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1、对九区变电站避雷针接地电阻偏大的分析及处理方法摘要：对变电站接地网接地状况，提出整改优化方案，使接地网的接地电阻符合要求，从而有效的防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证电气设备的安全运行，为变电站工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。0.引言在2011年2月份对九区变电站接地电阻测试中发现，其2#、4#避雷针接地电阻均超过标准值要求值，1#、3#避雷针也接近标准值要求值。与往年所测接地电阻相比也成增大趋势(具体测量数据见表1)。表1 九区变电站避雷器近年来的实验数据对比九区变电站1#避雷针2#避雷针3#避雷针4#避雷针2007年5月22日9.104.908
2、.106.602008年4月24日6.507.805.3011.02009年5月20日7.59.56.111.02010年3月13日8136.711.22011年2月15号9.5012.07.513.5 通过采取深埋接地极和添加降阻剂的措施，减小了其接地电阻。1.接地电阻的测量方法和原理 接地电阻的测量方法现主要有两种：电压降法和钳测法。其中电压降法测试时主要使用手摇式接地电阻测试仪和数字式接地电阻测试仪；钳测法测试时主要使用钳形接地电阻测试仪。 电压降法是测试接地电阻的经典理论，在条件具备的情况下应将其作为首选的测试手段；钳测法作为现场无法满足辅助极打入地面的情况下的一个有效手段，但必须将其
3、引至已知接地电阻的点，阻值相加方为有效，否则仅为参考。本文将就这几种测试方法所得数据做一比较和分析。 电压降法 图1 电压降法测量接地电阻示意图 如图1，E是测量对象的接地电极，C是电流辅助极，P是电位辅助极。测定时，E、C之间连接电源，向大地流入电流，利用电位辅助极P，测定EP间的电位降。如果设流入大地的电流为I，EP之间的电位差为U，那么U/I就是接地电阻的测定值。 钳测法 图2 钳测法测量接地电阻示意图 如图2，在被测接地体Ra附近找一个独立的接地较好的接地体Rb。将Ra和Rb用一根测试线连接起来。并用钳表钳住测试线。测得数值是两个接地电阻和测试线阻值的串联值。即：Rt=Ra+Rb+Rl
4、 其中：Rt为钳表所测阻值；Rl为测试线阻值。 将测试线首尾相连即可用钳表测出其阻值Rl。2.降低接地电阻的方法 更换土壤 这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤（根据现场测算，九区变电站土壤电阻率高达1.1x105），置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大，考虑到经济利益和时间利益不予采用。人工处理土壤(对土壤进行化学处理) 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。采用食盐，对于不同的土壤其效果也不同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电
5、阻率可减小1/31/2，砂土的电阻率减小3/53/4，砂的电阻率减小7/97/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此，一般来说，是在万不得以的条件下才建议采用。深埋接地极 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。这种方法对含砂土壤最有效果。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%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加
6、的电阻系数，但施工困难，土方量大。多支外引式接地装置 如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超过100m。考虑到九区变电站处于沙漠边缘，远离水源，该法案不予采用。利用接地电阻降阻剂在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网
7、状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，与接地网连接起来。当利用水工建筑物做为自然接地体仍不能满足要求，或者利用水工建筑物作为自然接地体有困难时，应优先在就近的水中(河水、池水等)敷设外引(人工)接地装置(水下接地网)，接地装置应敷设在水的流速不大之处或静水中，并要回填一些大石块加以固定。采取伸
8、长水平接地体结合工程实际运用，经过分析，结果表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于接地体的有效长度。根据土壤电阻率确定如表2所示。 表2在不同土壤电阻率下的水平接地体有效长度土壤电阻率(m)50010002000水平接地体有效长度(m)304045556080采取污水引入 为了降低接地体周围土壤的电阻率，可将污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管，在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔，使水渗入土壤中。采取深井接地有条件时还可采用深井接地。用钻机钻孔(也可利用勘
9、探钻孔)，把钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。 在确定降低高土壤电阻率地区接地电阻的具体措施时，应根据当地原有运行经验、气候状况、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分析，通过技术经济比较来确定，因地制宜地选择合理的方法。这样，既可保障线路、设备的正常运行，又可避免接地装置工程投资过高情况的发生。 将多方面因素综合考虑，决定采取第三种和第五种方案结合的方法解决避雷针接地电阻大的问题。3.实例分析我们先对接地电阻最大的4#避雷针进行处理，根据现场情况，我们先将避雷针挖出（接地扁铁深度约1m），发现避雷针两个接地极在大约1.5m处接到一起，然后经过墙下到院外，大约4.
10、5m处拐角，与墙体平行延伸大约10m。并发现，在拐角处和接地扁铁末端有两处已经打下两个接地极（长度不明）。现场还原情况见图3。图3 九区变电站4#避雷针接地扁铁埋地情况其中，1#、2#是原有的接地极，3#、4#、5#是改造中加进的。首先打进的是3#接地极（长度1m、直径2cm钢筋），然后与接地扁铁焊接。在焊接处撒入降阻剂，并倒水溶解后加土掩埋。处理完后，测量避雷针接地电阻。电压降法，采用的是手摇式接地摇表，在距离避雷器20m和40m处分别打入辅助极。钳测法，采用的是钳形接地电阻测试仪，先将导线首尾相连测得导线电阻R1=1.1，然后分别测量避雷器和通讯屏之间、避雷器和综合自动化保护屏之间、通讯屏
11、和综合自动化保护屏之间的电阻，最后用公式Rt=Ra+Rb+Rl联立求得避雷器的接地电阻。表3 第一次处理后测量避雷针接地电阻值测量方法电压降法钳测法测量值12.113其次打进的是4#接地极（长度1m、边长5cm的角铁），然后与接地扁铁焊接。在焊接处撒入降阻剂，并倒水溶解后加土掩埋。处理完后，用同样方式测量避雷针接地电阻。表4 第二次处理后测量避雷针接地电阻值测量方法电压降法钳测法测量值10.612再次打进的是5#接地极（长度1.2m、边长5cm的角铁），然后与接地扁铁焊接。在焊接处撒入降阻剂，并倒水溶解后加土掩埋。处理完后，用同样方式测量避雷针接地电阻。表5 第三次处理后测量避雷针接地电阻值测
12、量方法电压降法钳测法测量值10.011最后，将剩余降阻剂撒在挖出的接地扁铁上，并倒水溶解后加土掩埋。4.结论九区变电站土壤电阻率很高（1.1x105），是导致接地电阻值普遍偏大的直接原因，此外，部分接地扁铁表面氧化腐蚀非常严重也是重要因素之一。用钳测法测量接地电阻过程中，发现测量通讯屏和综合自动化保护屏之间的电阻时，Rt=Rl，Ra+Rb=0，可能由于仪表精度的原因，通讯屏和综合自动化保护屏的接地电阻被忽略。所以用钳测法测量接地电阻误差较大。在条件具备的情况下应将电压降法作为首选的测试手段，钳测法作为现场无法满足辅助极打入地面的情况下的一个辅助手段。采用深埋接地极和添加降阻剂的方法可以降低接地电阻。经处理后，4#避雷针满足标准要求。附录 以下是标准接地电阻规范要求： 1、独立的防雷保护接地电阻应小于等于10欧； 2、独立的安全保护接地电阻应小于等于4欧； 3、独立的交流工作接地电阻应小于等于4欧； 4、独立的直流工作接地电阻应小于等于4欧； 5、防静电接地电阻一般要求小于等于100欧；6、共用接地体(联合接地)应不大于接地电阻1欧。
