电阻接地设计范文（精选8篇）
电阻接地设计 第1篇
某水电站是澜沧江中下游河段两库八级中的第六级, 电站采用坝后地面厂房, 水库总库容11.39×108m3, 装机5×1350MW=1750MW, 以500k V和220k V两级电压接入电力系统, 工程属Ⅰ等大 (1) 型工程, 电站以发电为主, 并兼有航运、防洪、旅游等综合效益, 2008年6月首台机组发电, 2009年5月底五台机组全部投产。
2 接地电阻的设计要求
2.1 电阻率
接地电阻值与土壤电阻率息息相关, 景洪电站枢纽区土壤电阻率测试结果为:江水电阻率为37Ω·m;河床 (含水) 电阻率值为50~70Ω·m;粉砂质淤泥50~70Ω·m;砾质砂壤土60Ω·m;中、细石英砂1700Ω·m。计算中, 水底岩石的等效电阻率取350Ω·m;砼电阻率取3000Ω·m。景洪电站岩石电阻率相对较高, 要严格做到地网电位升高值小于2000V这一点颇为困难。
2.2 接地电阻要求值
某电站500k V母线单相接地故障电流为31.15k A, 单相流入地网的最大短路电流达14.02k A。按《电力设备接地设计技术规程》SDJ8-79的要求, 地网电位升高应小于2000V, 即电站接地网的接地电阻应小于0.14Ω。
按行业标准《交流电气装置的接地》DL/T621-1997规定, 当接地装置的接地电阻不符合R≤2000/I时, 可通过技术经济比较适当放宽接地电阻值, 但不得大于5Ω, 且应采取相应措施:
1) 为防止转移电位引起的危害, 对可能将接地网的高电位引向厂外或将低电位引向厂内的设施, 应采取隔离措施;
2) 考虑短路电流非周期分量的影响, 当接地网电位升高时, 厂内的3~10k V避雷器不应动作;
3) 验算接触电位差和跨步电位差。
若电站接地装置的接地电阻放宽至5Ω, 电站地网的电位将达70k V, 显然会严重威胁设备和人身的安全, 是很不合理的。
经计算研究, 当接地装置内电位升高不超过5000V时, 二次设备和电缆均是安全的;厂内的3~10k V避雷器也不会动作。为此, 接地电阻可按小于0.356Ω设计, 但从安全角度考虑, 适当留有裕度, 电站接地电阻值最终按0.3Ω设计。
当接地短路电流故障的持续时间为0.4s时, 允许的接触电势和跨步电势分别为Ej=1081V, Ek=3595V。接地电阻值为0.3Ω, 最大入地短路电流为14.02k A时, 地网最大电位升高4200V, 不超过5000V, 满足设备和人身安全要求。
3 主接地网的布设及测试
电站主接地网由坝前水下接地网、大坝迎水面接地网及坝后水下接地网 (包括尾水、消力池及引航道) 组成。坝前水下接地网近似等效面积为325.5m×120m, 大坝迎水面接地网近似等效面积为385m×63m, 坝后水下接地网面积约350m×167m。连接坝前后接地网的坝底接地体, 主要起散流作用。水下接地系统沿大坝上引, 与厂房接地网、坝顶接地网连接, 主接地带选用80×6mm的镀锌扁钢。厂房接地网由主厂房接地网、主变压器场接地网、回车场接地网构成, 既起到散流的作用, 也起到均压的作用。主变平台、GIS大厅、出线平台、厂房坝段的大坝坝面接地带选用50×5mm的铜接地带。
在中控室、继电保护盘室, 按照控制保护防事故措施的要求, 敷设了由接地铜母线构成的局部等电位网。在接地网的布设中, 充分利用了水电站的自然接地体, 如钢筋混凝土内的钢筋、压力钢管、门槽、蜗壳、肘管等, 将这些自然接地体与人工铺设的接地扁钢串连成网, 形成电站接地网。
电站主接地网形成后, 在水库下闸蓄水前, 经采用三极法测试, 电站主接地网的工频接地电阻为:0.428Ω, 本次测试数据大于电站接地电阻设计值 (≤0.3Ω) 。
4 接地网降阻措施及测试
4.1 沿坝前上游河床纵向敷设铜绞线
为降低接地电阻值, 充分利用河床 (含水) 电阻率较低的特性, 在水库下闸蓄水前, 沿坝前上游河床EL575m敷设了两根长500米、截面积125mm2铜绞线, 铜绞线的一头与电站坝面接地网引出头连接, 铜绞线每隔10米依次固定在上游左岸边坡EL575m砼接地桩上, 正常蓄水 (正常蓄水位EL602m) 后, 两根铜绞线淹没在水下27米处, 形成了的坝前外延水下接地带。
水库蓄水后, 经采用三极法测试, 景洪电站主接地网的工频接地电阻为:0.4024Ω, 对比第一次0.428Ω, 接地电阻值降低了6%, 取得了一定的降阻效果, 但仍高于设计值。
4.2 沿大坝纵向敷设电解地极复合接地体
为进一步降低电站接地电阻, 针对电站的接地现状及土壤、环境等情况, 采用了人工开挖地沟敷设电解地极接地体的方式作为接地降阻措施, 新增接地体以水平接地为主, 垂直接地极为辅组成复合接地体。
4.2.1 DK-AG电解地极
DK-AG电解地极是由三节直径ф63mm, 长1m的铜管组成, 共有12个呼吸排泄孔, 铜管内填充无毒化合物晶体, 埋于地下50~80cm后, 呼吸孔吸收土壤中的水份, 使电解地极中的化学晶体变为电解溶液, 从该孔排出, 这些溶液在特殊回填土的吸取作用下, 均匀的流入土壤, 在土壤中形成了成片导电良好的电解离子土壤。
4.2.2 电解地极使用计算值
依据电站坝址区江水电阻率及河岸电阻率情况, 取土壤电阻率1000Ω·m。根据DK-AG电解地极用量计算公式:
其中:R为要求接地电阻值0.3Ω;R0为基础接地网电阻值0.4024Ω;N为电解地极套数;k为电解地极效应系数;ρ为土壤电阻率。
当:ρ<200Ω·m, k取3;200≤ρ<500Ω·m, k取4;500≤ρ<1000Ω·m, k取4.5;ρ≥1000Ω·m, k取5;该土壤电阻率ρ=1000Ω·m, 取5。
DK-AG电解地极套数
计算得:N≈25套
4.2.3 电解地极接地体布设
新增电解地极接地体由:25套DK-AG电解地极、250米80×6mm热镀锌扁钢、125根50×5×2000mm热镀锌角钢等组成, 接地体设备采用人工开挖地沟内敷设, 地沟挖深不小于0.5米。右岸下游接地线敷设80×6热镀锌扁钢长度约800米, 右岸上游接地线敷设80×6热镀锌扁钢长度约600米, 左岸下游接地线敷设80×6热镀锌扁钢长度约800米。接地线每间隔10米左右打入一根50×5×2000热镀锌角钢, 每间隔50米左右同时埋设一套DK-AG电解地极, 角钢、电解地极与扁钢相连。新增电解地极接地体分别与电站主接地网不少于2个的接地头连接, 保证接地连接可靠。
在机组投产期间, 经采用三极法测试, 电站主接地网的工频接地电阻为:0.188Ω, 对比第二次0.4024Ω, 接地电阻值降低了53.3%, 电站接地电阻、跨步电势、接触电势的实测值满足相关规范及设计要求值, 且指标优良。具体测试数据如表1。
5 结论
大型水电站接地网的研究、设计非常复杂, 对站内电气设备保护要求较高, 受到土壤特性、环境因素等多种条件限制, 地网结构庞大, 实现难度大。景洪电站接地电阻设计与实现在工程上得到了成功验证, 电站接地电阻设计要求技术可行, 地网布设合理, 降阻措施有效, 地网测试指标优良, 目前接地网处于一种稳定、低阻的良好状态。
参考文献
[1]解广润, 电力系统接地技术[M].水利电力出版社, 1991.
[2]景洪电站接地网布置[Z].昆明勘测设计研究院, 2005.
[3]DL/T621-1997, 交流电气装置的接地[Z].
[4]DL/T 475-2006, 接地装置工频特性参数的测量导则[Z].
[5]GB50169-2006, 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[S].
配网接地电阻监控系统的设计 第2篇
电力设备的接地电阻正常与配电网的安全运行是息息相关的,但目前户外接地线往往会出现被撞断裂、被盗缺失、化学腐蚀或接触不良导致接地电阻过大等现象,对配电网安全运行造成很大的影响。另外,接地线是提供可靠接地的设备,配网人员工作时往往会把接地线看做理想接地点,但是假如接地线已接触不良,作业风险会大大提高。而即使配网人员每月定期巡视,也不可避免地会出现接地线被撞断、被盗等情况。
因此,本文设计了一种适用于配网运行全天候监控接地电阻,异常时可以自动提醒的装置。它能准确地测量出接地电阻并传输到后台,大大减轻配电运行人员的日常工作量,提高工作效率,节省资源。同时接地线被盗、断裂时,可以立即处理,保证配电网的安全运行,提高供电可靠性。
1 监控系统总体结构
本项目通过对配电变压器、架空线路等设备的接地线的运行环境及结构进行广度和深度的分析,专门研制符合现场装设的简易接地电阻测试仪。系统工作过程主要分成三个部分 :测量部分、通讯部分、监控系统部分,组成框图如图1所示。(1)测量部分装设在现场的台变、配电站、架空导线的接地线处,通过CPU发送控制信号到电压线圈,由于磁通量发生了变化,接地回路便产生了电动势E,在电动势E的作用下,接地回路产生电流I,通过电流线圈测量出电流I的值。并通过一系列转换模块传输回CPU,由欧姆定律,可以得出接地电阻R=E/I。经过运算把数据传送到GSM模块 ;(2)通讯部分分为现场机A和终端机B,现场机A接收CPU数据后,通过GSM模块,把数据发送到装设在后台的终端机B ;(3)终端机B接收数据后,通过GSM模块与电脑的通讯协议上传到系统软件,经过软件处理后,接地电阻值实时地呈现在电脑上,可以实现查询与极值报警等功能。
2 系统设计
2.1 CPU 模块
CPU模块是整个监控系统的核心部分。主要负责定时控制信号输出、A/D转换、数据运算 等功能。因此,CPU了选用了具备以上要求的C8051F340芯片。C8051F340器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU,带有10位200 ksps的单端 / 差分ADC。通过对CPU的算法编程,可以实现控制电压线圈的电压输入、电流线圈的电流检测、运算出接地电阻值并传送到GSM发送等功能。
2.2 电压激发模块
该模块采 用了555定时器来 产生1k Hz的脉冲A,通过74hc74产生反向的脉冲B。通过脉冲A和脉冲B控制由2个三极管S8050和2个三极管S8550搭建成的H桥电路,把直流5V逆变成1k Hz交流5V电压。由此1k Hz交流5V电压通入电压线圈,即可在接地电阻回路中激发电动势E。
2.3 滤波模块
由于配网系统运行时是采用中性点直接接地方式,所以接地回路中还含有50Hz等一系列频率的电流,对测量造成一定的影响。为此本系统有针对地制作了滤波模块。滤波模块是一个带通滤波器,只允许1k Hz左右的频率波通过。通过单个运算放大器UA741接成单电源供电模式,由于它的上限截止频率和下限截止频率可以非常近,所以具有很强的频率选择性。通过调整外围的R、C的值,可以达到带通1k Hz滤波的效果。
2.4 U/I 转换模块及电流放大模块
在电压线圈的作用下,接地回路产生电流为m A级的,必须放大才能被读取。为此本模块采用了电流检测放大器MAX4173芯片,通过在电 流线圈串 联100mΩ的精确电阻,直接把电流转换为电压,再经过MAX4173线性放大,即可得到V级的电压U。
再把TL062芯片接成差分放大器,由TL431提供5V基准电压与U进行比较及二次放大,并把数据接入CPU的A/D模块。由于以上转换均为线性放大,经过CPU运算即可得出电流线圈中的电流值。
2.5 通讯模块
本系统的通讯模块采用了SIM300的GSM模块。CPU得到以上电流值后,根据欧姆定律,经过简单运算即可得到接地回路的电阻值。通过RS232串口编程与GSM模块进行通信,使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信、数据传输等功能,可以把得出的电阻值,通过基站传输到后台的GSM模块上。同理,后台的GSM模块,通过RS232串口编程与电脑进行通信,即可把电阻值传输到相应的软件。
2.6 软件设计
本系统的软件设计是在Visual C++平台上进行搭建的,主要包括了GSM通信协议读取电阻值及查询界面的程序编写。通过RS232串口与带有GSM模块的终端机进行通信,实现监测接地电阻的功能,同时可以通过指令控制实现极值报警的效果。经实际测试,数据传输准确稳定。
3 系统测试
为测试所设计的监控系统是否可以准确测量接地电阻,随机挑选了两个台变点进行现场测试,得出的结果如表1所示。由表1中的数据可知 , 测量误差为±0.1Ω, 在可接受的误差范围内,说明监控系统准确。
4 总结
本文介绍了配网接地电阻监控系统的功能及软硬件的设计,经现场实际测试对比,误差为±0.1Ω,后台监控数据传输正常。对于接地电阻异常的情况,本系统能及时提醒,通知配网运维人员及时处理缺陷,有效地保证了配电网的安全运行,提高供电可靠性。
摘要：本文针对目前配网运行时户外接地线仅靠人工测量及维护,而经常出现被撞断裂、被盗缺失而未能及时发现等现象,提出了一种能够准确测量接地电阻并在后台进行监控显示的系统。本系统工作过程主要分成测量部分、通讯部分及监控系统部分。文中描述了配网接地电阻监控系统的基本原理、软硬件设计及芯片选型。并通过现场实际测试验证了本设计的可行性。
防雷检测及接地电阻测量 第3篇
防雷检测
防雷检测主要目的是确定现有防雷装置的有效性，因为装雷装置主要由接闪器（避雷针、避雷带的统称）、引下线和接地极组成，特别是接地极埋于地下，引下线又常常被雨淋风吹的，长年累月容易因锈蚀导致断裂、脱焊，如此一来，接闪器接到的雷电能量无法通过接地极进入到大地消耗掉，从而更加容易对建筑物和人员造成伤害 防雷检测检测项目
1、检测防雷装置的有效性，接闪器、引下线、接地装置等的连通性。
2、接地系统的有效接地电阻，要求≤10Ω。
3、电源防雷系统的对地绝缘阻抗是否在允许值，接地系统是否牢靠，瞬时钳压数值是否有变化等。
4、信息系统信号防雷系统，对于连接的电阻是否属于参数允许值，瞬时钳压数值是否有变化，对地绝缘电阻的正常值等。接地电阻测试方法
一、接地电阻测试要求：
a.交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω； b.安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω；
c.直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定； d.防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω；
e.对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1Ω。
二、接地电阻测试仪
ZC-8型接地电阻测试仪适用于测量各种电力系统，电气设备，避雷针等接地装置的电阻值。亦可测量低电阻导体的电阻值和土壤电阻率。
三、本仪表工作由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，全部机构装在塑料壳内，外有皮壳便于携带。附件有辅助探棒导线等，装于附件袋内。其工作原理采用基准电压比较式。
四、使用前检查测试仪是否完整，测试仪包括如下器件。
1、ZC-8型接地电阻测试仪一台
2、辅助接地棒二根
3、导线5m、20m、40m各一根
五、使用与操作
1、测量接地电阻值时接线方式的规定
仪表上的E端钮接5m导线，P端钮接20m线，C端钮接40m线，导线的另一端分别接被测物接地极Eˊ，电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ，且Eˊ、Pˊ、Cˊ应保持直线，其间距为20m 1.1测量大于等于1Ω接地电阻时接线图见图1 将仪表上2个E端钮连结在一起。
测量小于1Ω接地电阻时接线图见图2 1.2测量小于1Ω接地电阻时接线图 将仪表上2个E端钮导线分别连接到被测接地体上，以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。
2、操作步骤
2.1、仪表端所有接线应正确无误。
2.2、仪表连线与接地极Eˊ、电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ应牢固接触。2.3、仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。2.4、将“ 倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到120r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。
2.5、如果刻度盘读数小于1时，检流计指针仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的倍率，直至调节到完全平衡为止。
2.6、如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。
2.7计算测量结果，即R地＝“倍率标度”渎数ד测量标度盘”读数。例倍率选10，测量表读盘为0.3，则接地电阻R=10×0.3=3Ω
六、注意事项
1、禁止在有雷电或被测物带电时进行测量。
2、仪表携带、使用时须小心轻放，避免剧烈震动。
变电站接地电阻的设计思考 第4篇
为符合国家土地等政策, 变电站的建设更加绿色、站址一般选择在荒沙地、石滩地等天然接地电阻率较高的地方。在高土壤电阻率地区, 当要求接地装置做到规定的0.5Ω的接地电阻值时, 在技术经济上很不合理, 大接地短路电流系统接地电阻可以为R≤5Ω, 但应采取相应措施, 如防止高电位外引、均压设计、验算接触电势、跨步电压等。对高电阻率的变电站来说, 合理地计算接地电阻值就值得考虑。
2 接地电阻的计算
2.1 短路电流分析
变电站设计中, 接地电阻值最终必需降到≤0.5Ω才算合格, 而忽视短路电流的大小及短路切除时间等因素是不恰当的。根据规程规定, 主要是以发生接地故障时, 接地电位的升高不超过2kV进行控制的。接地的实质是控制变电站发生接地短路时, 故障点地电位的升高, 接地是为了设备及人身的安全, 接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数, 但不是唯一的参数。从安全运行的角度出发, 应该验算地网的接触电势和跨步电压, 而这两个电势电压满足要求后, 大电流接地系统变电站接地电阻值<5Ω是可以接受的。
2.2 入地短路电流分析
按规程规定:接地网工频接地电阻计算公式: R=2000/I;式中:I-变电站的入地短路电流。当系统发生接地故障时, 产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。
1) 经架空地线-杆塔系统。
2) 经设备接地引下线、地网流入本站内变压器中性点。
3) 经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流, 所以, 正确地考虑和计算各部分短路电流值, 对合理地设计地网有着很大的影响。
线路架空地线都直接与变电站出线架构相连。当发生接地短路时, 很大一部分短路电流经架空地线系统分流, 在计算时, 应考虑该部分分流作用。发生接地故障时, 总的短路电流是一定的, 增大架空地线的分流电流, 入地短路电流就相应减小。
变电站内所有设备均设置接地引下线、对于有效接地系统的变电站, 接地短路电流部分会通过接地引下线经地网流入本站内变压器中性点, 也起到分流作用。
经分析, 入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流, 再减去流经变压器中性点的电流。如此计算, 实际入地短路电流值就相对比较小, 根据R≤2000/I的要求, 接地电阻相应的允许值就比较大, 此时按规定值控制, 设计就容易满足。
另外, 从两部分分流原理分析, 可以采取降低架空地线及地网阻抗的办法来降低入地短路电流值, 如架空地线采用优良导体材料、加大接地扁钢截面或采用铜质接地材料等。
3 跨步电压和接触电压的计算
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式中:Us—地面跨步电压允许值, V (伏) ;Ut—设备接触电压允许值, V (伏) ;Pf—地面土壤电阻率, t—接地短路 (故障) 电流持续时间, S (秒) 。
从公式可以看出, 影响两电压的因素, 是土壤电阻率及短路电流持续时间。
土壤电阻率的测量是工程接地设计重要输入环节, 但测量时由于受到场地、环境实时情况及测量设备、方法等影响, 土壤电阻率的测量往往不够准确, 如雨季所测的就比旱季所测的电阻率低。虽然计算时有季节系数效验, 但季节系数只是经验值, 变电站在可行研究阶段要求测量一次、工程三通一平后还要复测一次, 且要求提高, 所测点应覆盖全站及周边10～50m地方。在特殊情况, 接地网需要长距离外引时测量范围还需更大。
短路电流持续时间更值得探讨, 从公式上说, 时间越小, 允许的两个电压越大。如果是从主保护正确动作到故障切除这一段时间算, 应该是保护动作时间加上断路器机构操作时间, 一般在0.1～0.2S之间。如果考虑主保护不能正确动作, 而是经过了后备乃至远后备保护动作才切除故障, 那么这时间就不能确定。对这个时间的选取需要综合考虑。如果这个站是枢纽站, 可靠性极高, 保护配置冗余、先进, 建议这个时间可按主保护正确动作考虑;而对于终端站, 线路不配置保护等情况下、这个时间应适当延长, 也应在1S以内。
经分析, 要提高两个电压允许值, 靠降低土壤电阻率是不可行的, 唯一的措施就是减少事故切除时间, 无非就是提高保护性能及配置;选择操作性能优异的断路器等。
4 接地装置的设计
对接地电阻率高的地区, 以上已分析了一些方法降低接地电阻或提高跨步电压、接触电压的允许值, 从而避免采用或减化降阻措施及费用。
在实际接地装置设计中, 地网接地电阻的估算公式为:
R≈0.5ρ/S, 式中ρ——土壤电阻率 (Ω/m2) , S—接地网面积 (m2) , R—地网接地电阻 (Ω) 。
因此, 地网面积一旦确定, 其接地电阻也就基本一定, 在地网布置设计时, 应充分利用变电站的全部可利用面积。在站内无法降到合格电阻值时, 如果外引能降低接地电阻, 而不用采用特殊降阻措施时, 可考虑外引。
从估算公式可知接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。垂直接地极对冲击散流作用较好, 也就是降低入地电流值, 因此在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极, 以加强集中接地和散泄雷电流, 防止反击。
另外, 方孔地网纵、横向均压带相互交错, 对地网的分流效果优于长孔地网, 均压效果比长孔地网好且可靠性高。
5 接地引下线设计
1) 接地引下线应就近入地, 并以最短的距离与地中的主网相连。对变电站内的变压器中性点、充油设备和避雷器、进出线架构要实行“双接地”, 并与水平地网的两个不同点相连接。另外带有二次回路的电气设备如?CT、PT?等, 为减小接地引下线的阻抗, 保证与主网可靠连接, 也采用“双接地”方式与地网不同点相连, 每根接地引下线都能满足热稳定和腐蚀要求。目前在许多重要变电站内这一原则被推而广之, 所有一次设备均采用“双接地”方式与地网相连, 效果较好。
2) 一次设备的接地引下线不得与电缆沟接地带 (均压带) 连接, 也不宜悬空穿越电缆沟。
3) 主控室、通讯室、高压配电室、主变压器等四周采用环形接地网, 这些接地网与主地网之间的相互连接不应少于两处。
4) 高压室穿墙套管的接地宜在室外, 且每组套管的接地线都要引至主干线。
5) 为加强分流, 变电站接地网应与线路的架空地线相连。
6 结束语
变电所地网的设计应结合实际情况进行, 在具体工程设计中应重点考虑地网布置及热稳定校验等方面。对合格地网的概念应有全面的认识, 接地电阻应按实际的流经地网入地的短路电流计算, 降低接地电阻、降低接触电势和跨步电压等都是合格地网要求的 主要因素。因此, 在保证变电所接地的安全条件下, 应综合考虑各种因素, 合理地设计接地装置以便于变电所的安全运行和施工, 降低工程造价。
摘要：介绍了变电站接地电阻、跨步电压、接触电压的计算, 提出接地电阻的设计方法。
电力工程接地电阻测量装置设计探讨 第5篇
发变电站接地网接地电阻值是发变电站接地系统的重要技术指标, 它是确认接地系统的有效性、安全性以及鉴定系统是否符合设计要求的重要参数, 也是检验接地网在电力系统发生故障时, 能否发挥其安全保障作用的重要措施。目前的测量方法有工频大电流法、倒相法以及异频法, 前者在外界工频干扰严重时测量误差大, 且设备笨重、危险性高;倒相法要求试验、干扰信号均为理想的工频正弦波, 倒相前后干扰信号不变, 且忽略了谐波及其他高次杂波的干扰, 因此测量效果不理想;异频法因其测试电流小且试验信号频率偏离T频干扰, 易通过信号处理消除外界干扰, 系统测量精度高。
1 变频测量原理
1.1 变频测量方法
变频测量方法及等效电路如图1所示。为了便于表达, 分别用RG、RC、RL表示接地网
等效电阻、电流极等效电阻、引线等效电阻, u' (t) 表示因系统不平衡电流流过接地网而产生的干扰电压, 假设变频电源输出电流为is (t) =I0sin (2兀∫s+a) , 在接地等效电阻上产生电压uG (t) =is (t) RG×sin (2兀∫s+a) , 并设干扰信号频率为∫0、∫1、···、∫N, 则在接地网上形成的干扰电压为分别是频率为∫i谐波的幅值与初始相位, 则实际测量到的电压信号u (t) 和电流信号i (t) 分别为
由此可见, 传感器采集的是干扰信号与有效信号叠加后的值, 在初始相位未知的情况下很难进行区别, 因此提出了变频测量法即通过调整电源输出频率以规避干扰频谱 (∫≠∫i) 的测量方法。
1.2 数字滤波原理
设采样频率为∫s, 则信号, ∫ (t) 经过hn滤波器后将得到介于[0, ?s/4]的低频分量-近似部分, 信号经过gn。滤波器后将得到介于[∫s/4, ∫s/2]的高频分量-细节部分。再对近似部分进行低通和高通滤波, 则可以得到尺度2上的近似部分和细节部分, 如此往复直至设定的分解截止频率。Mallat分解算法如下:
重构是分解的逆过程, 其算法如下:
其中, Cj (n) 、d j (n) 分别是尺度j上的近似部分、细节部分, k为滤波器长度, 当j=O时C0 (N) 即为原始采样信号。h (k-2n) 、g (k-2n) 分别为低通、高通分解滤波器参数, 分别为低通、高通重构滤波器参数。
根据规范要求 (测量频率宜在40~60 Hz) , 本系统设置最高信号采样频率为2400 Hz, 由香农定理可知, 信号最高频率为1200 Hz, 利用Mallat算法选用db40小波对原始采样数据即离散电压序列.∫u (i) 和电流序列∫u (n) (i=O, △T, 2△T, ∫, (N一1) △T) 进行5尺度分解, 滤除大于75Hz的信号 (即第l~4层的细节部分对应的小波系数置o) 和小于37.5Hz的信号 (即第5层的近似部分对应的小波系数置0) 并进行重构即可以获得频率范同为37.5~75Hz的离散电压序列?u (n) 和电流序列∫I (n) (n=0, △T, 2△T, ∫, (N~1) △T) 。
1.3 接地电阻计算
在数字滤波的基础上, 对离散序列∫u (n) 、∫I (n) , 分别进行DFT即可获得电压、电流的频谱函数:
其中, k=0, 1, 2, ?, N一1, 令k=1得电压、电流的基波频谱函数:
由电压、电流基波频谱函数即可获得电压与电流相位差:
电压极电压、电流极电流有效值:
接地阻抗和接地电阻分别为
2 接地电阻测量装置
2.1 硬件系统设计
根据国家电力行业标准 (交流电气装置的接地技术规程DL/T62-1997) , 接地装置工频特性参数测量导则DL/T475-2006的规定, 即"使用异频电流法测量大型接地装置的工频特性参数, 试验电流宜在3~20A, 频率宜在40~60Hz范同, 异于工频又尽量接近工频, 考虑到实际应用中的具体情况, 多功能接地电阻测量装置提供了地网接地电阻、土壤电阻率、接地装置连通电阻等测量功能, 其总体框图如图2所示。
该系统由中央处理器CPU、信号检测与转换模块、调频调压SPWM模块、IPM驱动电路、AC-DC整流电路、DC-AC逆变电路、低通滤波回路、隔离变压器、键盘电路、LCD显示与智能微型打印机、电源监控与复位电路组成。其中, 由CPU负责扫描键盘信号, 采集信号检测与转换模块反馈的电压极电压、电流极注入电流及低通滤波器2的输出电压, 用于接地电阻计算与显示, 实施系统软件保护等;此外, 微处理器根据选定的频率点依次扫描 (如44 Hz、46 Hz、54Hz、56 Hz4个频点) , 通过自动或手动模式控制SPWM模块按固定电压步进值和时间间隔输出定频调压脉冲驱动信号, 以驱动DC-AC逆变电路输出相应频率和幅值的交流信号, 该信号经低通滤波器2及隔离变压器施加到被测接地回路, 直至预设定的电流等级, 并记录此时各频率等级的电流极电流、电压极电压, 以便最终计算50 Hz所对应的接地电阻 (含电流极、电压极引线间互感, 当两引线间相距200m以上分开布置时, 可有效减小引线间互感对接地电阻测量值的影响) 。整机变频电源频率输出范围30~70Hz, 最大输出电流10A, 接地电阻测量范围1mΩ~99Ω, 测量精度达1级。
2.2 软件系统设计
在硬件平台确定的基础上, 软件是决定系统功能强弱的关键。在本次设计中, 本着充分发挥硬件潜力、构造完善功能的原则, 采用结构化软件设计方法, 按功能将程序划分成初始化模块、自检模块、默认参数设置模块、系统运行参数设置模块、接地电阻测量模块、土壤电阻率测量模块、连通电阻测量模块、显示与打印模块、键盘扫描模块 (自动/手动运行、上/下、确认、返回键以及频率和电压调节键) 、中断处理 (外部事件触发中断、定时器中断和软计数器中断) 、数据处理等模块。本文限于篇幅, 仅给出系统主程序框图如图3所示。
结语
多功能接地电阻测量装置基于变频测量原理, 通过注入较小的电流实施测量, 降低了大电流测量的危险性, 减轻了设备重量, 此外由于在系统中引入了数字滤波及离散傅里叶变换技术, 有效地消除了接地网噪声和谐波干扰, 从而大幅提高了测量精度。该系统自试运行以来, 表明系统设计合理, 性能稳定可靠, 达到了预定的技术指标, 且非常适合现场测试。
摘要：本文以多功能接地电阻测量装置的研究为背景, 介绍了变频测量的原理及系统总体设计方案, 并基于数字滤波及离散傅里叶变换DFT (Discrete Fourier Transfom) 解决了噪声和谐波干扰问题, 提高了测量精度。
关键词：电力工程,接地网,接地电阻,设计
参考文献
[1]黄锐峰, 李琳, 张波.变电站接地网接地电阻近距离测法与系统开发[C]..中国电机工程学会, 全国电网接地方式与技术研讨会论文集.北京:电力设备杂志杜, 2005:319-321.
[2]西南电业管理局试验研究所, 高压电气设备试验方法[M].北京:水利电力出版社.1993.
[3]曹晓华, 孙昭昌, 孙伟, 接地电阻测量方法[J].变压器, 2007, 44 (10) :40一42.
[4]陈鹏云, 朱庆翔, 吴伯华.大型接地网测试技术的发展与应用[c]∥全国电网接地方式与技术研讨会论文集, 北京:电力设备杂志社, 2005:317-318.
电阻接地设计 第6篇
随着电网接地装置性能检测方法的日益成熟, 进行接地装置测量的仪器设备层出不穷, 市场上鱼龙混杂, 目前国内没有一个统一的方法、标准对其性能要求进行限定, 也没有一个统一的结构对其进行入网检测、校验, 这就给接地装置的准确评估带来了极大的隐患[1]。
该文章针对接地测量仪器, 研究设计了一套完整的校验系统, 可以对接地装置的电流、电压、接地阻抗等方面进行准确评估, 避免了由于测量设备的误差所造成的错误评价, 消除了对电网的安全运行带来极大的危害, 保证了其性能和精度的要求。
1 系统的总体设计
系统由硬件和测试分析软件两大部分组成, 系统的总体设计如图1所示。分析系统以labview12.0为开发平台, 而软件是虚拟仪器的核心部分, 系统总体设计框图如图1所示。
系统软件由控制底层硬件管理模块与分析功能模块组成, 完成虚拟仪器特定的逻辑分析处理过程。硬件是虚拟仪器工作的基础, 主要由调理电路、数据采集卡和计算机组成, 完成对被测信号的采集、传输、运算处理及显示测试结果等。
2测量方法
该文章采用三极法进行测量, 接线原理图如图2所示, 其中电位极处于实际的零点为区内, 在确定电位极位置时, 可在接地体与电流极之间多个位置测量尝试, 而实际中常采用0.618法, 即电位极到接地体的距离dGP是电流极到接地体距离dGC的0.618倍, 而电流极到接地体的距离是根据接地网最大对角距离确定的, 一般取dGC= (4~5) D, D为接地网最大对角距离[2]。
3 系统软件设计
在系统的编制过程中采用了结构化和模块化编程的基本思路[3]。软件应用DAQ实现了硬件-NI数据采集卡与labview软件之间的信号输送, 并开发了一套高效、准确的信号分析系统。软件设计框图如图3所示。
4 信号分析系统
信号分析系统主要是由三部分组成, 分别是时域分析、频域分析和相关性分析, 通过分析可以得到电流、电压信号的均值, 再根据数学模型测量得到接地电阻的值[4]。分析系统前面板和程序框图如图4、图5所示。
5 结束语
该文章针对接地电阻的测量, 设计了一套基于labview的数据采集和信号分析与处理系统, 实现了对信号的时域分析、频域分析、相关性分析等[5]。系统利用labview软件分析准确和高效, 对接地电阻进行精确的测量。该系统同样可以广泛用于测试测量领域, 完成对信号的实时采集和处理。
参考文献
[1]何金良, 曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社, 2007.
[2]卜云平.接地装置的接地电阻测量[J].实用测试技术, 2000 (2)
[3]杨乐平, 李海涛, 杨磊.labview程序设计与应用[M].2版.北京:电子工业出版社.
[4]蔡国英, 张宏群.基于labview的信号产生和分析系统[J].国外电子测量技术, 2007, 26 (7) :12-14.
变电站中性点小电阻接地设计实例 第7篇
电力系统中低压中性点谐振接地和中性点小电阻接地是各有优缺点的两种接地方式, 随着城市核心区域电缆逐步代替架空线路, 电网中低压系统中局部网络将逐渐变得适合于采用中性点小电阻接地。该类变电站在云南省应用较少, 以下的实例分析对同类变电站设计提供参考意义。
2 建设规模及系统参数
2.1 建设规模
1) 电压等级:
220kV/110kV/10kV。
2) 主变压器:
最终3×120MVA, 额定容量比:100/100/50MVA;三相无载调压变压器, 低压侧分裂运行, 本期一次建成, 运行方式为开二备一。
3) 各级电压出线:
220kV配电装置:最终2回, 架空出线。
110kV配电装置:最终6回, 本期电气建成5回, 电缆出线。
10kV配电装置:最终10回, 本期电气建成6回, 电缆出线。
4) 无功补偿装置:
本期不集中装设电容器组无功补偿装装置, 为满足远期适应性要求, 预留4组电容器无功补偿装的位置。
2.2 系统参数
图1中阻抗均为标幺值, 不包括变电站阻抗。
1) S1系统为无穷大系统, S2系统容量为63MVA。
2) 10kV每段母线电容电流:Ic=124A;
3 主变压器的选型设计
3.1 变压器阻抗电压选择
变电站站低压侧为10kV电压等级, 其短路电流较大, 规程规定的短路阻抗Ud1-2=14; Ud2-3=21; Ud1-3=8初步计算, 在低压侧采用分列运行措施的前提下, 其三相短路电流仍达到了46kA, 大大超越了目前10kV电气设备耐受短路电流, 因此需采用高阻抗变压器或在10kV主变进线侧加装串联电抗器的方式抑制短路电流。
一般高阻抗变压器价格较常规型号成本高约20%～30%, 经济性较差, 但目前主流变压器设备生产方已开始采用变压器内部绕组串接小电抗器实现高阻抗的技术使高阻抗变压器成本大幅降低, 在综合电气总平面布置等因素后本站选用绕组间短路阻抗为Ud1-2=14; Ud2-3=21; Ud1-3=35的高阻抗变压器, 则:
变压器绕组阻抗电抗为:
Ud1=,
undefined
变压器绕组阻抗标么值为:
undefined
经核算在采用高阻抗变压器, 且10kV母线分列运行的情况下, 10kV母线处短路电流为23.625kA, 可以满足设备选型需要。
3.2 变压器绕组组别选择
变电站低压侧采用全电缆出线, 每段母线电容电流较大达124A。根据DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定, 可采用中性点小电阻接地或消弧线圈接地的方式。小电阻或消弧线圈可接入一般采取两种方式:
方案一中主变压器采用YN, yn0, d11接线, 站用变压器采用接地变。小电阻或消弧线圈接入站用变压器高压侧中性点。
方案二中主变压器采用带稳定绕组变压器, 其绕组组别为YN, yn0, yn0+d接线, 站用变压器采用D, yn11接线。小电阻或消弧线圈接入主变压器10kV绕组中性点。
对于中性点消弧线圈接地, 在短路电流计算上可视为等同于中性点绝缘, 两个方案正、负、零序回路相同。对于中性点小电阻接地, 则对于两个方案则产生不同的影响。
方案一, 主变压器10kV侧为△接线, 如图2所示, 其零序等值电路对内视为接地短路, 对外则视为开路, 因此站用变中性点小电阻接地不会对变电站中高压侧零序回路造成影响。
方案二, 小电阻接入主变压器10kV绕组中性点, 将对整个变电站零序回路造成影响, 减小了回路中零序阻抗。对单相、两相接地电流起到了助增的作用。另外由于没有标准对变压器稳定绕组阻抗做出任何规范, 因此该类变压器零序回路计算缺乏数据支持。
另外带稳定绕组变压器成本较同型常规变压器相比价格要提高约10%。
通过技术经济比较方案一具有明显的优势, 因此变电站变选用绕组组别为YN, yn0, d11接线的主变压。
4 变电站中性点接地方式
4.1 不对称短路导致的过电压
4.1.1 间歇性电弧接地及抑制措施
1) 间歇性电弧接地原理及危害:
中性点绝缘系统发生单相接地故障如图4所示, 故障燃弧时A相线路电容C1对地放电, 接地电流呈容性, A相对地电压为零, B、C相电压上升, 对C2、C3高频震荡充电;当接地电流过零时, 电弧暂时性熄灭, 此时电容中的电荷将快速重新分配, 即C2、C3通过电源电感对C1高频震荡, 直至C1、C2、C3上电压相等为止, 因此熄弧时三个电容上作用有对称的交流电压和相等直流电压, 可理解为中性点的偏移;在电容电流较小的情况下, 电压恢复陡度低于绝缘恢复陡度, 不能再次将其击穿;当线路较长电容电流较大时, 电压恢复陡度大于绝缘恢复陡度, 导致绝缘再次击穿, 电弧重燃, 伴随电弧的熄灭、重燃, 系统中电感—电容回路的电磁震荡导致过电压的间歇性弧光接地过电压发生, 理论上故障相电压可达2Uph, 非故障相电压可达3.5Uph。
2) 间歇性电弧接地的抑制措施:
中性点接入消弧线圈可以对系统内电容电流进行补偿, 不但降低了故障电流, 也减低了弧隙电压恢复的陡度, 使电弧易于熄灭并难以重燃, 不至形成间歇性电弧。
中性点小电阻接地, 在发生单相短路时, 相当于在故障点叠加了一个有功分量, 使间歇性电弧成为稳定燃烧的电弧, 同时由于线路电容中自由震荡的电荷通过电阻泄入大地, 也起到了抑制过电压的作用。
另外相间电容 (C12、C13、C23) 的存在是对降低过电压是有利的, 而变电站内低压侧所接无功补偿装置将进一步加大相间电容。
4.1.2 不对称短路导致的工频过电压
当系统发生A相接地短路时, 非故障相 (B、C相) 电压满足undefined, 假设undefined则:UB=UC=αUph, 其中Uph为系统相电压。以上公式中X0=R0+jX0, 实际计算中由于R0较小可忽略不计。
当系统采用中性点消弧线圈过补偿或全补偿时undefined;当系统采用中性点消弧线圈欠补偿时X0→-∞, α将略高于undefined;当系统采用中性点小电阻接地时, undefined为正值系统不会发生谐振;当系统采用中性点时直接接地时undefined即略低于相电压;另外当中性点绝缘时, 理论上undefined, 但在由于线路电容的存在使X0为负值从而可能导致较高的工频过压, 电容电流越大│X0│约小, α越大, 理论上当undefined时, 由图7可以看出系统将发生线性谐振。
4.2 变电站中高压侧接地方式
根据DL/T602-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中3.1.1条规定“110kV～500kV系统应采用有效接地方式, 即系统在各种条件下应使零序与正序电抗之比 (X0/X1) 为正且不大于3, 零序电阻与正序电抗之比 (R0/X1) 为正且不大于1。110kV及220kV系统变压器中性点直接或经小电阻接地, 部分变压器中性点也可不接地。”
以变电站单台主变压器110kV、220kV绕组中性点直接接地核算变电站110kV、220kV母线短路情况如下:
1) 变电站220kV母线三相短路电流最大为28.663kA;可以看出其零序阻抗较大, 在非对称短路时对系统短路影响有限, 且短路电流总体较小, 因此不必在变压器220kV绕组中性点接入小电阻限制零序电流。
2) 110kV母线单相短路电流最大为9.720 kA;其零序阻抗相对较小, 在非对称短路时对系统短路影响明显, 但其短路电流总体较小亦无需在变压器110kV绕组中性点接入小电阻对零序电流加以限制。另外从图7的分析中可以看出中性点小电阻的接入后undefined增大, 导致非故障相工频电压升高, 在满足DL/T 602-1997规定的undefined的情况下非故障相电压基本小于80%线电压, 即1.38Uph。实际中由于线路对地电容的客观存在, 会使非故障相电压达到更高的数值 (该部分本文在5节做详细论述) , 考虑110kV以上提高绝缘水平代价较大。结合变电站“开二备一”的运行方式。本过程变压器110kV及220kV中性点采用中性点不死接地设计。
4.3 10kV侧接地方式
根据DL/T 602-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中3.1.2条规定:单相故障电容电流超过10A的3～66kV架空线路应采用消弧线圈接地;3.1.4条规定:6～35kV主要由电缆线路构成的送配电系统, 电容电流较大时可采用小电阻接地方式……。
对于中性点接消弧线圈方案, 其优点在于通过对系统容性电流的补偿使其在单相故障时非故障相电压稳定在Uph, 无需立即切断负荷, 有较高的供电可靠性, 对于以架空线为主的系统中, 由于接地故障大多为临时或瞬时性接地故障, 非常适合采用该方案。但中性点接消弧线圈会使X0→±∞, 中性点无零序电流流通, 故障线路难以判断。目前随着微机保护的发展, 小电流接地选线取得一定的进步, 但就近年的使用情况统计看, 其正确率是不能令人满意的, 仅能作为辅助判断依据。
中性点经小电阻接地的实质就是利用中性点电阻在故障点叠加有功电流, 和中性点直接接地一样形成了一个较大的零序电流回路, 使其继电保护和中性点直接接地一样易于实现。此外电缆构成的线路是由绝缘层包裹的, 不易发生临时性接地, 若发生单相接地就意味着绝缘的损坏, 需尽快停电更换。
本工程10kV系统采用全电缆方案, 且所有负荷都有两个电源分别接于本站两段母线上, 可靠性较高, 适合采用小电阻接地方式。
4.4 中性点电阻值的选择及校验
1) 满足继电保护需要:
中性点小电阻接地系统和中性点直接接地系统一样, 发生单相接地故障时, 保护动作于出现断路器跳闸, 因此电阻值的选取应为保护装置提供足够大的电流。
2) 抑制过电压需要:
根据DL/T 602-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中4.2.8条规定:“66kV及以下系统发生单相间歇性电弧故障时, 可产生过电压, 过电压高低随接地方式不同而异, 一般情况最大过电压不超过下列数值:不接地:3.5p.u.;消弧线圈接地:3.2p.u.;电阻接地:2.5p.u.”;另外电网内绝缘最薄弱为中压电机, 其检修后最大耐受电压为2.6Uph, 故接地电阻选取的阻值应将系统过电压控制在2.5倍相电压内。
系统接入小电阻后undefined应为正值, 根据图7所示, 其工频过电压应低于undefined相电压;同样假设α=2.5, 并代入undefined中计算得undefined和-14.937, 与undefined应为正值的实际情况是相矛盾的, 故DL/T 602-1997所规定小电阻所限制的2.5倍相电压不是单相接地的工频分量, 而应该是接地电弧熄灭前的高频分量。
小电阻接地系统健全相与故障相电压比满足以下公式:
undefined
由公式中可以看出健全相与故障相电压比与有功、无功电流比间成非线性关系:
当undefined时, undefined。
当undefined时, undefined。
当undefined时, undefined。
当undefined时, undefined。
当undefined时, undefined。
由图9可以看出当undefined时, undefined, 即当undefined时, 系统过电压倍数满足规程要求, 但当undefined时, undefined变化很小基本维持在2.0左右, 即继续减小Rn除了增大短路电流外, 对过电压已无更明显限制作用, 因此一般undefined取值在2～3倍之间, 系统电压限制在2.0～2.2倍相电压内。故接地电阻阻值可按undefined计算。
本工程I、II段母线分列运行, 每段母线电容电流IC=124A, 则:
undefined。
undefined。
3) 中性点电阻值跨步电压及接触电势的校验:
中性点小电阻接地将导致248～372A的零序电流远远小于110kV、220kV数千安培的零序电流, 在变电站电阻值跨步电压及接触电势的校验中是可以不做考虑的。
5 结论
1) 110kV、220kV系统若无限流需要, 宜采用中性点直接接地方式。
2) 6～35kV主要由电缆线路构成的送配电系统, 电容电流较大、且供电网络较强时, 适合采用中性点小电阻接地。
3) 在变电站内小电阻可通过接地变中性点, 或代稳定绕组变压器低压侧中性点, 但对不对称短路电流的限制作用前者优于后者。
4) 中性点小电阻接地, 使间歇性电弧成为稳定燃烧的电弧, 同时由于线路电容中自由震荡的电荷通过电阻泄入大地, 起到了抑制电压的作用;
5) 接地电阻阻值可按undefined计算。
摘要：对低压侧中性点采用小电阻接地的变电站的整个设计过程进行阐述, 对几种设计方案进行了对比剖析。
关键词：小电阻接地,中性点,接地方式
参考文献
[1]DL/T 602-1997, 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
[2]张纬钹高玉明.电力系统过电压与绝缘配合[M].清华大学出版社, 1988.12.第一版.
[3]平绍勋.电力系统内部过电压保护[M].中国电力出版社, 2006.7第一版.
[4]陈慈萱.过电压保护原理与运行技术[M].中国电力出版社, 2002.6第一版.
[5]李润先.中压电网系统接地实用技术[M].中国电力出版社, 2002.1第一版.
[6]要焕年, 曹梅月.电力系统谐振接地[M].中国电力出版社, 2009.5第二版.
工频接地电阻与冲击接地电阻分析 第8篇
接地电阻分为工频、冲击接地电阻。日常用接地电阻测试仪测量出的接地电阻为工频接地电阻, 指工频电流流入接地体中所呈现的电阻值, 可以认为是接地体20m以内土壤的散流电阻, 距离接地体20m以外的大地是电气上的零电位点;冲击接地电阻是在冲击电流或者雷电流沿着接地体入地时呈现的电阻。
2 工频、冲击接地电阻的区别与关系
工频、冲击接地电阻有着一定的区别, 即工频接地电阻是针对工频电流流过接地装置时呈现的电阻, 冲击接地电阻是冲击电流或者雷电流流过接地装置时呈现的电阻。同时两者之间又存在着必然的关系, 依据《建筑物防雷设计规范》2010版附录C, 接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻有着一定的换算关系, 即R~=A×Ri式中R~指接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le, 或者有支线大于le而取其等于le时的工频接地电阻;A指换算系数, 其数值按下图确定;Ri指所要求的接地装置冲击接地电阻。流沿着接地体入地时呈现的电阻。2工频、冲击接地电阻的区别与关系工频、冲击接地电阻有着一定的区别, 即工频接地电阻是针对工频电流现的电阻, 冲击接地电阻是冲击电流或者雷电流流过接地装置时呈现的电又存在着必然的关系, 依据《建筑物防雷设计规范》2010版附录C, 接地与工频接地电阻有着一定的换算关系, 即R~=A×Ri式中R~指接地装置小于或等于接地体的有效长度le, 或者有支线大于le而取其等于le时的换算系数, 其数值按下图确定;Ri指所要求的接地装置冲击接地电阻。
注:l为接地体最长支线的实际长度, 其计量与l e类同;当它大于l e时注:l为接地体最长支线的实际长度, 其计量与l e类同;当它大于l e时, 取其等于l e。如图所述, 工频、冲击接地电阻随着接地体敷设的环境土壤电阻率改变而发生着巨大的变化, 当建筑物防雷装置接地体敷设与陶粘土、砂质粘土等土壤电阻率ρ≤100Ω的土壤内时, 其工频、冲击接地电阻在数值上是相等的。但当接地体敷设于砂砾、砾石、碎石等高土壤电阻率的环境时, 其工频接地电阻可能达到冲击接地电阻的2~3倍。因此, 在高土壤电阻率的环境下敷设接地体, 用接地电阻测试仪测出的工频接地电阻只要不超过设计要求的冲击接地电阻值2~3倍, 就应该是符合设计要求的, 不需要再采取降阻措施。
3 高山通信基站接地体冲击接地电阻检测
高山通信基站一般情况位于山顶, 很容易成为雷电接闪的对象, 近些年, 随着通信行业的迅速发展, 高山通信基站遍布电阻为工频接内土壤的散流各地。笔者亲身参加过一些高山通信基站防雷地网的验收过程, 大部分情况, 通信基站防雷地网所处的敷设环境都是土壤电阻击电流或者雷过接地装置时率较高的砾石、碎石等。当时通信基站防雷地网冲击接地电阻值要求还是小于等于10Ω, 验收人员按照正常的检测方法, 利用接地电阻测试仪 (摇表) 测量出接地体的接地电阻值为12.5Ω, 随即给出的结论就是接地电阻值偏大, 不符合设计要求, 需增设人工接地体将接地电阻值降至10Ω以下。在随即的验收过程中还有类似的情况发生, 最后的验收结论都是不符合设计要求, 需增设人工接地体。其实通过接地电阻测试仪 (摇表) 测量出接地体的接地电阻为工频接地电阻, 而并非测量出来的直接就是冲击接地电阻, 是需要通过换算才能确定冲击接地电阻是否符合要求的, 如第二点中所述, 当敷设于砂砾、砾石、碎石等高土壤电阻率的环境时, 其工频接地电阻可能达到冲击接地电阻的2~3倍。那么要是通过换算当时测得工频节点电阻12.5Ω应该都是符合设计要求的, 所以这样的验收结论还是值得思考的。
4 结论
日常的防雷检测通常是在土壤电阻率≤100Ω·m的市区, 工频、冲击接地电阻也通常被大部分检测技术人员所混淆, 认为接地电阻测试仪测出的接地电阻值符合《建筑物防雷设计规范》就是符合要求的, 不符合《建筑物防雷设计规范》的就是不符合要求, 需要整改的。当然土壤电阻率≤100Ω·m的市区工频接地电阻和冲击接地电阻值在数值上是相等的, 所以得出的检测结论恰巧是正确的, 这样的情况一定程度上影响了防雷检测技术人员对于工频、冲击接地电阻的深入认识, 一但接地体的环境发生了改变, 最终就容易导致得出错误的结论。同样, 对于防雷技术施工人员能够明晰工频、冲击接地电阻之间的关系也是非常重要的, 有些防雷施工人员不分析接地装置敷设地点的土质、接地环境等条件, 只是通过接地电阻测试仪测其等于l e。量值大于设计要求值, 就盲目的采用降阻措施或增加人工接地体来追求达到设计值, 造成了人力、财力、物力的浪费, 这种现象在现实生活中也是普片存在的。
摘要：工频、冲击接地电阻有着一定的关系, 同时也存在明显的区别, 随着接地装置敷设地点的土质、接地环境的改变, 它们之间的关系也在不断的发生改变, 部分各类工程技术人员不能深入了解两者之间的联系, 使得部分防雷工程的接地装置接地电阻已达到设计的要求, 仍然盲目的采取讲足措施, 增加了防雷工程的造价。
关键词：工频,冲击接地电阻,区别,关系
参考文献
[1]GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 (2010版) .
[2]GB50343《建筑物防雷设计规范》.
[3]QX-T106-2009《防雷装置设计技术评价规范》.