分析接地点

分析接地点（精选10篇）

分析接地点 篇1

一、工程概述

贵港航运枢纽是国家实施西江梯级开发、打通大西南水上出海通道的西江航运建设二期工程的主体, 以渠化航道、发展航运为主, 兼顾发电、防洪、灌溉、桥梁及公路交通等综合功能。水电厂为河床式低水头电站, 安装4台单机容量为30MW的灯泡贯流式机组, 总装机容量为120MW。机组的主要设备由国外进口:水轮机和调速器系统由芬兰科瓦纳公司提供;发电机、保护系统、励磁系统、计算机监控系统由瑞士ABB公司提供。机组设计水头为8.5m, 年利用小时为5089～5786小时, 保证出力36～52MW, 设计年发电量为6.12亿千瓦时。1999年2月l日第一台机组并网发电, 1999年9月1日四台机组全部并网发电。

二、转子接地危害

发电机正常运行时, 发电机转子电压 (直流电压) 有几百伏左右, 励磁回路对地电压约为励磁电压的一半, 贵港航运枢纽水电厂机组正常运行时转子对地电压为Ue/2=206V/2=103V, 转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。因此, 当转子绕组或励磁回路发生一点接地时, 不会构成对发电机的危害。但转子发生一点接地后更容易发生两点接地。因为发电机转子一点接地后励磁回路对地电压将有所升高。如当励磁回路的一端发生金属性接地故障时, 另一端对地电压将升高为全部励磁电压值, 即比正常电压值高出一倍。

在这种情况下运行, 当切断励磁回路中的开关或一次回路的主断路器时, 将在励磁回路中产生暂态过电压, 在此电压作用下, 可能将励磁回路中其他绝缘薄弱的地方击穿, 从而导致第二点接地。当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时, 会产生很大的短路电流, 可能会烧伤转子本体;另外, 由于部分转子被短路, 是气隙磁场不均匀或发生畸变, 从而使发电机转动时所受的电磁转矩不均匀并造成发电机振动, 损坏发电机。发生两点接地导致机组甩负荷停机, 影响电网的稳定和电能的质量, 造成经济损失。特别是在5～10月丰水期, 库容小, 属于日调节电站, 发生转子一点接地故障, 停机检查造成弃水, 造成更大的经济损失。

三、转子一点接地原理

利用惠斯通电桥原理

惠斯通电桥 (又称单臂电桥) 是一种可以精确测量电阻的仪器。上图1所示是一个通用的惠斯通电桥。电阻R1, R2, R, Rx叫做电桥的四个臂, G为检流计, 用以检查它所在的支路有无电流。当G无电流通过时, 称电桥达到平衡。平衡时, 四个臂的阻值满足一个简单的关系, 利用这一关系就可测量电阻。测量时, 选择适当的电阻作为R1和R2, 用一个可变电阻作为R, 令被测电阻充当Rx, 调节R使电桥平衡, 此时而且可利用高灵敏度的检流计来测零。平衡时, 检流计所在支路电流为零, 当调节电桥使检流计G上的电流为零时, 电桥达到平衡。这时满足以下式:

该保护采用惠斯通电桥原理, 其中转子绕组与大轴接地之间的分布电容CR加上隔离电容CK1和CK2构成电桥桥臂中的一条, 另一桥臂为匹配电容CX支路, 再加上两路高值电阻R支路, 正常情况下测量桥由一个外部的辅助交流电源供电, 当电桥平衡时, 则电桥输出电势非常小, 保护不会动作。

而当发电机转子绕组发生接地故障时, 受接地的影响, 这一桥臂的阻抗发生变化, 电桥平衡被打破, 其输出电势上升, 当输出电压U达到或超过整定值时, 发出报警信号。测量桥需要的交流电源可由发电机出口PT供电, 该供电方式中, 当发电机不运行时保护不投入, 当发电机投入励磁时, 出口PT有电压输入测量桥, 保护投入运行。贵港航运枢纽水电厂采用了这种供电方式, 这就是为什么机组空转没有投励磁或者机组停下时保护信号就会消失的原因。

四、发电机运行中发转子一点接地故障处理

当发电机在运行中发生转子一点接地故障时, 按规程, 如故障不能消除, 运行两小时应停机检查处理。发生转子一点接地故障后, 当班的运行人员应申请停下机组检查: (1) 对机组转子回路的绝缘检查; (2) 校验转子一点接地保护装置; (3) 检查转子外部和内部设备; (4) 检查保护的控制回路接线和端子。

转子一点接地故障常见原因是: (1) 转子外部接地:转子励磁电缆接地、碳刷架烧损、转子励磁电缆因铁线夹得太紧造成绝缘降低、碳刷粉尘过厚; (2) 转子内部接地:磁极上游侧螺杆受潮接地、磁极线圈与铁芯间有丝状物插入造成接地、磁极上游侧线圈与铁芯的缝隙有油泥引起接地; (3) 保护装置回路引起接地:大轴一点接地回路端子松动导致不平衡发转子接地信号、保护装置回路设备老化造成误发转子接地信号。

五、结语

通过上述分析得知, 引起发电机转子一点接地故障发生的原因有许多, 但是掌握了转子一点接地保护的原理, 定期对发电机励磁系统进行检查、清洁, 就能很好地预防发电机转子接地故障的发生, 确保发电机的安全稳定运行。

摘要：贵港航运枢纽水电厂安装有4台30MW灯泡贯流式水轮发电机。发电机是水电厂的主要设备, 当发电机发生一点接地故障后, 要及时排查处理, 以免扩大发生转子两点接地故障, 造成发电机损坏, 给企业造成经济损失, 同时也影响到电网的稳定和电能质量。文章分析其原因, 提出处理办法。

关键词：发电机,转子,一点接地,原因分析

参考文献

[1]马玉新.小龙水电站发电机转子一点接地问题探讨[J].水电厂自动化, 2008, (1) .

[2]陈文添.水轮发电机组转子一点接地的分析与查找[J].广西电力, 2005, (3) .

大准线防雷接地措施的几点探讨 篇2

关键词：防雷接地；作用；改进措施

DOI：10.19354/j.cnki.42-1616/f.2016.17.63

同电力系统故障一样，电气化铁路的故障很大一部分是由于设备绝缘损坏造成的。而在绝缘损坏故障中，有许多是由于过电压造成。过电压分为大气过电压和内部过电压。大气过电压是雷云放电产生的，可达上万伏甚至更高，其电流可达数百安。通常利用避雷针、避雷线来预防直击雷，利用避雷器来限制过电压，从而保护电气设备的绝缘。避雷针一般用于保护发电厂和变电所、避雷线主要用于保护输电线路。而且接触网和电力贯通线路穿越旷野山陵、线路又长，遭受雷电袭击的几率大，易受到雷击导致设备损坏。接触网没有备用线路，如果发生事故将中断铁路运营。自大准铁路开通至今20余年来，因雷电袭击造成的损失较大，仅2013年雨季因雷电造成跳闸故障就28起。下面我就大准铁路的接地系统进行简单分析。

一、接地的作用与大准铁路供电系统接地方式

供电系统带电部分与接地部分经绝缘元件绝缘。正常情况下总会有微弱的泄漏电流经绝缘元件流回大地，这样的电流一般不会对人身和设备造成伤害。随着绝缘元件的老化、严重脏污、出现裂纹或浸水时，绝缘强度下降，泄漏电流就会相应增加。当支柱对地接地电阻较大时，泄漏电流会在支柱上形成较大过渡电压，严重时会危及人事安全；同时较大的泄漏电流流经混凝土支柱时，其内部金属部分会发热，使得金属软化造成支柱强度下降，拉断支柱危及设备安全。为避免上述情况发生，电气化铁路中的接触网和电力贯通线路应当设立接地装置，将非带电的金属部分与钢轨（牵引轨）或大地直接相连。

接地的实现形式有多种多样，大准线采取的是接触网支柱利用回流线或保护线作闪络保护地线的集中接地方式，在隔离开关和单独支柱处采取单独直接接地，即将设备直接与接地极相连；电力贯通线采用的是电杆单独接地，在重雷区采取了设置架空地线实现集中接地的方式。

二、防雷接地装置和接地电阻

（一）雷电接受装置又叫接闪器，通常有三种：避雷针、避雷器和避雷线。避雷针看似简单价廉，实则复杂价高，因此多用于电子设备集中的场合，比如电气化铁道系统中一般用于牵引变电所，大准线各牵引变电所均设有避雷针；避雷线就是在接触网或电力贯通线上方架设的金属线，并且每隔一定距离就做一个接地装置。这是最简单可靠的保护，但是由于避雷线架设到哪里保护才能到哪里，需要消耗大量金属线，造价高，因此多用于雷电多发地区，因此大准铁路没有采用这种方式；避雷器是用于保护电气设备免受雷电过电压、操作过电压和工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。对于接触网，避雷器安装简单、但清洁维护不便、且保护范围有限，因此只是根据线路的具体情况综合考虑进行适量安装，牵引变电所用的更多些。目前我国电气化铁道接触网上常用管型避雷器和角隙避雷器、贯通线多用氧化锌避雷器。

（二）接地电阻是指电流经接地体流入大地，接地体本身、接地体与土壤之间的接触部分以及土壤本身所呈现的电阻，接地电阻的大小将直接影响防雷性能。影响接地电阻的因素有二：一是接地金属本身的金属电阻，接地体截面积越大、金属的电阻率越小，接地体的电阻就越小。二是接地体与土壤的接触面积越大越紧密，接地体的电阻也越小。由于金属接地体的电阻在接地装置中占比例非常小，往往忽略不计。所以接地体形状必须按照规定要求进行埋设。

三、雷害原因及对策

（一）避雷器不足或性能不佳。电气化铁道一定要依照《铁路工程 技术规范》规定按照当地气象情况安装足够的避雷器，比如规范规定的电分相和电分段锚段关节、长大隧道两端、分区亭引入线和牵引变电所馈出线出口等处。避雷器种类多，性能、指标各有不同，且稳定程度不一，所以避雷器一旦失效应当让使用者立即察觉，且保证它处于开路。

（二）接地电阻超标。由于大准铁路部分路段土质较差，土壤电阻率较高，所以每年检测都存在接地电阻超标现象。通常工区会采用增加接地极、对接地附近土壤进行置换等方法进行降阻。但是对于石质地区这些方法效果并不明显。

（三）对策。（1）确定重雷区，对全线雷电出现频繁的线路（薛家湾-清水河、新店子-凉城、丹洲营-燕庄等）重新检查测试接地情况，对接地电阻超标的部分进行降阻或加装接地极。对部分石质地段段内无法整改的进行招标，請专业团队进行改造。（2）对空旷地段的956电源线的支柱采取加装避雷线，同时对每基杆塔加装接地极。（3）对雷电出现频繁线路的避雷器逐步更换为自脱式避雷器，该避雷器避雷效果好，故障少，运行稳定。通过系列改造， 2014年我段接触网和贯通因雷雨造成的故障为5起、2015年累计9起，远远低于2013年，取得良好效果。

参考文献：

电压互感器二次回路接地点的分析 篇3

电力系统通过电压互感器(TV)将一次电压按变比缩小为供保护、测量等装置使用的二次电压,同时还可使二次设备与一次高电压隔离。TV二次回路的接地点选择及位置至关重要。如果TV不能准确地反映一次系统的实际情况,则很可能会导致功率方向元件的拒动或误动,影响整套方向保护动作的正确性,给电力系统安全生产带来严重的危害[1]。为了保护人身与设备安全,二次回路必须有一点接地,并且只允许一点接地。如果二次回路中性点存在多点接地,当系统发生接地故障时,变电站地网中将流过很大的故障电流,TV二次回路零相小母线N600两端会产生电位差,使得TV二次中性点电压相位产生偏移,影响相电压与零序电压的幅值与相位,从而可能导致距离保护、零序方向保护拒动或误动作。

1 TV二次回路接地原则

根据电力系统继电保护反事故措施规定,TV二次回路接地包括以下基本原则:

a.经控制室零相小母线N600连通的几组TV二次回路,只应在控制室将N600一点接地,各TV二次中性点在开关场地接地点应断开[2];

b.为保证接地可靠,各TV的中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等,二次绕组的接地必须各自引线接到屏柜的接地铜排上,而不能采用串接的方法;

c.对于各电压等级N600分别接地的情况,必须确保各电压等级的TV二次回路无任何电联系;

d.已在控制室一点接地的TV二次绕组,如有必要,可采取在开关场地将二次绕组中性点经氧化锌避雷器接地以避免一次过电压入侵二次回路与设备,但必须保证避雷器的击穿电压满足要求[3];

e.来自开关场地的TV二次回路的4根引入线和互感器开口三角绕组的2根引入线均应使用各自独立的电缆,不得公用[4]。

2 事故分析

2007年4月30日某变电站发生一起高频保护区外误动事故。220 k V甲线和乙线同时运行在Ⅱ母线上,在乙线发生单相故障时乙线保护正确动作,而甲线的对侧B屏保护误动跳闸,甲线保护为高频闭锁,事后检查从录波图上看到,甲线保护对侧误动主要是本侧保护在故障反相时没发高频闭锁信号造成的。经过录波图分析发现对一个时刻的电压、电流幅值两者相加合成后的零序功率方向为正方向,所以故障期间由于电压的异常导致零序功率误判正方向是甲线本侧B屏高频保护停信的原因。零序电压的不正常主要问题在电压回路,对装置N600走线进行检查,同时测量2套保护N600对地电压,发现正常情况下A屏保护对地电压为0.01 V,而B屏保护对地电压为0.3 V(同一表计测量),存在较大的区别,同时审查甲线2套保护的电压回路图并现场核对,发现两者N600连接的确存在较大区别,其走线见图1(图中,JBO为避雷器;TYD为电容式电压互感器,下同)。

由图1可以看出,甲线2套保护LFP901A与LFP902A的TV N线走向存在明显区别。A屏保护(LFP901A)所用N线由母线TV端子箱直接引入控制室,且在控制室控制屏上一点接地后引入保护装置,在保护装置上通过跳线与甲线电容式电压互感器(TYD)的N600连通;而B屏保护所用N线则直接从甲线线路TYD的N600引入。2套保护所用的N600不同,虽然在A屏保护处母线TV N600与线路TYD N600有跳通,但是B屏保护的N600到跳通点距离相当长(约有1 km)。在乙线故障时,由于本站侧入地的短路电流较大(从保护数据可以看出约18 k A),使得地网电位升高,导致甲线的TYD N600击穿保险导通,从而在该N600回路上形成两点接地,短路电流使两接地点存在一定的压差,同时由于二次连接电缆阻抗一般较小,因而在回路中形成较大的环流,造成击穿保险导流片炭化,并使得B屏保护的N600与母线TV N600不等电位,产生附加零序电压,致使零序功率方向由反变正,保护停信开关跳闸[5]。

3 TV N600多点接地的检查方法

3.1 TV二次回路N600一点接地等值电路

当TV二次回路N600一点接地,TV二次回路电缆对地分布电容C、TV二次等值电压U1、一点接地连接线形成回路,分布电容很小,呈高阻抗(见图2),电容C容抗和U1决定回路电流I的大小。在控制室一点接地连接线并接滑线电阻R后,拆开接地连接线,改变电阻R值(小于10Ω),因R垲1/(jωC),不影响回路电流I,I大小保持不变[6]。

3.2 TV二次回路N600多点接地等值电路

如果TV二次回路N600除在控制室一点接地外,还存在接地点(如图3中接地点2),接地点2在地网上存在电势差U2,则等值电路如图3所示。接地点N600支路上电流随电阻R变化而变化,通过调整串入电阻R值,查出电流变化N600支路,找出存在接地点的N600支路以及接地点。

3.3 TV N600多点接地检查方法

以网内某变电站TV二次回路N600一点接地检查为例。在控制室TV并列屏零相小母线N600一点接地位置按照图4接好试验接线,判断TV电压二次回路N600是否一点接地(电阻法)。图中,(1)为氧化锌击穿保险(250 V),(2)为刀闸S,(3)为刀闸S1,(4)为滑线电阻,(5)为控制室一点接地连接线。

a.合上刀闸S,断开控制室一点接地的连接线。

b.调整滑线电阻R为0,合上刀闸S1,断开刀闸S,测量滑线电阻R上电流(用高精度钳型电流表)为140 m A。

c.合上刀闸S,断开刀闸S1,滑线电阻R增加为10Ω,合上刀闸S1,断开刀闸S,测量滑线电阻R上电流为7 m A。

d.对滑线电阻R上电流进行分析,电流发生变化,该站TV二次回路N600存在两点(或多点)接地。

在电阻法的基础上确认有两点接地后,可用电流法来查找接地点具体在哪条支路上。合上刀闸S,调整滑线电阻R为10Ω,断开控制室一点接地的连接线,合上刀闸S1。

依次执行下列查找步骤:

a.对TV二次回路N600每一支路用高精度钳型电流表钳住线不动;

b.合上刀闸S,测量出N600线支路1电流值I,断开刀闸S,测量出N600线支路1电流值I;

c.合上刀闸S,测量出N600线支路2电流值I,断开刀闸S,测量出N600线支路2电流值I。

直至n+1合上刀闸S,测量出N600线支路n电流值I;断开刀闸S,测量出N600线支路n电流值I。

对以上每次合、断刀闸测出同一支路电流I进行比较,若电流没有发生变化,该支路N600线不存在接地点;若电流发生变化,该支路N600线存在接地点。

3.4 利用电压法确定接地点

在电阻法的基础上确认有多点接地后,可用电压法来查找接地点具体在哪块保护屏或开关柜上。

在各保护屏或开关柜上用万用表测量各自的N600对地的电压值,一般接地点的对地电压值为0或几毫伏,离接地点的距离越远,N600对地电压值越高(几十毫伏至一百多毫伏不等),若某块保护屏或开关柜上的N600对地电压为0或几毫伏时,可初步判断该地有N600接地点。

3.5 利用电阻法检查TV二次回路接地的要求

a.对TV二次回路N600接地情况进行检查,要求在天气晴朗的情况下,利用钳型电流表(精度为m A级)对流过N600接地线实际电流值进行测量记录。

b.对于各电压等级N600分别接地的情况,应对各N600接地线电流值分别进行测试并记录数据。

c.若发现N600接地线上流过的电流大于50m A时,应立即对TV二次回路及其接地情况进行全面核查并及时整改,确保仅一点接地。

3.6 检查实例

根据《南网总调关于防止发电厂变电站保护用TV二次回路多点接地的通知》,对某500 k V变电站保护用TV二次回路一点接地情况进行了专项检查。

3.6.1 利用电阻法确定各电压等级TV是否存在多点接地

通过对全站各电压等级中性点电流进行测量,由表1可以判断该站500 k V、220 k V存在多点接地的可能。

3.6.2 利用电压法确定TV接地点

通过对全站TV二次回路进行检查,发现问题如下:

a.220 k V某线TYD端子箱处放电间隙对地电位为0.006 V,经检查发现放电间隙两端电缆接线反接,导致N600接地,现已恢复为正确接线,放电间隙对地电位为0.17 V;

b.500 k V某线TYD端子箱处放电间隙对地电位为0.006 V,经检查发现端子排处N600有地线直接接地,现断开该接地线,放电间隙对地电位为1.01 V;

c.500 k V某线控制屏处存在接地点,经核查回路发现其已在500 k V母线控制屏处接地,存在两点接地情况,现断开控制屏处的接地线,N600对地电位为0.16 V。

经过上述检查改造之后,用电流钳表重新测量500 k V、220 k V接地点处电流值,检查结果见表1,判断各电压等级已无多点接地的情况。

4 TV二次回路接地情况运行管理要求

TV二次回路的接线错误会给系统的安全稳定运行带来很大隐患,因此一些安全措施在TV的运行维护中应加以注意。

a.对新建工程,要加强设计审查,认真检查验收N600一点接地情况,确保设计图纸及相关二次回路接线正确无误,从设计上防止多点接地现象的发生[7]。

b.投运验收期间,加强现场核查工作,减少因施工安装造成的多点接地。

c.改、扩建的厂站在设备投运前或者TV二次回路工作之后恢复运行接线后,必须对N600公共接地线电流进行测试并记录数据。

d.通过定期查线、测试N600接地线电流值和检测TV中性点电压等方式核查二次回路,若新测量的电流值大于上一次测量值20 m A时,运行值班人员应立即通知保护人员进行专项检查。对于各电压等级N600分别接地的情况,每个接地点均应测试,根据多点接地的特点,查找多点接地位置,确保TV二次回路仅有一点接地。

e.鉴于目前已多次发生TV中性点放电间隙击穿造成电压回路两点接地引起保护误动的事件,为消除隐患,应将网内220 k V及500 k V电压等级的TV中性点安装的标称电压380 V以下的放电间隙或避雷器立即更换为标称电压380 V或以上的低压避雷器,建议选用动作或失效时有明显标志的避雷器,以便对其运行状态进行监控,定期检查,加强巡视,发现异常马上更换。在现场更换工作中,要注意核查清楚原放电间隙或避雷器的接线情况,做好安全措施,防止造成运行中的TV或TYD二次回路短路或开路。

f.对已经查找到的多点接地现象,根据具体原因,参照上面提出的解决方案进行改造。

5 结语

本文通过对一起保护误动事故的分析,从原理上对TV N600多点接地的检查方法进行了阐述,并通过检查结果验证方法的可行性。同时建议在新建和改、扩建工程中,加强对TV回路的设计、施工审核,严格执行《广东省电力系统继电保护反事故措施》中关于TV二次回路的反措要求,在运行中对TV二次回路中性点接地情况定期进行检查,保证继电保护及安全自动装置可靠稳定运行。

摘要：对一起电压互感器二次回路多点接地导致继电保护装置误动作情况进行分析,验证了电压互感器多点接地造成的危害性。建立了电压互感器二次回路一点接地和多点接地等值电路模型,结合反措要求对现场电压互感器二次回路接地点的检查方法进行总结。提出利用电阻法判断存在多点接地的可能、电流法确定接地点的支路、电压法确定具体的接地点。通过实例验证了检查方法的正确性,同时针对电压互感器二次回路接地点的实际运行情况提出了相应的运行管理要求。

关键词：电压互感器,二次回路,接地点,多点接地,反措要求

参考文献

[1]刘晓忠,叶东印.电压互感器二次回路接地点分析[J].继电器,2007,35(18):65-67.LIU Xiaozhong,YE Dongyin.Analysis of voltage transformer se-condary circuit grounding point[J].Relay,2007,35(18):65-67.

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,2000:358-359.

[3]广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义[M].北京:中国电力出版社,2008:69-73.

[4]阮伟,刘启胜,徐挺进.保护用电压互感器二次接线方式的探讨[J].继电器,2004,32(19):49-55.RUAN Wei,LIU Qisheng,XU Tingjin.Discussion on secondaryprotection connection mode of potential transformer[J].Relay,2004,32(19):49-55.

[5]张帆,李一泉,袁亮荣,等.电压互感器二次回路接地研究[J].广东电力,2008,21(4):5-14.ZHANG Fan,LI Yiquan,YUAN Liangrong,et al.Research onmultiple earth in voltage transformer secondary circuit[J].Guangdong Electric Power,2008,21(4):5-14.

[6]中国南方电网电力调度通信中心.关于防止发电厂变电站保护用电压互感器二次回路多点接地的通知[S].广州:[出版者不详],2009.

低压供电接地方式分析 篇4

关键词：保护接地保护接零分散接地联合接地等电位连接

随着社会的不断进步，电能已成为人们生产生活中最基本的不可代替的能源。然而，当电能失去控制时，就会引发各类电气事故，其中对人体的伤害即触电事故是最常见的，而人们最忽视的就是间接触电。保护接地和保护接零是防止间接触电最基本的措施。

电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属体称为接地体，连接接地体与电气设备之间的金属线称为接地线，接地线与接地体合称为接地装置。

保护接地就是把电气设备的金属外壳、框架等用接地装置与大地可靠地连接，它适用于电源中性点不接地的低压系统和1000V以上任何形式的电网中。保护接地的原理是给人体并联一个小电阻，以保证发生事故时，减小通过人体的电流和承受的电压，主要保护人员和设备不受损害。

保护接零就是在电源中性点接地的系统中，把电气设备的金属外壳、框架与零线相连接，它的作用在于：如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于零线的电阻小，故短路电流很大，这将使电路中保护开关动作或使电路中保护熔丝断开，切断电源，这时外壳就不带电，从而避免触电事故。

我国低压配电网中大多数采用TN系统，在该系统中，电路或设备要达到运行要求，变压器低压中性点就应该接地，该接地称为工作接地或配电系统接地。工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，既减轻低压系统由高压窜入低压等原因所产生过电压的危险性，主要保护设备的正常运行。在这里，由于N线与PE线是连通的，都经主接地线连至主接地体，在安装过程中，一定要清除压线处的氧化层或油漆，以保证其接地电阻达到安装要求。而N线与PE线分开后一般就不再合并，特别是装有漏电保护开关的线路中。另外，TN系统中保护中性线上一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地称为重复接地，重复接地能降低漏电设备的对地电压，减轻零线断裂时的触电危险，缩短碰壳或接地短路故障的持续时间，对照明线路能避免因零线断线而引起烧坏灯泡等事故发生。

需要注意的是：由一台变压器供电的配电网中，不允许一部分电气设备采用保护接地而另一部分电气设备采用保护接零，即一般不允许同时采用TN系统和TT系统的混合运行方式。

随着供电方式的合理化与自动化系统的广泛应用，接地方式按其功能不同分以下几种：

防雷接地是受到雷电袭击时，为防止造成损害的接地系统，常有信号弱电防雷接地和电源强电防雷接地之分。

机壳接地是将系统中平时不带电的金属部分(机柜外壳，操作台外壳等)与大地形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全，同时，防止静电的积累。

系统接地一般在机柜和设备设计时就在内部接好。如互感器的接地保护就已经接至柜内专用接地螺丝处，各种电器的接地端子，变频器就有专用的接地端子等。

机器逻辑接地，也叫主机电源接地，是计算机内部的逻辑电平负端公共接地，也是+5V等电源的输出接地。

信号回路接地，如各变送器的负端接地，信号的负端接地等。

屏蔽接地即模拟信号的屏蔽层的接地。

在实际接地方式中，防雷接地，机壳接地，系统接地，机器逻辑接地，信号回路接地，屏蔽接地等因作用和要求不同，接线的方式就有所不同。其中信号弱电防雷接地，机器邏辑接地，信号回路接地，屏蔽接地都采用单独的接地体，其它则与系统PE线连接最终接地。另外还有建筑物接地，这几种接地方式相互分离，由于地线系统不断增多，地线间潜在的耦合影响往往难以避免，这种分散接地方式反而引起干扰，当某一设施被雷击中时，容易形成地下反击，损坏其他设备，另外各个地网之间的距离因以后的维修工作也没办法保证。如果采用联合接地即所有接地系统共用一个共同的“地”，就可以有效地解决雷击和干扰问题。联合接地特点：整个建筑物的接地系统组成一个笼式均压体有效防止雷电的干扰问题：联合接地的接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰：可以节省材料，占地少，经济效益好。

查对IEC标准和一些发达国家的电气法规，都规定一个建筑物电气装置内的各个电气系统通常只能共用一个接地系统，应采用联合接地的方法，及通过等电位连接至联合接地体，且接地电阻≤1幅。

目前，等电位连接在工程设计与施工中普遍应用。等电位连接的基本概念是两个金属物之间用导体直接连接，目的是使两导体处于同一电位，使人接触两导体时不受到电击的危害，同时附带其他保护功能。实际就是将进线配电箱的PE(PEN)母排，金属管道，排水、热力、煤气等干管，建筑物金属物，建筑物的接地装置连在一起。需要注意的是：各点之间的连接线截面积选择要合适，连接螺丝处要清除氧化物或油漆，主(分)接地线必须保证足够的截面积以达到接地电流的要求。

一种前方车辆后轮接地点检测算法 篇5

单目视觉技术具有信息获取简便、信息丰富和处理方法多样等特点,因此,成为车辆防撞预警中主要的车辆道路环境信息获取手段[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。前车测距,即利用距离计算模型确定主车与前车之间的距离,是基于视觉的车辆防撞预警的重要构成。为了准确地获得前车距离,对前车在图像中的精确识别和定位是最为关键的技术之一。目前,国内外学者已经提出了多种车辆识别算法[10,11,12,13,14]。这些算法大都采用检测车辆底部阴影来定位车辆,将路面平均灰度值突变点当作车辆下边缘,具有一定的局限性。比如当阳光入射角较小时,路面阴影面积会相对车辆较大,有时甚至会是车辆占路面面积的1～2倍,此时若仍将阴影当作车辆所在显然不够精确。为了解决这一问题,若以车辆后轮接地点定位车辆显然更加精确和有利于测距。对此,本文提出了一种前方车辆后轮接地点检测算法。

1 车辆初步识别

根据车道线水平宽度(以像素表示),首先建立不同尺度的车辆矩形搜索框,搜索框的水平宽度为车道线宽的70%,宽高比为4∶3。一般车辆的后视图都存在许多明显的垂直边缘和水平边缘结构,如左右垂直边缘,后车窗、保险杠和车牌的水平边缘。这些特征给车辆识别提供了很大的帮助。首先采用垂直和水平方向的Sobel算子(见图1)对搜索区图像进行滤波,随后采用自适应阈值分割法(OTSU)对滤波后图像进行二值化处理,得到边缘图像二值化图,如图2、图3所示。

随后对矩形搜索框内的图像进行对称性测度。首先分别计算矩形搜索框内每一行的对称度,然后对计算出的每一行对称度进行加权平均,得到矩形图像的1个总的对称度。1个1维向量的对称性测度公式如下:

式中:xi为向量中点横坐标;w为向量宽度;

计算得出的矩形图像对称性S的值介于-1和1之间。当S=1,表示着图像有着100%的对称性;当S=-1,表示图像完全不对称。根据大量统计数据,当S>0.3可认为前方目标车辆存在。如图4所示,此时S=0.47,可认为检测到目标车辆。

2 车轮感兴趣区确定

在初步识别车辆的基础上,需要进一步确定车轮感兴趣区,本文综合车辆先验知识,采用了一种结合车辆两侧垂直边缘和后部保险杠水平下边缘信息来确定感兴趣区的方法。对图4中的边缘图像分别在垂直和水平方向做投影,得到这2个方向的边缘点个数的统计信息,如图5、图6所示。

图5中,在曲线c=5和c=95处各有一个较大的峰值,依据车辆先验知识,可以认为是车辆后部左右2个边缘所在;而图6中,r=67处的倒数第2个峰值则可以认为是车辆保险杠的下部边缘。显然,车轮必然存在于在这2个垂直边缘之间和这个水平边缘下方左右2块区域,根据统计,约在左右各1/6处,如图7所示。

3 车轮接地点检测

大量统计数据表明,车辆轮胎和带阴影的地面往往在灰度上相差很小,因此通过灰度阈值分割的方法往往不能将这两者区分开来。本文针对车轮和地面纹理特征的不同,提出了一种采用Tamura纹理特征的粗糙度对车轮和地面进行区分的方法。

基于人类对纹理视觉感知的研究,Tamura等人提出了纹理特征的表达形式。Tamura纹理特征的6个分量对应于心理学角度上纹理特征的6种属性,分别是粗糙度(Coarseness)、对比度(Contrast)、方向度(Directionality)、线性度(Linearity)、规整度(Regularity)和粗糙度(Roughness)。其中,粗糙度对于本文算法尤为重要。

从狭义的观点来看,纹理就是粗糙度。当2种纹理模式只是基于尺度不同时,具有较大基元尺寸的模式给人的感觉更粗糙。对具有不同结构的纹理模式来说,基元尺寸越大或者基元重复次数越少,则给人的感觉越粗糙。可以说,粗糙度是纹理最本质的特征。因此,对纹理粗糙度进行有效的数学描述,是正确应用纹理粗糙度的关键。Hayes提出了一系列的纹理粗糙尺度,不但克服了粗糙度对对比度的依赖,而且还能有效地处理显微纹理图像。粗糙度的计算可分以下几个步骤进行:

(1)计算图像中大小为2k×2k个像素的活动窗口中像素的平均强度值,即有:

式中:k=1,2,…,5,g(i,j)是位于像素点(i,j)处的像素值。

(2)对每个像素分别计算在水平和垂直方向上互不重叠的窗口之间的平均强度差。

上2式中对于每个像素,能使E值达到最大的k值用来设置最佳尺寸Sbest(x,y)=2k:

(3)粗糙度可以通过计算整幅图像中S的平均值得到,表达式为:

式中:m和n分别为水平和垂直方向的像素总数。

本文对左右2块感兴趣区每连续5行先进行直方图拉升,再用式(5)进行一次粗糙度测度,得到2组平均粗糙度曲线,如图8所示。

从上图可以看出,在处左右两端粗糙度都出现了明显的下降。可以认为在感兴趣区从上至下第5+5行纹理开始出现了较大变化,即从车轮部分进入了地面部分,可以认为便是车轮接地点所在像素行(见图9)。

4 结论

发电机转子一点接地的查找和处理 篇6

1 接地点的查找

1.1 直流电桥法

发电机停机后, 把直流电桥的一只表笔良好接地, 另一只表笔分别接转子绕组的两端a和b, 测出其电阻值R1和R2。如图1, 假定转子有n个磁极线圈, a与地之间有n1个磁极, b与地之间有n2个磁极, 则有

利用 (2) 式就可以计算出接地线圈距离a端的磁极线圈个数n1, 从而找出接地的磁极。

1.2 电压表法查找

发电机停机后, 用直流电焊机向转子绕组中通入直流电流, 为防止转子过热, 所加电流应不大于转子的额定电流。该电流将在转子绕组上产生电压, 用电压表测量集电环之间的电压值, 即是该转子绕组两端的电压, 测出绕组a, b两端分别对地的电压U1和U2, 如图2。由于每个磁极的电阻值相等, 在每个磁极上的压降也应该相同, 所以

其中n为发电机的磁极个数, 利用 (4) 式就可以计算出接地磁极线圈距离a端的磁极个数n1, 从而找出接地的磁极。

2 转子一点接地故障的处理

(1) 发生转子一点接地故障后, 按照现行的规程应立即停机处理。首先用吹扫用气对转子、滑环及碳刷架进行吹扫, 并用清洁剂对粘附在滑环、转子和转子引下线上的油污及碳粉进行清除。清洁后再用500 V或1 000 V兆欧表进行转子绝缘测试, 对地绝缘电阻值不应小于0.5 MΩ。

(2) 经过清洁处理后, 如转子绝缘仍不能达到规程要求, 则可对转子进行直流烘烤。用直流电焊机向转子绕组加入励磁电流80%的烘烤电流, 烘烤10 h后, 再次测试转子对地绝缘, 直至绝缘满足要求。

(3) 经清洁、烘烤后绝缘仍未满足要求, 并最终判定为转子内金属性接地时, 须拆出转子并进行接地点绝缘的修复。

3 防范措施

(1) 防止转子受潮。为了防止发电机发生转子一点接地, 发电机在运行时尤其在停机后, 应保持发电机室的温度和湿度在设计的范围内, 防止转子受潮和结露。

分析接地点 篇7

发电机励磁回路接地是指励磁绕组与转子铁芯之间的绝缘损坏或者击穿,它包括励磁回路一点接地和两点接地故障。在发生励磁回路一点接地时,由于没有形成电流回路,励磁电压仍然正常,因此对发电机无害。但是励磁回路一点接地很容易发展成为两点接地故障,给电机和系统带来严重危害。现在普遍采用以励磁电压为参量的乒乓式励磁保护[1,2,3,4,5,6],但是在发电机停机励磁消失状态下,由于励磁电压很小或等于零,乒乓切换式保护将无法检测到励磁绕组接地故障。为解决这个问题,文献[7]针对模拟式转子一点接地保护方式提出了改进方案,但其分析是在假设励磁电压不变的情况下进行的,当励磁电压变化时,将对计算带来较大误差,本文采用一种乒乓切换式微机保护的改进方案,并对其原理、灵敏度和应用中的若干问题进行分析。

1 乒乓式励磁回路一点接地保护基本原理

目前,发电机的励磁回路大量采用了乒乓式励磁回路一点接地保护,其原理图如图1所示[8]。

其中:UL为转子绕组电压;R为降压电阻;Rm为测量电阻;K为接地位置距离转子正极的电气百分距离。假设励磁电压UL在开关切换过程中不变,R、Rm已知,U1和U2为保护的测量电压。转子绕组的直流电阻很小,可以忽略。

其基本原理如下:

S1接通,S2断开时:

S2接通,S1断开时:

可以推导出:

该保护的保护范围为整个励磁绕组。这种保护不受励磁回路绕组对地电容及接地点位置的影响,调试、整定很方便,正确动作率高,优点突出。但存在以下不足:

(1)电机停机或者无励磁状态时不能检测发电机励磁回路绕组接地故障的问题。

(2)故障距离和接地电阻值是在励磁电压不变的情况下计算得到,励磁电压变化时,故障距离和接地电阻值无法由计算得到。

2 改进方案

2.1 单端注入直流电压源的乒乓式励磁回路一点接地保护[7]

针对上述问题,文献[7,9]采用了在励磁回路单端叠加辅助直流电源的方式,其原理图如图2所示。

在励磁电压UL不变的情况下,S1接通,S2断开时,可得:

S1断开,S2接通时:

由此可以推导出:

在UL=0、开关S1接通时,外加直流电压源U0、Rm、R、Rg形成回路,通过测量Rm的压降U1和列解回路方程可求取Rg的值。解决了电机停机或者无励磁状态时不能检测发电机励磁回路绕组接地故障的问题。从式(8)可以看出:k由外加直流源电压、换路后的电流变化和励磁电压共同决定。在外加电压很小时,换路后电流的变化很小,不利于计算。在外加电源很大时又会使回路电流很大,易烧毁器件,同时也会使励磁电压变化。励磁电压变化时,该保护的故障距离和接地电阻值也无法由计算得到。假设开关在一次切换过程中励磁电压分别UL和UL′,此时可求得接地电阻值为:

用式(8)减去式(9)可得:

由式(10)可以画出函数关系曲线如图3所示。

由曲线可知,如果按照励磁电压不变来计算接地电阻值,会带来较大的误差。

2.2 考虑励磁电压变化的乒乓式励磁绕组一点接地保护

由图1可知该电路在考虑励磁电压变化的情况下,列解的数学方程有两个,但存在KUL、Rg、和KUL′三个未知量,无法计算。如果要由运算得到励磁电压变化,必须增加方程数量,而单独增加一条支路,不但增加了开关数量,在开关轮流切换时也增加了新的变量,仍无法求解。可以采用在不增加开关数量的同时,采用增加网孔数,来增加求解方程数,同时方程的未知量不变。故对图1电路做如图4改进。

图4中:U是额定励磁电压(考虑它的变化不同切换采样时刻分别用UL和UL′表示);R为测量电阻;Rg为过渡电阻;K为接地位置距离转子负极的电气百分距离。

其原理如下:

S1接通,S2断开时:

S1断开,S2接通时:

在实测采样取得U1、U2、U1′、U2′后,联立式(11)~式(14),可以计算得出不包含UL和UL′的K和Rg的表达式为:

计算出过渡电阻Rg就可以决定保护的动作行为。由式(15)可以看到Rg与故障点位置K无关,灵敏度不随故障点位置改变。解决了因励磁电压变化带来的接地电阻计算的误差问题,为励磁回路接地电阻Rg提供了更高精度的计算;由于直流电压源U0的注入,在电机停机或者无励磁状态时仍能检测发电机励磁回路绕组接地故障;由于没有固定的平衡点,保护不存在死区。一点接地的动作判据为:

Rg.set为一点接地过渡电阻整定值。一般可取为5~50 kΩ或者更大。当一点接地故障发生后,根据整定判据,保护装置可以动作于信号。

3 灵敏度分析

在实际运行中,保护灵敏度受以下因素影响:(1)直流电压测量电路的精度限制,包括直流测量芯片的最大线性度、AD转换芯片精度等;(2)保护电路元件因素,包括注入电压的大小、电子开关的正向压降和处于截止状态时的泄漏电流等;(3)其它因素,包括发电机励磁系统中的谐波电压分量等[10]。取电压的最小准确测量值为0.25 V,以U=500 V(额定运行电压)、R=20 kΩ、U0=50 V为例进行讨论。不计其它相关因素的影响,则保护能检Rg.max为:

由上式可见,该保护可以检测Rg=316.6 kΩ的一点接地故障,灵敏度很高。

4 算例

取U=500 V(额定运行电压)U0=50 V、R=20 kΩ,Rg为一点接地电阻,R′g为编写接地电阻程序求出的值。

(1)改变Rg的大小检测保护的精度和灵敏度,结果如表1所示。表1仿真结果表明:随着Rg的增加测量误差增大。表格中的误差数据在Rg≤5 kΩ时用绝对误差,Rg>5 kΩ时用相对误差。

(2)励磁电压为零,注入50 V直流电压,测试在电机停机或励磁消失情况下接地电阻计算结果。

表2结果表明:在发电机停机或无励磁的情况下,通过双端叠加直流电压源可以解决接地电阻无法计算的问题。

5 仍需考虑的若干问题分析

5.1 接地电阻计算方法

发电机转子的偏心使得励磁绕组上不可避免地存在交流分量;由于采用可控硅励磁调节器,不同的导通角下也有交流分量。由于交流分量的存在,转子绕组接地电阻的测量会产生误差。为了消除交流分量的影响,可以采用傅里叶算法对测量电阻mR上电压U1(U1′)的采样值进行滤波[1,11]。假如采样频率为600 Hz,经T1后读取Uk,1,Uk,2,…,Uk,N-1,Uk,N,Uk,N+1。可以按下式计算U1(U′1);

如果|U1,N+1-U1,N|≤ε,Rm上的测量电压U1取U1,N+1。

5.2 励磁电压反向危害

为了防止励磁电压反向时的反向高电压对开关S1、S2的危害,可以增设RC串联支路,其测量回路如图5。

这样可以防止保护特性受励磁电压波动的影响和测量误差增大问题。

5.3 电机启动对保护的影响

仿真结果表明,励磁电压突然升高,计算出的接地电阻值将小于实际的接地电阻值,当发电机启动的时候,励磁调节器自动加励磁,励磁电压从零升到额定电压,调节时间为2~3 s,而保护开关的切换周期为1~2 s,电机的启动将影响保护的计算周期,此时可以采用多次计算再出口的方式以防止保护误动。

6 结论

本文的改进方案对于一点接地保护,接地电阻的计算不受故障位置和励磁电压变化的影响。解决了因励磁电压变化带来的接地电阻计算的误差问题,为励磁回路接地电阻Rg提供了更高精度的计算;解决了单端注入直流电源时保护灵敏度在励磁绕组正负端接地相差很大的问题;解决了原有保护在电机停机或者无励磁状态时不能检测发电机励磁回路绕组接地故障的问题。保护的精度和灵敏度满足实际需要。

参考文献

[1]郭光荣.发电机转子励磁绕组接地保护[J].电力系统自动化,2003,27(20):73-76.GUO Guang-rong.The Earth Fault Protection for Generator Rotor Field Coil[J].Automation of Electric Power Systems,2003,27(20):73-76.

[2]徐立明,赵彬,唐云龙,等.采用动态测量技术实现转子一点接地保护[J].继电器,2006,34(17):18-19.XU Li-ming,ZHAO Bin,TANG Yun-long,et al.Realizing Rotor Grounding Protection by Adopting Dynamic Measurement[J].Relay,2006,34(17):18-19.

[3]黄大健.发电机转子一点接地故障处理[J].广西电业,2007,9(9):130-132.HUANG Da-jian.Processing on Generator Rotor Grounding Breakdown[J].Guangxi Electric Power,2007,9(9):130-132.

[4]李宾,屠黎明,苏义,等.发电机转子绕组接地保护综述[J].电力设备,2006,7(11):33-36.LI Bin,TU Li-ming,SU Yi,et al.Summarization of One Point Earth-Fault Protection for Generator Rotor[J].Electrical Equipment,2006,7(11):33-36.

[5]余良国.一种发电机乒乓式转子接地保护电路的设计[J].控制技术,2008,27(14):72-74.YU Liang-guo.Electric Circuit Design on Ping-Pong Type of Ground Protection for Field Winding[J].Control Technology,2008,27(14):72-74.

[6]GAN Zhi-jun,Khincha H P,Elangovan S.New Ground Fault Protection System for the Field Winding of a Brushless Generator[J].Electric Machines and Power Systems,1997,25(5):475-483.

[7]张侃君,尹项根,陈德树.乒乓式励磁绕组接地保护方式的改进与分析[J].电网技术,2007,31(12):28-41.ZHANG Kan-jun,YIN Xiang-gen,CHEN De-shu.Improvement and Analysis on Ping-Pong Type of GroundProtection for Field Winding[J].Power System Technology,2007,31(12):28-41.

[8]卢继平,张向军,王晓健,等.交流励磁发电机转子绕组一点接地保护[J].继电器,2008,36(1):5-8.LU Ji-ping,ZHANG Xiang-jun,WANG Xiao-jian,et al.Rotor Winding One Point to Ground Fault Protection for AC-excited Generators[J].Relay,2008,36(1):5-8.

[9]侯有韬,张丽丽.外加电源式定子接地保护影响因素的分析[J].继电器,2005,33(12):27-31.HOU You-tao,ZHANG Li-li.Influencing Factors of Stator Ground Fault Protection with Outside Sources[J].Relay,2005,33(12):27-31.

[10]王显平.提高切换采样式励磁回路接地保护灵敏度及可靠性的方法[J].继电器,2002,30(6):52-53.WANG Xian-ping.A Way to Improve the Sensitivity and Reliability of Grounding Protection in Switch-over Sampling Energized Circuit[J].Relay,2002,30(6):52-53.

分析接地点 篇8

1 故障分析

接地保护装置采用DCAP—3082发电机转子接地监控保护装置。该装置采用电桥原理实现对发电机转子一点接地和两点接地保护, 发生转子一点接地后可记忆接地位置, 此后若发生另一点接地, 则计算出的接地位置会发生变化, 从而可确认发生转子两点接地故障。

转子绕组发生一点接地, 即转子绕组的某点从电的方面来看与转子铁心相通, 由于电流构不成回路, 所以理论上说能够继续运行。但这种运行不能认为是正常的, 因为它有可能发展为两点接地故障, 那样转子电流就会增大, 后果是部分转子绕组发热并有可能被烧毁, 发电机转子由于所受作用力偏移也会导致强烈的振动。

根据以上分析, 保护装置发转子一点接地信号有4种可能: (1) 保护装置误发信号; (2) 转子绕组某点绝缘下降, 在电压升高、电流增大到一定值时导致某点放电接地; (3) 碳刷长期磨损, 积粉多导致接地; (4) 励磁回路二次线绝缘不良。

2 故障处理及防护措施

(1) 故障查找。对以上4种可能发生的情况采用以下方法进行排查。 (1) 对保护装置进行测试未发现故障; (2) 停机状态下断开灭磁开关, 用500 V兆欧表摇测转子绝缘电阻阻值为180 MΩ, 对二次回路进行检查未发现异常; (3) 对滑环和碳刷部位检查时, 发现碳粉较多, 随即进行了吹扫, 发现滑环与大轴连接部位绑扎的麻绳松脱, 并有20 cm长的线头搭在大轴上, 线头上有不少碳粉, 清理后重新绑扎麻绳; (4) 开启4号机并网运行, 在额定负荷下运行一切正常, 运行一段时间后, 又发转子一点接地信号, 1 min后, 接地信号消失, 第三天又发转子一点接地信号, 于是对4号机再次停机检查, 仍未发现明显故障点, 再次开机并网正常。

(2) 故障点的定位及原因。这时, 我们又把故障点考虑到自动化设备上, 与厂家联系后现场检查自动化设备一切正常, 不是误发信号。4号机转子一点接地故障发信号时只持续几分钟, 尤其是在开机时表现明显。就在4号机再次转子一点接地故障还没有消除之际, 1号机也发出转子一点接地故障信号, 随即对1号机励磁回路检查, 故障现象同4号机。于是将4号机再次解列停机, 检查转子绕组, 拆开发电机飞轮侧护板后发现, 励磁进线从大轴至转子段导线绝缘明显破损, 至此故障原因才彻底查出。

(3) 励磁引线破损的原因。经观察, 励磁引线从大轴引出部位出口未倒角, 每次开机时由于转速变化较大, 离心力随之增大, 励磁引线在离心力作用下小范围摆动, 与出口直角铁板摩擦, 时间久了导线磨破。

(4) 故障处理。卸下紧固压板, 将励磁导线适当抽出。里层用绝缘胶带扎紧, 外层用电缆外皮包好, 用扎带收紧后, 重新紧固压板, 处理完毕开机并网一切正常, 未再发转子一点接地信号。

储罐区接地体腐蚀性的分析 篇9

关键词：土壤；接地体；防腐蚀

中图分类号：TG172.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0035－02

接地体长期埋在地下，水分和电解物质对接地体会产生腐蚀作用。接地体腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地体材料变脆、起层、松散，甚至会多处发生断裂。无论是在盐碱性土壤还是在一般性土壤中，接地体的腐蚀都非常严重，呈现局部腐蚀形态，表面有许多局部腐蚀坑，试片边缘不完整。运行多年的接地网，由于腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀使得其接地体截面减小，甚至断裂。

1接地网的腐蚀机理

为减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的铜，但铜的价格太贵，目前普遍使用镀锌钢件为接地体。由于土壤组成、结构和性质的不均匀性，钢件接地网在土壤中的腐蚀主要表现为局部腐蚀。土壤腐蚀是含有水分，腐蚀机理在本质上是电化学性质的。埋在土壤中的接地网，其表面的不同部位因接触介质理化性质的不同而形成了不同的电极电位。这种接地网金属构件上不同电位的差异就是引起接地网土壤腐蚀的根本原因。它通过土壤介质构成回路，形成腐蚀电池，电位较负的部位成为阳极区，进行金属的溶解反应，电位较正的部位是阴极区，进行阴极反应。

普通钢件接地网在土壤中腐蚀产物主要为铁的氧化物、氢氧化物及铁离子与土壤中的阴离子作用生成的不溶性物质。

1.1宏电池腐蚀

宏电池是由于土壤性质的差异，特别是埋地接地网不同部位上氧有效性的不同而导致的一种腐蚀形式。

1.1.1土壤不均匀性而产生的长线宏电池腐蚀

这种腐蚀形式主要发生在大型碳钢接地网材料上。在大的范围内，由于土壤类型、土壤质地、含盐量、松紧度、渗透率、地下水等的变化，在不同地段会引起接地网钢件材料自然腐蚀电位的差异，见图1。

图1碳钢材料在不同土壤中形成的浓差电池

长距离钢件材料通过组成、结构不同的土壤，在从土壤（Ⅰ）进入土壤（Ⅱ）的地方，便形成电池；钢土壤（Ⅰ）土壤（Ⅱ）钢。如果是因为氧的透气性不同而造成氧浓差电池，埋在密实、

潮湿的土壤（贫氧区）中的钢电位较低就倾向于作为阳极而受腐蚀，而富氧区的金属构件电位较高成为阴极而减缓腐蚀。如果是因为不同部分土壤中盐的含量不同而造成的盐浓差电池，那么在盐浓度高的部位电极电位较低成为阳极而加速腐蚀。另外，由于土壤温度的不同而引起的温差电池也属于长距离宏电池中的长线电池。

1.1.2土壤局部不均匀引起小距离宏电池腐蚀

在小范围内，如在导电良好，氧充足的环境中，若有无渗透性成分（砂石、砾石）与碳钢接地网表面接触，则可以产生点蚀。对于土壤中石块等夹杂物下面的钢件，夹杂物的透气性如果比土壤本身的透气性差，该区就成为腐蚀宏电池的阳极，并且生成的Fe2＋很快转化为Fe（OH）3，后者有胶粘作用，阻止了氧向夹杂物周围扩散，进一步提高了阳极活性，最终形成明显的蚀坑，而和土壤本体区域接触的碳钢就成为阴极。所以在埋设钢件接地体时，回填土壤的密度要均匀，不带夹杂物。

1.1.3新旧钢件材料接触而形成的宏电池腐蚀

埋设在地下的接地网，由于维修而去掉旧的锈蚀钢材而换上新的钢材，新旧钢材由于自然腐蚀电位不同，相接触便形成了电偶腐蚀宏电池，见图2。

图2新旧金属构件接触形成的电偶宏电池

由于电位不同而形成的电偶腐蚀还包括不同金属接触（如钢与铜的连接）的情况。这种宏电池腐蚀的后果表现为电位较负的新钢材加速腐蚀。

1.2微电池腐蚀

微电池腐蚀是由于钢金属组成、结构、物理状态不均匀或表面膜不完整而产生的一种均匀腐蚀。在土壤性质均匀或金属构件尺寸较小的情况下，微电池腐蚀则被认为是主要的腐蚀形式。金属构件在密实和渗透率较小的黏土中腐蚀率低，而在疏松和透气性好的土壤中腐蚀率较高，土壤电阻率对微电池作用很小，但由于反应只在微观状态下进行，电池反应微弱，加上又是均匀腐蚀，一般不会造成严重的危害。

1.3杂散电流腐蚀

杂散电流是指在土壤介质中存在的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对材料的腐蚀称为杂散电流腐蚀，也可以简称为电腐蚀。杂散电流又分为直流杂散电流和交流杂散电流两类。直流杂散电流对金属的腐蚀机理同电解原理是一致的，即阳极为正极，阴极为负极，进行电化学反应。直流杂散电流造成的腐蚀很严重。

交流杂散电流一般为工频杂散电流，一般交流杂散电流腐蚀的危害性要比直流腐蚀小，在同样的电流密度下交流腐蚀量比直流的要小，但是交流电的集中腐蚀性强。

1.4微生物腐蚀

微生物自身对钢并不直接具有侵蚀作用，而是其生命活动的结果参与腐蚀的间接过程。主要表现为新陈代谢产物的腐蚀作用（微生物能产生一些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸、有机酸和硫化物等，增强了环境的腐蚀性）；微生物的活动影响电极的动力学过程（如硫酸盐还原细菌的存在，能促进腐蚀的阴极去极化过程）；改变了金属周围环境的状况（如氧浓度、盐浓度及pH值等），形成局部腐蚀电池；破坏保护性覆盖层的稳定性。微生物腐蚀多发生在地势较低的沼泽地带及有机质含量较高的土壤中。

2接地网腐蚀影响因素的分析

接地体金属材料的土壤腐蚀除了受钢材料本身的影响外，更多的是受土壤理化性质及其他一些外界因素的影响。土壤电阻率取决于含水量，而去极化性质则取决于透气性和微生物的作用，另外雨水、温度、空气流动和阳光等气候因素都能引起土壤性质的显著变化，进而直接影响到土壤中金属腐蚀速率，尤其是各种因素的相互作用使得金属的土壤腐蚀规律变得更复杂。

2.1土壤含水量

影响接地体腐蚀的土壤水分受当地的气候条件如日照、降雨量的影响，也与土壤本身的物理结构（土壤孔隙度）有关。局部微电池腐蚀几乎不受土壤湿度的影响，土壤湿度对宏腐蚀电池影响较大。土壤湿度极干或湿腐蚀速率极低，半干半湿时腐蚀速率一般均较高。土壤含水量对钢的腐蚀电位影响很大，当土壤处于较低含水量状态时，提高土壤的含水量能显著降低钢的电极电位，当土壤含水量接近饱和时，小幅度改变土壤含水量不会引起钢电位的显著变化。

2.2土壤pH值

当埋地金属腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏腐蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制，而绝大多数pH为6.5～9.0的土壤中阴极过程主要是氧的还原，与氢离子浓度无直接关系。土壤pH值在5～9范围内，pH不是影响腐蚀速率的因素。并且由于土壤具有缓冲性能，即使是pH为中性的土壤，有的腐蚀性仍较强，这与土壤总酸度（单位重量土壤中吸附氢离子的总量）有关。

2.3土壤含盐量

土壤含盐量一方面对土壤腐蚀介质导电过程起作用，另一方面参与碳钢的电化学反应，主要表现在阴离子的促进作用，如Cl－离子破坏金属表面钝化膜，促进阳极过程；SO42－离子促进钢的腐蚀；CO32－离子抑制钢的阳极过程。

2.4土壤电阻率

对于微腐蚀电池，土壤电阻率不影响腐蚀速率；对于宏腐蚀电池，特别是阴、阳极相距较远时，电阻率起着主导作用。

2.5气候条件

气候条件包括大温度、通风状况、降雨、蒸发等，是通过影响土壤理化性质及微生物活动来影响土壤腐蚀性的，所以土壤腐蚀性并不是恒定的，有周期性和季节性变化。

3结束语

接地体埋设在地下，对接地体的翻修改造相当困难，费用也是巨大的。如何改善接地性能的稳定性，延长接地体的使用寿命是有待探讨的课题。

（编辑：王昕敏）

分析接地点 篇10

1 防雷分类

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第三章的规定, 并结合《石油化工仪表系统防雷工程设计规范》SH/T 30XX-2008第4.1.2条的规定, 以就高不就低的原则, 对厂区区域内的主要化工装置厂房房屋类场所和户外装置区划分防雷类别, 具体分类如下:

(1) 仓库、循环水及泵房、器材库、检维修房、机加工房、汽机、锅炉办公室、生产办公实验楼、检修间等建 (构) 筑物因不涉及到易燃易爆物质, 且并不包含重要的电子信息系统, 因此, 应划为第三类防雷建筑物。

(2) 控制室建筑物根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定应划分为第二类防雷建筑物, 但考虑到控制室建筑物属于石油化工工厂的重要核心建筑之一, 对安全程度要求较高, 并且, 对于控制室建筑, 不同的防雷工程类别, 投资差别很少, 根据《石油化工仪表系统防雷工程设计规范》SH/T30XX-2008第4.1.2条规定, 将控制室建筑物, 即动力事业部办公室、化水控制室、主控室输煤综合楼、按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第一类防雷建筑物的规定, 采取防雷措施。1、2#炉控制室、3、4#炉控制室、电除尘控制室因处于装置区内, 防雷措施应与装置区视为一体考虑。

(3) 主配电室、110 k V配电室、35 k V配电室对整个巴陵石化分公司的运行起着至关重要的作用, 一旦发生雷击事故将造成不可估量的经济损失, 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定应划分为第二类防雷建筑物, 单考虑到其重要性及采取措施的性价比, 宜划分为第一类防雷建筑物。

(4) 主厂房、煤棚、粗筛室、油罐区根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定应划分为第二类防雷建筑物。

(5) 烟囱、凉水塔等孤立的高耸建筑物根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定应划分为第三类防雷建筑物。

(6) 取水泵房由于紧邻洞庭湖边, 且对动力事业部正常生产运行起着举足轻重的作用, 应划分为第二类防雷建筑物。

2 直击雷的防护

根据事业部所提供的图纸, 事业部内现有11根避雷针均能对周边建 (构) 筑物和设备进行有限防雷保护 (不在避雷针保护范围内的建 (构) 筑物均已设置了避雷设施) ;原设计方案是城区电网改造项目新增的2根避雷针, 原有的9根避雷针根据腐蚀情况酌情更新, 对各建筑物屋顶明敷避雷带及引下线的圆钢进行防锈防腐处理锈蚀严重的予以更换。但在我中心对照图纸对事业部现场进行对比勘察后发现, 现场有两处图纸上标注的避雷针早已移除, 且部分避雷针所处实际位置与图纸标示位置有较大偏差, 且该图纸为1995年绘制, 故考虑对厂区的防直击雷措施进行重新评估。

2.1 直击雷防护装置

事业部所提供的图纸上已提供了避雷针的高度, 但本着严谨准确的态度, 我中心决定利用经纬仪对9根避雷针及烟囱的实际高度进行准确测量, 结果所测实际高度数据与标示高度数据的最大误差达到了5.34%。

采用滚球法对所测避雷针及烟囱对被保护建 (构) 筑物的保护半径计算, 结果证明, 所有避雷针都无法完全保护被保护物, 相关建 (构) 筑物须增设避雷网进行直击雷防护。因此, 建议移出原有的7根避雷针, 而只保留新增的2根避雷针, 原7根避雷针的覆盖区域的直击雷防护采用防雷网。

控制室建筑物即动力事业部办公室、化水控制室、主控室输煤综合楼应按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第一类防雷建筑物的规定, 主配电室、110 k V配电室、35 k V配电室宜按第一类防雷建筑物的规定, 设置避雷网进行直击雷防护, 避雷网格尺寸不应大于5 m×5 m或6 m×4 m, 避雷网应设置多根专用引下线, 间距不应大于12 m, 避雷网引下线宜设置在控制室建筑物的外墙四角, 且远离控制室附近区域。这样既安全可靠, 又便于施工, 同时形成的“法拉第”笼可有效的加强电磁屏蔽防护效果, 相对更换避雷针而言, 是一种性价比很高的防护措施。其余建 (构) 筑物按照相应的防雷类别增设避雷网格。

2.2 烟囱的直击雷防护

由于烟囱为厂区的制高点, 它的雷击频率相对而言也更多。美国K S C根据它的发射场受雷击的统计, 得出发射塔等制高点建筑物年平均雷击次数的经验公式是:

Td为年平均雷暴日;式中K1是落雷不均系数, 对发电厂、变电所, K1=8~12, 一般易受雷击的建筑物, K2=1.5~2.0;H为建筑物的高度。

用以上公式估算烟囱的年平均雷击次数, 将岳阳地区的年平均雷暴日42.4, 烟囱高度178.7 m代入 (1) 式得

由于烟囱比较孤立、突出, 因此, 也比较容易遭受雷击。从烟囱冒出的热气柱和烟气有时含有导电粒子和游离气团, 他们比一般空气易于导电, 就等于加高了烟囱的高度, 这也是烟囱易于遭受雷击的原因之一。

钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连, 宜利用钢筋作为引下线和接地装置, 可不另设专用引下线。钢筋混凝土烟囱其本身已有相当大的耐雷水平。故不提防雷电侧击问题。

烟囱引下线附近可能发生的接地电压和跨步电压事故, 建议采取以下防护措施:

(1) 引下线3 m范围内地表层敷设5 cm厚沥青层或15 cm厚砾石层。

(2) 为避免接触电压, 明敷引下线的外围要加装饰护栏或用护栏、警告牌使接近引下线的可能性降至最低限度。

(3) 外露引下线在其距地面2.7 m以下的导体用至少3 mm厚的交联聚乙烯层隔离。

(4) 如果接地装置必需安装在公众易于接近的区域, 应采取防跨步电压的专门措施。为降低雷击时的跨步电压, 防直击雷的接地装置应与建筑物的出入口及人行道保持3 m以上的距离。当距离小于3 m时, 可采用“帽檐式”均压带的做法。“帽檐式”均压带与柱内避雷引下线的连接应采用焊接, 其焊接面应不小于截面的6倍。地下焊接点应做防腐处理。“帽檐式”均压带的长度可依建筑物的出入口宽度确定。

3 接地网改造

接地网为本次防雷接地隐患治理工程的重点。由于厂区所处位置及环境的不同, 各处原有接地装置的腐蚀状况也不尽相同。

3.1 接地网腐蚀情况探测

在防雷技术服务过程中, 委托方提出是否有可能通过仪器探测的手段了解原地网各区域的腐蚀状况, 对于轻度腐蚀的区域可考虑暂不更换地网。根据我中心多方面的了解, 目前国内可取的方法除了开挖基础之外并无相关检测手段, 当我中心将此情况反映给委托方后, 委托方进而提出能否通过选择典型的开挖地点确定不同区域的腐蚀状况, 对此课题并无相关规范可依, 经过内部讨论, 我中心选取了一些典型点位开挖, 选取的依据是: (1) 查看管道分布图, 选取生产用水管道、消防用水管道、污水管道集中的区域。 (2) 选择土壤电阻率低的区域, 土壤电阻率越低, 腐蚀性越高。 (3) 选择比较潮湿并且还含有一些可溶性的电解物质、酸、碱、盐等成份的点位, 这些水分和电解物质对接地体会产生腐蚀作用。经开挖后证明我中心所选取的点位大致上是可以表征区域的地网腐蚀状况的。装置区及煤棚等处的接地装置腐蚀较为严重, 需更换地网, 而办公区及变电所区域接地装置腐蚀状况相对较轻, 暂不更换。

3.2 接地网的改造

3.2.1 接地体材料

为了减少接地体被腐蚀, 首选当然是化学稳定性较好的铜, 但铜的价格太贵, 一般不允许使用大量的铜作为接地电极。由于原地网材质为镀锌钢材, 为避免因金属的电位差形成电池效应, 故建议接地体仍使用镀锌钢材。考虑到接地体埋设在可能有化学腐蚀性的土壤中, 应适当加大接地体和连接体的截面, 并加厚镀锌层, 镀锌层的加厚取决于实际的土壤电阻率。

根据《石油化工装置防雷设计规范》GB50650-2011第6.3.3条第1、2款的规定, 区域内采用阴极保护系统时, 接地装置宜符合下列规定:

(1) 采用加厚锌钢材料 (简称锌包钢) 作接地体。水平接地体宜采用圆形锌包钢, 其直径不应小于10 mm。垂直接地体宜采用圆柱锌包钢, 其直径不应小于16 mm。锌层应为高纯锌, 钢芯与锌层的接触电阻应小于0.5 mΩ。

(2) 土壤电阻率与锌层厚度的关系应符合表1的规定:

我们选取了装置区、办公区、变电所、供水车间四处典型区域, 利用多功能土壤电阻率测试仪GEO-1022N根据文纳四极等距法测试区域内土壤电阻率 (极间距a分别选取10 m、20 m、30 m) , 每处不少于三次, 取其平均值表征该区域的土壤电阻率。根据装置区、办公区、变电所区、供水车间各处实测土壤电阻率, 然后根据表1确定这四处所用接地极材料锌层的厚度。

3.2.2 敷设方式

原设计方案是新增地网沿原地网路线敷设, 新旧地网之间做好等电位连接。这个方案未考虑到接地极的集合屏蔽效应, 在实际接地工程中, 接地网都是由多根水平或垂直接地极组成, 当电流通过某一接地体向地中流散时, 将会受到其他接地体的影响, 其结果使得接地极的接地电阻大于组成这一接地极的各接地体接地电阻的并联值, 这是由于接地体之间的屏蔽效应所引起的。屏蔽作用的结果, 使得每一接地极的接地电阻比各自单独存在时增大, 并且, 接地极之间的距离越近, 这种屏蔽效应就越严重, 接地电阻增加得越多。为了减少相邻接地体的集合屏蔽作用, 垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍, 水平接地体的间距不宜小于5 m, 地体与建筑物的距离不宜小于1.5 m。考虑到施工现场环境所限, 建议将原地网拆除, 沿原路径重新敷设新地网。

4 焊接工艺

国家标准GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》2.4.2提出, 接地体 (线) 的焊接应采用搭焊接, 其搭接长度必须符合以下规定:扁钢为其宽度的两倍 (且至少三个棱边焊接) 。当扁钢之间以宽度的两倍进行搭接时, 搭接面有两个长边 (沿扁钢长度方向) 和两个短边 (沿扁钢宽度方向) , 对搭接面的焊接, 规范只指出至少三条边, 当实际施工时, 是焊两长一短, 还是两短一长, 规范未做具体说明。

在避雷带安装时, 窄边向上, 如果采用焊接两长一短, 雨水则会从未焊的短边这一方向渗入搭接部位的内表面, 加快扁钢锈蚀;若采取焊接两短一长, 且位于下面的长棱边不焊, 则雨水难以进入, 减轻了腐蚀作用。因而从防雨水锈蚀这一点出发, 应该采取焊两短一长, 且下面一长棱边不焊, 使雨水无法在扁钢内积存。因此从施工工艺合理性这一点出发, 应该采取两短一长的焊接方法。

在扁钢引下线搭接焊时, 若焊三个棱边, 应焊两条长边, 一条短边 (下口的短边不焊, 焊上口的短边) 。对埋地的扁钢接地线则应采取四周焊。

5 结语

开展防雷技术服务, 对促进化工领域安全生产具有重要意义。化工企业防雷装置安全性能检测是一项范围广、要求高、涉及内容多且具有一定危险性的技术工作, 需要检测人员具有高度的责任感、较高的理论和技术水平, 熟练掌握和应用防雷规范, 熟悉各种化工产品的化学特性, 掌握防雷技术服务要点, 为化工企业的防雷安全把好关。

摘要：中国石油化工股份有限公司巴陵分公司动力事业部因防雷接地隐患处理工程的需要, 于2013年5月正式委托岳阳市防雷中心承担该项目的防雷技术服务工作。本文介绍防雷接地改造开展过程中的几点探索性设计更改, 供各位同行探讨。

关键词：防雷接地,石化企业,雷电防护

参考文献

[1]沈志斌.浅谈高土壤电阻率区变电站防雷接地网的改造[J].科技传播, 2010 (24) .