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附拥氐淖饔弥饕欠乐谷松碓馐艿缁鳌⑸璞负拖呗吩馐芩鸹怠⒃し阑鹪帧⒎乐估谆鳌⒕驳缢鸷捅Ｕ系缌ο低痴Ｔ诵小Ｋ孀啪玫姆⒄?电气设备的使用越来越广泛,然而由于设备接地问题引发的设备事故也越来越多。因此有必要探讨一下电气设备接地的问题及改进措施。
关键词:电气设备 接地装置
中图分类号:TM05 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0094-01接地装置是指人为设置的接地体与接地线的总称。良好的接地装置才能保证人身及设备的安全以及系统的正常与稳定运行。接地装置的接地电阻值应该符合保护接地以及功能接地的要求,能够承受接地故障电流和对地泄露电流,并符合相应的热、动稳定要求,具有一定的机械强度,并能适应外界的影响。
随着电力系统的发展,接地短路电流越来越大,接地装置的问题也越来越突出,由接地装置问题而引发的事故也较多。
1 接地装置出现的问题:
1.1 接地电阻问题
接地规程第十五条规定,接地装置的接地UR≤2000V,限制接地电位不得超过2000V;当计算用的流径接地装置的接地短路电流大于4000A时,采用R≤0.5Ω。接地电阻实际是两部分电阻之和,一部分是接地体金属物的电阻,另一部分是整个大地的电阻也称流散电阻。金属接地体的电阻很小,在经济条件允许的情况下首先考虑采用铜排,其次采用镀锌角钢和扁铁。接地电阻主要决定于流散电阻的大小。流散电阻主要由接地装置的结构和土壤电阻率决定,土壤的电阻率越低,流散电阻也就越低。
1.2 中性点引下线的问题
国家近几年发生多次变压器中性点接地线被烧断的事故,中性点接地引下线被烧断的原因,主要是选择导线截面时考虑到中性点处的特性不足,不能满足热稳定的要求。接地引下线及接地体的截面偏小不能满足短路电流的热稳定要求,发生接地短路时,接地引下线往往被烧熔烧断,使设备外壳带上较高的电压,有时向低压二次回路反击使事故扩大。
1.3 接地装置防腐措施不力
由于接地体直接埋入土壤中,土壤的盐碱作用使接地装置逐渐氧化锈蚀,从近期接地网腐蚀调查情况看,运行10年及以上的145个35～220kV变电所的接地装置的挖土检查,有68个接地网有不同程度的腐蚀,占46.89%.腐蚀速度为0.1～0.4/年。在同一个变电所接地网内,圆钢腐蚀的较扁钢快3～4倍。这樣一旦出现过电压或短路情况,其设备的安全运行会受到严重影响。
2 解决措施
2.1 降低接地电阻
(1)接地装置首先要考虑季节因素。因为,土壤电阻率是随季节而变化的,规范所要求的接地电阻实际是接地电阻的最大许可值。
即:R=Rmax/ω
Rmax—— 接地电阻最大值
ω—— 是季节因数,根据地区和工程性质取值,常用值为1.45,接地电阻实际是R=6.9Ω(Rmax=10Ω),R=2.75Ω(Rmax=4Ω)
因此达到这样电阻值的接地网才是符合规范要求的。
(2)人工处理土壤。如接地装置周围的土壤不符合接地要求,可在接地体周围土壤中加入化学物,如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等,提高接地体周围土壤的导电性。
(3)深埋接地极。据有关资料记载,在3m深处的土壤电阻系数为100％,4m深处为75％,5m深处为60％,6.5m深处为50％,9m深处为20％,当地下深处的土壤或水的电阻率较低时,可采取深埋接地极来降低接地电阻值。
(4)利用接地电阻降阻剂。降阻剂是由多种成份组成,其中含有电解质、固化剂、润滑剂、导电水泥、填充材料等。它是一种良好的导电体,将它使用于接地体和土壤之间,一方面能够与金属接地体紧密接触,形成足够大的电流流通面;另一方面它能向周围土壤渗透,降低周围土壤电阻率,在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域。在接地极周围敷设降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降低接触电阻的作用。
2.2 入地短路电流的取值及接地引下线的选择
入地短路电流公式为:
I＝(Imax-Iz)(1-KfI)
式中:I—— 入地电流(安)
Imax—— 接地短路时的最大接地短路电流(安)
IZ—— 发生最大接地短路电流时,流经发电厂、变电所中性点接地线的最大接地短路电流(安)
KfI—— 避雷线的工频分流系数
从公式中看出,入地电流在一般情况下小于单相接地电流,对主接地网干线按此选择是允许的。但设备接地引下线,应按系统单相短路电流选择。因为发生单相接地时,其全部单相短路电流流经接地引下线;而主接地网都设计成环形,单相接地进入主接地网后才能按上式进行分流。但在以往的设计中,接地引下线截面往往小于地网主干线的截面,这是不正确的。此外,钢质接地引下线裸露在空气中,比埋在地下的地网主干线的腐蚀严重,特别是在接地引下线入土的部位腐蚀最严重,且易受外力破坏,因此,综合以上因素,接地引下线的截面选择,应当比主接地网干线要大,或二者相等。
2.3 对接地装置采取行之有效的防腐措施
安装接地装置首先应考虑接地线的防腐问题,根据地质情况适当地增大接地线截面积。接地线与接地极或接地极之间的焊接点,要采用防腐剂或沥青等防腐材料,还可考虑接地网外包炭素粉(加热后形成炭素复钢体)等措施。
2.4 施工中质量控制措施
接地装置的安装属于隐蔽工程,因此更要严格控制安装质量,确保接地扁钢搭接长度不小于扁钢宽度的2.5倍,扁钢转弯半径不小于5m。扁钢搭接焊时,焊缝应平整无间断,焊缝处的焊渣清理干净,所有焊接点必须进行防锈、防腐处理;接地极与扁钢焊接时紧贴钢管表面,将扁钢采用u型弯形式,围绕钢管一周,并四面焊满,清理焊渣后涂刷防腐漆,并做300mm斜搭接来保证搭接的宽度。接地装置敷设时尽量不与石块接触,接地装置粘土置换时,置换粘土应进行分层回填并夯实,接地网敷设完成后,应及时测量接地电阻值,接地电阻应不大于4Ω,如果电阻值不符合要求,则采用两根扁铁同附近接地网连通,或在附近补做水平接地网,直到接地电阻值满足要求。
3 结语
接地装置是否良好直接关系到电网安全稳定运行,要想长期保证接地装置的良好质量,就要从根本上防止电气设备事故的发生,这就需要正确掌握降低接地电阻的方法措施,选择适当的接地材料、校验导体截面热稳定和机械强度、严格把关施工质量、工程交接验收等环节,定期进行检查和运行维护。
参考文献
[1] 新编电气工程师实用手册,1997.
[2] DL/T621-1997交流电气装置的接地.
[3] SDJ8-79电力设备接地设计规程.
关键词:电气设备 接地装置
中图分类号:TM05 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0094-01接地装置是指人为设置的接地体与接地线的总称。良好的接地装置才能保证人身及设备的安全以及系统的正常与稳定运行。接地装置的接地电阻值应该符合保护接地以及功能接地的要求,能够承受接地故障电流和对地泄露电流,并符合相应的热、动稳定要求,具有一定的机械强度,并能适应外界的影响。
随着电力系统的发展,接地短路电流越来越大,接地装置的问题也越来越突出,由接地装置问题而引发的事故也较多。
1 接地装置出现的问题:
1.1 接地电阻问题
接地规程第十五条规定,接地装置的接地UR≤2000V,限制接地电位不得超过2000V;当计算用的流径接地装置的接地短路电流大于4000A时,采用R≤0.5Ω。接地电阻实际是两部分电阻之和,一部分是接地体金属物的电阻,另一部分是整个大地的电阻也称流散电阻。金属接地体的电阻很小,在经济条件允许的情况下首先考虑采用铜排,其次采用镀锌角钢和扁铁。接地电阻主要决定于流散电阻的大小。流散电阻主要由接地装置的结构和土壤电阻率决定,土壤的电阻率越低,流散电阻也就越低。
1.2 中性点引下线的问题
国家近几年发生多次变压器中性点接地线被烧断的事故,中性点接地引下线被烧断的原因,主要是选择导线截面时考虑到中性点处的特性不足,不能满足热稳定的要求。接地引下线及接地体的截面偏小不能满足短路电流的热稳定要求,发生接地短路时,接地引下线往往被烧熔烧断,使设备外壳带上较高的电压,有时向低压二次回路反击使事故扩大。
1.3 接地装置防腐措施不力
由于接地体直接埋入土壤中,土壤的盐碱作用使接地装置逐渐氧化锈蚀,从近期接地网腐蚀调查情况看,运行10年及以上的145个35～220kV变电所的接地装置的挖土检查,有68个接地网有不同程度的腐蚀,占46.89%.腐蚀速度为0.1～0.4/年。在同一个变电所接地网内,圆钢腐蚀的较扁钢快3～4倍。这樣一旦出现过电压或短路情况,其设备的安全运行会受到严重影响。
2 解决措施
2.1 降低接地电阻
(1)接地装置首先要考虑季节因素。因为,土壤电阻率是随季节而变化的,规范所要求的接地电阻实际是接地电阻的最大许可值。
即:R=Rmax/ω
Rmax—— 接地电阻最大值
ω—— 是季节因数,根据地区和工程性质取值,常用值为1.45,接地电阻实际是R=6.9Ω(Rmax=10Ω),R=2.75Ω(Rmax=4Ω)
因此达到这样电阻值的接地网才是符合规范要求的。
(2)人工处理土壤。如接地装置周围的土壤不符合接地要求,可在接地体周围土壤中加入化学物,如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等,提高接地体周围土壤的导电性。
(3)深埋接地极。据有关资料记载,在3m深处的土壤电阻系数为100％,4m深处为75％,5m深处为60％,6.5m深处为50％,9m深处为20％,当地下深处的土壤或水的电阻率较低时,可采取深埋接地极来降低接地电阻值。
(4)利用接地电阻降阻剂。降阻剂是由多种成份组成,其中含有电解质、固化剂、润滑剂、导电水泥、填充材料等。它是一种良好的导电体,将它使用于接地体和土壤之间,一方面能够与金属接地体紧密接触,形成足够大的电流流通面;另一方面它能向周围土壤渗透,降低周围土壤电阻率,在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域。在接地极周围敷设降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降低接触电阻的作用。
2.2 入地短路电流的取值及接地引下线的选择
入地短路电流公式为:
I＝(Imax-Iz)(1-KfI)
式中:I—— 入地电流(安)
Imax—— 接地短路时的最大接地短路电流(安)
IZ—— 发生最大接地短路电流时,流经发电厂、变电所中性点接地线的最大接地短路电流(安)
KfI—— 避雷线的工频分流系数
从公式中看出,入地电流在一般情况下小于单相接地电流,对主接地网干线按此选择是允许的。但设备接地引下线,应按系统单相短路电流选择。因为发生单相接地时,其全部单相短路电流流经接地引下线;而主接地网都设计成环形,单相接地进入主接地网后才能按上式进行分流。但在以往的设计中,接地引下线截面往往小于地网主干线的截面,这是不正确的。此外,钢质接地引下线裸露在空气中,比埋在地下的地网主干线的腐蚀严重,特别是在接地引下线入土的部位腐蚀最严重,且易受外力破坏,因此,综合以上因素,接地引下线的截面选择,应当比主接地网干线要大,或二者相等。
2.3 对接地装置采取行之有效的防腐措施
安装接地装置首先应考虑接地线的防腐问题,根据地质情况适当地增大接地线截面积。接地线与接地极或接地极之间的焊接点,要采用防腐剂或沥青等防腐材料,还可考虑接地网外包炭素粉(加热后形成炭素复钢体)等措施。
2.4 施工中质量控制措施
接地装置的安装属于隐蔽工程,因此更要严格控制安装质量,确保接地扁钢搭接长度不小于扁钢宽度的2.5倍,扁钢转弯半径不小于5m。扁钢搭接焊时,焊缝应平整无间断,焊缝处的焊渣清理干净,所有焊接点必须进行防锈、防腐处理;接地极与扁钢焊接时紧贴钢管表面,将扁钢采用u型弯形式,围绕钢管一周,并四面焊满,清理焊渣后涂刷防腐漆,并做300mm斜搭接来保证搭接的宽度。接地装置敷设时尽量不与石块接触,接地装置粘土置换时,置换粘土应进行分层回填并夯实,接地网敷设完成后,应及时测量接地电阻值,接地电阻应不大于4Ω,如果电阻值不符合要求,则采用两根扁铁同附近接地网连通,或在附近补做水平接地网,直到接地电阻值满足要求。
3 结语
接地装置是否良好直接关系到电网安全稳定运行,要想长期保证接地装置的良好质量,就要从根本上防止电气设备事故的发生,这就需要正确掌握降低接地电阻的方法措施,选择适当的接地材料、校验导体截面热稳定和机械强度、严格把关施工质量、工程交接验收等环节,定期进行检查和运行维护。
参考文献
[1] 新编电气工程师实用手册,1997.
[2] DL/T621-1997交流电气装置的接地.
[3] SDJ8-79电力设备接地设计规程.