接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研究接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研究 接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研 究 第27卷第3期 2009年6月 水电能源科学 WaterResourcesandPower Vo1.27No.3 June.2009 文章编号:i000—7709(2009)03—0212—03 接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研究 梁伟王辉翟明翰 (中广核工程公司设计院电气所,广东深圳518029) 摘要:针对目前接地工程中应用接地降阻剂存在的问题,为确保电力系统的优质接 地网,结合降阻剂的特性 和工程实践,讨论了...
中合理使用降阻剂的研究 接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研 究 第27卷第3期 2009年6月 水电能源科学 WaterResourcesandPower Vo1.27No.3 June.2009 文章编号:i000—7709(2009)03—0212—03 接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研究 梁伟王辉翟明翰 (中广核
公司设计院电气所,广东深圳518029) 摘要:针对目前接地工程中应用接地降阻剂存在的问题,为确保电力系统的优质接 地网,结合降阻剂的特性 和工程实践,讨论了降阻剂的降阻机理及降阻效果,提出了依据降阻剂的性能参数 合理选用及施工浇注法, 可有效提升降阻效果. 关键词:接地网;施工;降阻剂;降低接地电阻;降阻效果 中图分类号:TM862;TM63;TU895文献标志码:A 安全,可靠,稳定的接地保护系统对雷电防 护,电气设备正常运行,人身安全至关重要.近年来, 在地网建造,特别在土壤电阻率高的地区使用降 阻剂得到了良好效果:如信阳1i0kV宝石桥变 电站,在土壤电阻率高达2000Q?m的小山顶 上接地网接地电阻降至0.34Q;湖北省凤凰山 500kV变电站接地电阻由0.3Q降至0.11Q;信 阳ll0kV信宝线路的一基铁塔接地电阻由7OQ 降至5.6Q[】].降阻剂已纳入国家技术标准和规 程中.《交流电装置的接地》(DL/T621—1997)[2] 规定,在高土壤电阻率地区可采取填充电阻率较 低的物质或降阻剂降低接地电阻.《电气装置安 装工程接地装置施工及验收
》(GB50169— 92)[3中,对接地网的施工使用降阻剂作了具体要 求.大亚湾核电站南区通信楼对接地电阻要求很 高(?1Q).按常规法在土壤电阻率p为200Q ?m的土地上建造接地电阻R1Q的接地网, 依据文献Eli推荐的R=::0.5(p/)可得s一1o 000m,则建造小于1Q的地网,地网面积需大于 10000m,而使用降阻剂后可在100m范围做 出接地电阻小于1Q的地网.因此,在地网设计 和施工中合理选用降阻剂已成为最有效的可行 措施. 1降阻剂降阻机理 1.1增大接地体半径 如图1所示,设半球形接地体的半径为r,其 周边土壤电阻率为p,则接地电阻:R=p/(2ur). 现将半径r增至r?,电阻率lD更换为降阻剂ID?,则 半径为r的半球接地体的电阻为: R一-『:dz+dz一 P+(一去)?2不r1.2Tc\,.,-1,… 取鲁::=+(一)c2 己知IDl《lD,则: R1~R(r/r1)(3) 即R-=p/(2~r-),以低电阻率的降阻剂置换 电阻率为ID的土壤,相当于接地体的半径由r扩 大至r.由于接地体的半径增大,以此来降低了接 地网的接地电阻?.依据该原理可分别导出填充 降阻剂后的垂直接地极接地电阻R上和水平接地 极的接地电阻R一为: R上一- z 2 不 - , 1n4l(4) R一一-z2- , 1n(5) 图1半球形接地体 Fig.1Hemisphericalgroundingbody 收稿日期:2009—02—18,修回日期:2009—03—12 作者简介:梁伟(1983一),男,助理工程师,研究方向为核电厂防雷接地系统设 计,E-mail: 第27卷第3期梁伟等:接地网设计与施工中合理使用降阻剂的研究?213? 式中,z为接地极长度;为填充降阻剂后的接地 极直径;^为接地体埋没深度. 1.2降低接地体与土壤间接触电阻 接地体的接地电阻由电流经接地体向大地 流散的电阻及接地体与土壤接触的接触电阻两部 分组成.接触电阻的大小与接地体周边土壤的土 质有关.土质越密实,接触电阻越小,土壤越松 散,接触电阻越大;接地极表面越光滑,接触电阻 越小,接地极表面越粗糙,接触电阻越大.如图2 所示,土壤中掺有碎石,接地体与碎石间的接触就 成了点接触.降阻剂尤其是膨润土型的降阻剂与 水混合搅拌后成粘稠的糊状,将接地体紧紧包住, 如图3所示,接触电阻降低,接地电阻即减小. 图2接地体与土壤间的点接触 Fig.2Pointcontactbetweengrounding electrodeandsoil 剂 图3紧紧包住接地体的糊状降阻剂 Fig.3Pasteofresistancereducingagentwrapping groundingbodyclosely 1.3人工改善土壤电阻率 在高电阻率地区采用合适的施工工艺,使降阻 剂渗透至周边土壤中形成树根状的分支,从而改善 了周边土壤电阻率,使接地电阻降低嘲,见图4. 接地体 阻卉If 壤 图4呈树根状渗透的降阻剂 Fig.4Penetrationshowedoffrootofresistance reducingagent 2选取优质降阻剂 降阻剂在实际工程应用中还存在降阻剂的腐 蚀,稳定性,降阻效果,施工工艺,环境污染等问 题,故选择和使用须按规范选取优质降阻剂.当 前国内降阻剂的技术条件均沿用《接地降阻剂的 暂行技术条件》[61,主要试验项目和技术方面的要求见 表1. 表1接地降阻剂测试项目及技术方面的要求 Tab.1Testitemandtechnicalrequireof groundingresistancereducingagent 表1电气参数相互关联:?常温下电阻率 是降阻剂的关键参数之一,值越小越好.若降阻 剂的常温下电阻率很小,而冲击和工频耐受试验 后,电阻率变化(一般均增大)过大,表明降阻剂稳 定性差,不能承受工频和冲击电流作用.因此,选 择降阻剂时须考虑电阻率,冲击和工频耐受 间的关系,不能以某一参数的优劣而取舍.?常 温下电阻率与理化性能考核.若常温下电阻 率很小,当通过理化性能的考核试验(失水,循环 和水浸泡)后,其值过于增大,表明降阻剂中掺杂 过多可溶性电解质,随着理化试验中的沥水过程 导电的电解质离子流失,故电阻率增大.这类降 阻剂不可取. 降阻剂pH值对金属接地体的腐蚀至关重 要,推荐选取8,12之间,即呈弱碱性.弱碱性的 降阻剂在钢材表面钝化形成一层钝化膜,从而阻 止钢材腐蚀,故检测常温下电阻率变化时还应检 测试验前后pH值变化. 3接地降阻剂的施工 (1)水平接地极施工步骤如下. 步骤1选定金属接地体.选用角钢和扁 钢.因为同等截面的角钢和扁钢比圆钢的外接触 ? 214?水电能源科学 面积大,即金属接地体与降阻剂的接触面积大. 步骤2根椐地网设计图纸挖出水平接地极 地沟.地沟深度?0.6m,地沟底宽100,200 mm,再用支撑物将金属接地体支起,使之离沟底 50,100mm. 步骤3降阻剂浇注.该步骤是施工的关键. 最佳
是先在沟里倒入适量粉状降阻剂,不停的 灌水和搅拌,待完全搅拌均匀成粘糊状,再倒人两 袋降阻剂并不停灌水和搅拌.周而复始进行填充 直至满足规定的要求. 步骤4在糊状降阻剂面上灌一层水,待水 完全渗透进土壤后2h再回填土,确保了降阻剂 随水渗透进土壤形成树根状分支以改善降阻剂周 边土壤的电阻率. 降阻剂的填充,应按
使用和施工.先 将降阻剂按与水的比例掺和搅拌后倒人敷好接地 体地沟内.该法既费力且效果不如浇注法.曾在 土壤电阻率,地网面积相近的大亚湾北山微波站 和南区通信楼两处地网建造中采用这两种不同的 填充方法,采用浇注法的地网的接地电阻可减小 30以上. (2)垂直接地极施工步骤如下. 步骤1垂直接地极的圆孔用圆弧铁铲,深 挖2m. 步骤2金属接地极选用2.5m长角钢,打 入土壤0.5m以固定,便于降阻剂搅拌. 步骤3降阻剂的浇注方法如同水平接地极. 垂直和水平接地极的降阻剂的填充见图5. 4结语 a.在接地网敷设中使用降阻剂,相当于增大 了金属接地体半径,与金属接地体紧密接触从而 (a)垂直接地极(b)水接地段 :mm) 图5降阻剂的填充(单位 Fig.5Fiuingofresistancereducingagent 减小了接触电阻,降阻剂随水渗入土壤形成树根 状分支改善了接地极周边土壤的电阻率,所以在 高土壤电阻率的地区建造接地网使用降阻剂可有 效降低接地电阻. b.降阻剂的电气参数相互关联,须根据技术 条件和测试结果综合,平衡选取优质降阻剂. c.正确使用降阻剂施工浇注方法,有助于降 阻剂随水渗透土壤形成树根状分支,以此来降低接 地体周边土壤电阻率. 参考文献: EI-]李景禄.接地装置的运行与改造EM3.北京:中国水利 水电出版社,2005. E23电力工业部科学技术司.交流电气装置的接地(DL/T 621—1997)[s].北京:中国电力出版社,1997. E33中华人民共和国能源部.电气装置安装工程接地装置 施工及检验收取规范(GB50169—92)Es].北京:国防工业 出版社,1993. [43何金良,曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出 版社,2007. [5]王泽洪,杨丹,王梦云.电力系统接地技术手册[S]. 北京:中国电力出版社,2007. [6]全国电力系统高压专业工作组.接地降阻剂的暂行技 术条件[s].武汉:能源部武汉高压研究所rderto constructagoodgroundinggridforelectricalpowersystem,consideringthecharacteristicofresistancereducingagentand theengineeringpractice,thispaperpresentsthetheorythathowtheresistancereducingagentcanreducetheearthingre— sistanceanditseffect.Finally,thispaperproposesthathowtoselectresistancereducingagentbasedonitseharaeteris— ticandusingthepouringmethodinordertomakeabetterperformance Keywords:groundinggrid;construction;resistancereducingagent;reducingthegroundingresistance;resistance reducingeffect
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