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发表于 2007-6-1 16:32:23
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回复:[求助]谁知道?
<P>推荐好一篇文章,对大家都有帮助:</P>
<DIV align=center twffan="done"><B>简论现代接地技术</B><BR>濮 方 正<BR>Pu FangZheng<BR>(贵阳方正新技术发展有限公司,贵阳市,550001)<BR>(General Manager of Guiyang FangZheng New Technology Development Co.Ltd 550001)</DIV>
<P><BR><FONT color=#333333><B>[摘 要]</B>本文强调了接地的重要性,简述了现代接地方法和现代接地新材料在实践中的运用。列举了在土质不均匀的高土壤地区做变电站地网和在城市狭小空地上以及在一个接地工程中同时运用十种接地形式的典型范例。<BR><B>[关键词]</B> 现代接地技术 接地方法 接地新材料 现代接地技术应用</FONT><BR><B>1 接地技术的重要性</B><BR>接地技术是一门深奥和复杂的实用技术,也是一门涵盖众多知识的边缘科学。人们对电现象的认识越深刻,各种设施对接地的要求就越复杂,因此,接地技术的种类、功能、规模、用途、保护范围都有了极大进步和改变,也更显现出接地技术的重要性。室外接地涉及地质学中土质类型、土壤成份、地理学中地形位置分布。气象学中的气候条件变化、季节变化影响、风雨雷电影响、温度变化、湿度变化;室内接地涉及电学电力学、热力学、电磁感应学、金属材料学。接地极部分还涉及到有机、无机化学、防腐蚀等物理、化学等等。<BR>由于电子电器信息时代的电器设备基本都是由电器、微电子技术、计算机控制,它们都是集成化、小型化、高精密度、高分辨率的产品,耐雷水平差、抗干扰能力弱,如果说没有正确、合理的接地保护方法和措施,不用说它们的耐雷击、耐雷电脉冲的能力相当脆弱,就是这些微电设备在运作过程中产生的相互干扰、电压不稳定或大电流都使它们无法正常工作或毁坏。从某种角度意义上说:电子技术的高度发展必须要有先进的与之匹配的接地技术为基础。没有先进的接地技术,就不能保护先进的电子技术。<BR><B>2 现代接地方法</B><BR>任何方式的接地都会有电阻存在,越接近大地零电位的接地越好,即满足设计要求,又必须兼顾经济投入,如何降低接地电阻是接地技术努力的方向。<BR>2.1 接地电阻的组成<BR><STRONG>接地电阻由四部分组成:①接地极的电阻;②接地干线(引下线)的电阻;③接地极与土壤之间的接触电阻;④接地极周围呈现电流区域内的流散电阻(土壤电阻)。</STRONG>前2项金属的电阻很小可以忽略不计,第3项接触电阻一般也可以忽略不计,但是在接地电阻值要求很小,如<1Ω、<0.5Ω时就必须加以重视,第4项是解决接地电阻大小的关键,也是接地技术不断攻克的难关,因为电流通过接地体向大地流动时,越靠近接地装置则电流密度越大,而电流密度大的地区,流散电流所遇到的阻力也越大。从土壤电阻分布情况来看,90%以上的电阻集中在接地极周围约20m左右的土壤中,而其中75%左右的电阻又集中在接地极周围2m左右的土壤中,为此人类用各种方式方法为降低接地电阻而不懈地努力。<BR>2.2 现代降低接地电阻的方式方法<BR><STRONG>常见接地方式有:</STRONG><BR>① 垂直坑式接地和垂直深井接地<BR>② 水平射线接地和地网接地<BR>③ 复合均压接地网(含水平接地+垂直接地+斜插式接地)<BR>以上三类形式的接地方式如果在土壤电阻率低的地区尚可达到接地要求,<STRONG>如果在土壤电阻率高的地区或遇到砂石、岩石,就是土夹石地区也无法达到,甚至远远达不到设计要求时,就催生了新型的接地材料来辅佐常规接地达到设计要求的接地电阻。<BR>3 现代接地新材料</STRONG><BR>新型接地材料分为:① 物理型(粉末型、固体成型);② 化学型降阻剂;③ 离子接地极。<BR>在接地新材料出现之前,人们都采取了一些原始的方法来尽可能的降低接地电阻,如引入土壤电阻率较低的泥土、腐植土或含有钠离子的工业盐或食盐等等。<BR>3.1 物理降阻剂:<BR>⑴ 钙基膨润土降阻剂:粉状,以钙基膨润土为主要原料的降阻剂。<BR>⑵ 石墨降阻剂:粉状,以石墨天然原料为主的降阻剂。<BR>⑶ 接地模块:实际上是石墨降阻剂的成型产品,具有石墨降阻剂的特性,但自身渗透性差需依靠降阻剂回填料帮助增强渗透性和与土壤的接触性能。<BR>⑷ 稀土防雷防腐降阻剂:是利用稀土金属元素中的高密集能量和特殊的电子层结构,以及催化激活碱土金属的能力与碳族人工复合材料配制的一种高导低阻、高效率的降阻剂,外观呈浅黑色微细粉末状,降阻效果好,达60%~90%左右,时效性长达50年,性能稳定、无毒、无腐蚀、吸附能力强、渗透性能好,与金属表面接触后会产生金属钝化保护膜,起到保护接地极免遭土壤中酸、碱、盐等有害物质腐蚀的作用。是国家“八五”期间重点推广的新技术接地产品,是国内高土壤电阻率地区、山区采用最多的接地产品。<BR>优点:① 可用干粉直接在接地极上施工不用水拌和;② 降阻效率高,单位用量少;③ 年防腐蚀率为0.0008mm/年,几乎无腐蚀;④ 节省工程费用30%~60%;⑤ 缩小地网面积或地线长度40%~70%。<BR>⑸ 稀土防雷防腐降阻板(块、棒):实际上是稀土降阻剂的成型产品,具有稀土降阻剂的特性,但自身渗透性差,需利用稀土降阻填充剂帮助增强渗透性和土壤的接触性能。<BR>⑹ 铸铜接地棒:是用特殊的电铸技术将纯铜均匀覆盖到低碳钢芯上的一种代替铜材质的产品,铜层厚度0.25mm以上,粘合度好,不剥离两头轧制成螺纹可接长,并且即有铜的导电性好,又兼有钢材坚硬的特点。<BR>适用于腐蚀性强的土壤地区使用和替代昂贵铜材的工程上使用。<BR>⑺ 免维护铜(钢)管离效离子接地极<BR>该离子接地极是由Φ50的铜管或不锈钢管或热镀锌钢管,内装高分子化学离子材料组合成的管状接地极。长度有3m和2.6m两种,分直管和90°弯管两种形状。可垂直安装也可水平倾斜安装。另外也有长度为1.5m的并可多根接长使用,离子接地极试图运用一种全新的电容技术理论,来解决降低接地电阻的技术难题。<BR>采用该离子接地极,实际上是与地球联接在一起的超级大电容,它能使雷击电流和故障电流很快扩散到土壤中去。在恶劣的土壤条件下(如岩石、冻土、干燥的沙质土壤等)和不同的季节变化中同样有效。<BR>国内外单根铜管离子接地极在同一地区的对比试验:<BR></P>
<DIV align=center twffan="done">表1 单根铜管接地极试验数据<BR><a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/b1.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/b1.gif"></A></DIV>
<P><BR>试验数据表明:国产铜管离子接地极比美国电解离子接地极的接地电阻值小2~3倍。<BR>3.2 化学性降阻剂<BR>⑴ 高分子凝胶状降阻剂: LRCP长效降阻剂呈液状,使用时与一油剂拌和,再与一粉剂拌和后使用,灌入接地极上,凝固后呈凝胶状态。这种高分子凝胶状降阻剂是利用强渗透法的原理,特别适用于砂地、岩石地区、沙漠地带等高土壤电阻率地区的接地。<BR>使用前为液体状,使用时需在施工现场倒入接地沟槽或接地坑中包裹住接地体,逐渐形成凝胶状。它降阻效果好、保湿性能强、时效期长达40~50年。<BR>可降低到原电阻值的1/10~1/5,可节约投资50%以上,减少占地面积,减少70%的钢材使用量,减少工程量和缩短工期,对环境无污染,适宜砂地、岩石地区、沙漠地带等高土壤电阻率地区使用。<BR>⑵ 其它的化学降阻剂还有:如丙烯酸胺、硅酸盐、来铁氰化铜等凝胶状降阻剂。<BR><B>4 现代接地技术应用实例</B><BR>如果我们把埋入地下的接地网、接地极称作室外接地技术,把除此之外引入室内的接地称为室内接地技术,以便进行分述。<BR>在室外接地技术中有两种接地是困难的,第一种是土质不均匀的高土壤电阻率地区的变电站和发电厂以及高山输电线路杆塔的接地;第二种是城市中在有限空地内的接地。<BR>4.1.1 <STRONG>土质不均匀的高土壤电阻率地区的变电站<BR></STRONG>⑴ 概况<BR>贵州某110KV变电站接地工程占地面积9200m2,是由山坡推土填平方式获得,站内削平后露出了白云石与岩石,岩石风化破碎,坡地上土层很薄。<BR>⑵ 土壤电阻率<BR>在设计之初,由于土质不均匀,逐划分成7个地区,用ZC-8接地电阻仪的四极法对该站土壤电阻率进行了分别测量:① 白云岩石(未风化)3140Ω•m;② 回填黄粘土并有部分土夹石226.8Ω•m;③ 黑粘土10Ω•m;④ 大部分白云石754Ω•m;⑤ 黄土夹少量岩石324Ω•m;⑥ 白云石1287Ω•m;⑦ 黄褐色红粘土夹部分岩石628Ω•m。按测量结果的算术平均值为908Ω•m,按此设计的计算并施工。<BR>⑶ 设计要求地网的接地电阻值<BR>最大短路电流I=3100A,按<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs1.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs1.gif"></A>的公式计算,接地电阻<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs3.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs3.gif"></A> = 0.645Ω。<BR>⑷ 按ρ= 908Ω•m,R=0.645Ω,求地网面积S,按<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs4.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs4.gif"></A>的公式计算,<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs5.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs5.gif"></A> <BR><a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs6.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs6.gif"></A>,现在变电站的实际面积只有9200m2,是现有面积的54倍。<BR>⑸ 现有地网面积能达到的接地电阻值<BR>现在变电站的实际面积只有9200m2,用常规接地的方法做接地,经计算<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs7.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs7.gif"></A>是设计要求0.645Ω的7.3倍,接地面积和接地电阻值相差如此悬殊,只有选择新型接地材料辅助降低接地电阻。<BR>⑹ 选择降阻剂<BR>经分析比较,选用稀土防雷防腐降阻剂帮助降低接地电阻,因为它的降阻有效率在60~90%之间,每米降阻剂用量用量少:低电阻区3~5kg/m(ρ=10Ω• m地区不用);中电阻区:7~8kg/m;高电阻区8~10kg/m。站内铺设7m×7m的复合均压接地网。<BR>⑺ 接地极总长度<BR>接地极总长度3060m(包括垂直接地极250m)。<BR>水平接地极用40mm×4mm镀锌扁钢:2810m,垂直接地极用50mm×5mm角钢250m。<BR>⑻ 现场对比试验<BR>经现场用有降阻剂和无降阻剂的对比测试结果如下:<BR>1000<ρ<3000Ω• m地区降阻有效率为 70~85.5%;500<ρ<1000Ω•m地区降阻有效率大于60~70%;100<ρ<500Ω•m地区降阻有效率为50~60%。<BR>⑼ 根据ρ值划分为三个区域设计和计算接地电阻值<BR>① 高阻区1000<ρ<3000Ω•m,S = 3400m2,水平地极1172m,垂直地极75m,合计1250m。<BR><a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/pp.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/pp.gif"></A>= (3140+754+1287)÷3 = 1724Ω•m,求高阻区的接地电阻值<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwg.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwg.gif"></A>:为14.98Ω。<BR>每米用降阻剂10kg,降阻有效率按80%计,14.98Ω×(1-80%)= 3Ω。<BR>② 中阻区300<ρ<1000Ω•m,S = 3800m2,水平地极710m,垂直地极20m,合计730m。<BR><a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/pp.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/pp.gif"></A> = (628+324)÷2 = 476Ω•m,求中阻区的接地电阻值<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwz.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwz.gif"></A>:为1.27Ω。<BR>③ 低阻区100<ρ<300Ω•m,S =2000m2,水平地极1000m,垂直地极80m,合计1080m。<BR>ρ=266.8Ω•m,求中阻区的接地电阻值<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwd.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/rwd.gif"></A>:为1.2Ω。<BR>计算结果:高阻区:3Ω 中阻区:1.27Ω 低阻区:1.2Ω<BR>⑽ 计算三区并联:<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs8.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs8.gif"></A> <BR>⑾ 实例三区接地电阻:<BR>三个区施工完毕后分别按分区地网对角线D:<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/d12.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/d12.gif"></A>取1.7D,<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/d13.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/d13.gif"></A>取3D,直线法测量实测,实测数据基本比计算数据略小。<BR>高阻区:2.5Ω 中阻区:2.2Ω 低阻区:1.21Ω<BR>⑿ <STRONG>联网完工后实测:</STRONG><BR>第4天用大电流法进行实测,<STRONG>实测值为0.62Ω</STRONG>,随着时间的推移,降阻剂不断的渗透,并将接地极和土壤更紧密的连接在一起,<STRONG>地沟中的土壤逐渐沉降紧密,接地电阻值还会有所下降,会比0.62Ω还小。</STRONG><BR>如果是改造旧地网的接地电阻时,可在地网周边挖地沟埋稀土降阻块、棒或板,或钻孔埋免维护铜(钢)管高效离子接地极降阻效果好又十分方便,不用开挖地网即可达到降阻的目的。<BR>4.1.2 困难接地——<STRONG><FONT size=3>城市中有限空地上2.1m2接地电阻R<1Ω的接地</FONT></STRONG><BR>在北京中国疾病控制中心院内,原计划在20mm2的自行车棚内做<STRONG>进口设备质谱仪接地电阻R<1Ω的接地</STRONG>,由于自行车棚地下面是地下室,不能做接地,最后只在质谱仪窗前有1.45m×1.45m共2.1m2的一小块空地上做R<1Ω的接地,施工步骤如下:<BR>⑴ 打开水泥地面,打入一根3m长的水管,测得接地电阻R=62Ω;<BR>⑵ 根据垂直接地的简易计算法推算出其土壤电阻率:ρ=63/0.3≈207Ω;<BR>⑶ 再测量0.8m深处的接地电阻为∞,此时地上覆盖有雪,疑处于冻土层范围;<BR>⑷ 由此决定往超过地面1m的深度做水平、垂直复合接地。以垂直地极为主;<BR>⑸ 计算:如何用垂直接地的方法达到R<1Ω,选择深度为6m、20m、50m,选用电力规程中垂直接地极的接地电阻计算式计算:<BR>① 深度6m的单根垂直接极的接地电阻,接地极直径0.6m钢管,求接地电阻:18.56Ω。<BR>根据上述单根接地极计算值为18.56Ω时,需用17根直径0.6m,每根长度6m钢管才能并联出接地电阻1.08Ω;如果加用降阻剂时,取降阻剂有效率为60%,在第8根并联后接地电阻就可达到2.31×(1-60%)=0.924Ω,达到R<1Ω的要求。<BR>② 如果把整个1.45m的地坑看成Φ1.45m接地极,深度同样是6m,接地极的直径就是地坑的直径1.45m求接地电阻:<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs9.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs9.gif"></A>,达不到<1Ω要求。<BR>如果加上降阻剂同样取60%的有效率:1.37×(1-60%)=4.8Ω。<BR>所以把整个地坑做成一个粗大的接地极即比单根铜管的直径大,也达不到接地极效果,说明直径再大对接地电阻的下降效果不太大,18.5-13.7=4.8Ω,只小了4.8Ω,下降35%,投入成本为几倍,费用大、效果差这个方法是不可取的。<BR>③ 深度20m的单根接地极的接地电阻:接地极同样为直径0.6钢管求接地电阻:<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs10.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs10.gif"></A> <BR>根据上述单据接地极计算值为7.57Ω,需用三根并联,接地电阻值为2.52Ω,达不到<1Ω要求,如果加用降阻剂取降阻有效率为60%:2.25×(1-60%)=1.008Ω,基本达到1Ω要求。<BR>④ 深度50m的单根接地极的接地电阻,接地极同样为直径0.6的钢管,求接地电阻:<a href="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs11.gif" target="_blank" ><img src="http://www.pufz.cn/bbs/UploadFile/2005-6/jlxdjdjs/gs11.gif"></A> <BR>根据上述单根接地极计算值为3.63Ω时,需用2根接地极并联,接地电阻值为1.82Ω,达不到<1Ω要求,如果加用降阻剂,取降阻有效率为60%:1.82×(1-60%)=0.73Ω,达到设计要求R<1Ω。<BR>⑹ 经上述对比计算:接地极往下的深度越深降阻效果越好,说明该地质情况是深层的土壤电阻率小, 土壤电阻率与土层深度呈反比关系。<BR>但是由于条件和钻井机械的限制,不可能选用20m和50m的深井接地,选择6m深接地极虽然多打几根,既容易施工,又比较经济。<BR>⑺ 先挖一个1.45×1.45m深度2m的坑,再用打孔工具在坑中央往下戳深1.5m圆孔一个,然后将Φ60×3m的钢管打下去总深度6m, 测出该钢管接地电阻为13.4Ω,比上述推算的18.5Ω小5.1Ω更有利于少并联几根达到接地电阻。<BR>⑻ 根据13.4Ω的实测值进行计算:在这个坑内并联6根Φ60×3m的钢管,接地电阻可以达到2.24Ω,再加降阻剂按最低的降阻有效率60%取:2.24×(1-60%)=0.896Ω。<BR>⑼ 计算可以达到0.896Ω后,就在这2m坑内沿外圆戳深1.5m的圆孔,再打5根Φ60×3m的钢管,再从坑内四周斜插多根螺纹钢,然后用Φ12圆钢将钢管全部用网格方式并联起来,倒入降阻剂600kg,回填土后夯实打紧,在离地面1.2m位置上再布设一个网状接地极,再倒入200kg降阻剂,最后全部将坑填平夯实。<STRONG>完工后用ZC-8接地电阻仪用直线法和三角法,并分别用1Ω档和10Ω档进行对比测试,自测结果均是1Ω。为表示准确和公正,第二天请国家电网公司刘继教授高级工程师自带接地电阻仪和美国热电集团公司现场监督刘工程师、设备使用方张工程师及我公司工程部徐山云经理、技术员李建荣,四方共同检测,测试结果0.7Ω,各方都很满意。</STRONG></P>
<P><STRONG>因为看计算公式我头疼,但主要的结论我加黑体,供大家学习、参考。<BR></P></STRONG> |
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