对防雷性能的研究更加的到位与充实。
关键词：同塔多回路线路,接地电阻,防雷性能
参考文献
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