输配电线路的接地装置及土壤电阻率和接地电阻的正确测量.doc

输配电线路的接地装置及土壤电阻率和接地电阻的正确测量中国电力教育201O年管理论丛与技术研究专刊输配电线路的接地装置及土壤电阻率和接地电阻的正确测量刘岩(东北电网有限公司丰满培训中心,吉林丰满132108)摘要:电力系统的发电,输电,供电最终目的是为用电.高,低压电力网及终端电气设备能否安全运行,除了与安全保护装置是否完善,设备制造质量及运行维护工作质量等有关外,还取决于接线是否正确合理及正确的接地装置.同时,输电设备及终端用电设备的接地方式正确与否不仅关系到人身安全,还关系到用电设备的安全并影响电力系统的正常运行.正确采用安全可靠的各种接地方式,让接地保护在电力网中起到作用,是保证电气安全的重要措施.同时也满足了对电力系统”保证发电,输电,供电,用电的安全可靠性”的基本要求.关键词:输配电线路;接地装置;电阻;测量从电磁场理论得知,在距离单根接地体或接地点20m以外的地方,电位趋近于零,该电位为”零”的地方,称为电气上的”地”.也就是说,当运行中的电气设备或线路发生接地故障和断线时,接地电流通过接地装置以半球形向大地流散.距接地体越近的地方,由于半球面较小故电阻大,接地电流通过此处产生的电压降就越大,电位就越高;相反,距接地体越远的地方,电位越低.接地电阻是接地装置的电阻与接地体的流散电阻之和,因接地装置本身电阻较小,一般可忽略不计,因此接地电阻主要是指流散电阻,它等于接地装置对地电压与接地电流之比.即U接地/1接地=R接地.接地装置是接地体和接地线的统称,接地体是指埋入地下直接与土壤接触,有一定流散电阻的金属导体.连接接地体与电气设备或构件的接地部分的金属导体称为接地线(PE线).我们称接地装置为输配电线路的安全保护装置.下面本文将阐述如何对接地装置进行正确的测量,从而使输配电线路的接地装置起到安全保护作用.一.接地装置的基本概念1.杆塔与土壤间作良好的电气连接称为接地.与土壤直接接触的金属体或金属体组称为接地体或接地极.连接于接地体与杆塔问的金属导线称为接地线.接地线与接地体合称为接地装置(1)输电线路接地装置的作用:主要作用是泄导雷电流,降低杆塔顶部电位,保护线路绝缘不致击穿闪络.(2)输电线路接地装置分类及型式接地装置分为自然接地(包括杆塔基础,拉线等直接与土壤接触部分)和人工接地体(根据需要由人工埋设的装置);按铺设方式不同,分为垂直和水平两种.高压输电线路的接地装置多为水平铺设,水平接地又分为环型接地和放射型接地.也有由于条件需要的混合型接地.(3)接地电阻:故障人地电流在接地体上方产生电压与故障人地电流之比称为接地电阻.接地电阻与土壤电阻率及接地装置型式有密切的关系.送电线路经过不同的土质结构的地区,土壤电阻率也有较大的数值差异.要根据不同的土壤电阻率选择数量不等,不同型式的接地装置.2.土壤电阻率及影响土壤电阻率大小的主要因素(1)土壤电阻率(也称土壤电阻系数).决定接地电阻的主要因素是土壤电阻,其大小用土壤电阻率来表示,土壤电阻系数是以每边长1米的正立方体的体积的土壤电阻来表示.土壤电阻率P的单位是QM.(2)影响土壤电阻率的主要因素.土壤电阻率决定于土壤性质,含水量,化学成分,物理性质等,是随着上述条件的变化而变化的.为此在设计接地装置时要根据地质情况,考虑季节影响,选择其中最J是距球心为x处球面的电流密度;I为接地体流入地中的电流;x为距球心的距离.2.测量杆塔接地电阻的接线测量电力线路杆塔接地体接地电阻的结线如图2所示.测量时可用接地电阻测量仪测量.电压极和电流极的布置宜取线路的垂直方向.测得电阻值应符合输电线路接地装置的接地电阻允许值.作者简介:刘岩,男,东北电网有限公司丰满培训中心,高级实习指导教师.输配电线路的接地装置及土壤电阻率和接地电阻的正确测量.图1测量接地电阻的接线图图2测量电力线路杆塔接地体接地电阻的结线圈注:d一般取接地体长度L(最长放射线)的4倍,d取为L的25N.3.用zc8接地电阻摇表(测量仪)测量接地电阻这类型仪表有三端钮和四端钮两种.四端钮主要是用来测量土壤电阻率用.用三极法测量接地电阻时将E,I两端钮用压板短接.这种测量仪主要量件为两个框架的电磁式流比计.第一个框架线圈与电源,被测接地体和辅助接地体串联,第二个框架线圈与串联的附加电阻Ra,连接在接地体和接地棒之间,在测量时加在第二个框架回路的电压,正好与接地体的对地电压相等.三点法测接地电阻必须使基地装置与杆塔的连接点全部脱离,将放射型接地用导线连通,将zC一8仪表的EI.短接后接到被测接地极上,将电流极I:用导线连接到D=4L(L为放射接地单根长度)电压极接到2.5倍D=2.5L(也相当于电流极距离的0.618倍.如果是环形接地体,也要将接地体与杆塔全部脱离后再与仪表相接,但电流极d.可放到2D位置(D为环型接地体对角线长度)电压极d可放到0.618d.f=1.236D的位置.这两极最好放在横线路方向,两接地极的人土深度要一致.接线后将仪器放平,检查检流计指针是否位中心线,不在时要旋动调零按钮,使指针在中心线上.将倍率标度拐向最大倍数,慢慢转动发电机摇把.同时转动测量标度盘,使检流计指针指示中心线位置,当检流计接近平衡时加快发电机摇把的转速,使转速达到每分钟120转以上,并调整测量标度盘,使检流计指针指于中心线上.如这时候的读盘数小于1应将倍率转向较小的倍率再重新调正测量标度盘.将标度盘测得的数字N乘以倍率,就是被测接地体的工频接地电阻.R=KN这就是三极法测接地电阻的原理及方法.三土壤电阻率的正确测量对不同的土壤电阻率的地段,接地电阻允许值是不同的,这个在前面已经论述.在杆塔接地装置上所测到的接地电阻值,是否符合设计和线路运行的要求,关键是由该基土壤电阻率的最大值来决定的.因此能正确测出各基杆塔的土壤电阻率比测接地电阻值更为重要.所以必须学会正确测量土壤电阻率的方法.1.利用zC_-8型测量仪,采用4极法测量线路土壤电阻率所谓四极法是用四根同样尺寸的接地棒其中两根组成电流回路,两根构成电压回路来测量的反方法,如图:2.用三极法测量土壤电阻率三点法测土壤电阻率结线与三极法测接地电阻一样,要求将测试电极打入土壤深度应与实际接地装置埋深一致.试验检查电极,电压极,电流极应排直线等距.同时要求极间距离不小于20米.检查电极插入地下部分必须与土壤严密接触,否则会造成较大测量误差.,三极法是先测出检查试极的电阻值R,则土壤电阻率按公式求得P=2R毒R:为Q;d:检查接地极直径;L:检查接地打入地下部分长度;P:土壤电阻率,单位为Qm.(1)用三极法测土壤电阻率时,接地体附近的土壤起输配电线路的接地装置及土壤电阻率和接地电阻的正确测量决定性作用,即用这种方法测得的土壤电阻率在很大程度上只反映接地体附近的土壤电阻率.(2)四极法测得的土壤电阻率与极间距离a有关,当a不大时所测的电阻率仅为大地表层的电阻率.用4极法测量土壤电阻率时,电极可用四根直径2cm,长0.5lm的圆钢或铁管作电极,考虑到接地装置的接地散流效应,极间距离选取20m左右,深为1/20a.四.接地电阻值是否合格的判定界限,准确判定和测量土壤电阻率是判定所测接地电阻值是否合格的依据(1)凡是测得接地电阻值为10Q及以下者已经满足了防雷接地允许值要求,所以均不用测量土壤电阻率;凡是测得接地电阻大于l0Q都应做土壤电阻率的测定,测得土壤电阻率后,应在测得的P.值乘以季节系数后(p=p).再按接地在不同土壤电阻率情况下,允许接地电阻值判定本基塔接地是否合格.(2)用三极法测量土壤电阻率,目前在测量中是在测接地电阻后,然后再打如接地极测土壤电阻率.这一方法是有较大错误的.应按本文所介绍的方法进行测量.在数据上更是不对的,测来的数据根本不是土壤电阻率,而是测试钎的接地电阻值.应将接地极电阻通过计算才能得到土壤电阻率的数值.这个数值还要乘以系数方能得出土壤电阻率可能出现的最大值.(3)使用钩式接地电阻测试仪,被测接地装置如果是环型接地,则只能保持一个接地引线与杆塔连接,其余引线要与杆塔断开后才能测得该基的接地电阻值.对于放射型接地,由于接地装置没有联系并都是一条引线与杆塔相连,则接地引线可以不打开,逐个引线测量,最后将测得的电阻值用并联电路算出.对钩式电阻测量仪钩环无法衔住的接地引线,则必须与杆塔断开,然后用连线将接地装置与杆塔进行良好连接后方能用二极法测量其接地电阻.总之,接地电阻值是否合格由该基的土壤电阻率决定的,只要测得土壤电阻率在雷雨季节可能出现的最大值,这个最大值是不会变的.应将测定值记入档案,然后根据这一数值的等级来判定接地装置接地电阻是否符合要求.参考文献:【l】黄立新,王俊伟.输配电线路施工实训教程M】.北京:中国电力出版社,2009.【2】韩崇,韩志军.架空送电线路施工技术问答【M】.北京:中国电力出版社,2003.3】王清葵.送电线路运行和检修M】.北京:中国电力出版社,2003.4】单中圻,王清葵.送电线路施工【M】.北京:中国电力出版社,2003.5送电线路编委会.送电线路【M】.北京:中国水利水电出版社,2007.(上接第225页)路雷击故障有了更加清晰的认识,大量的雷击跳闸故障都是由相对较小的雷电流引起的.理论分析认为,在相对较小的雷电流状态下,避雷线屏蔽失效造成雷电绕击导线是220kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因.因此将绕击转为反击从而减少雷击跳闸故障,是一项有效的防雷措施.先导防绕击避雷针就是这一思路下的产物,先导防绕击避雷针是一种能够在高压输电线路的两条避雷线上,横担安装的避雷针,可以根据输电线路的不同架设方式,电压等级和避雷线之间距离,加长针杆,可以获得更大的保护范围,屏蔽保护效果大大提升.采取防绕击避雷针之后,能够有效的防止和减少架空输电线路的雷击跳闸事故;按照当前输电线路雷击故障跳闸率0.25次/百公里?年计算,2000公里输电线路每年雷击故障大约为5次,一次故障处理费约为10万元,一年可节省维护成本50万元左右.同时,安装防绕击避雷针后,可以减少故障巡视和处理费用.(5)采用绝缘子防雷保护间隙技术.绝缘子防雷保护间隙的工作原理:在绝缘予串两端并联一对金属电极,构成保护间隙(即招弧角间隙),通常保护间隙的长度小于绝缘子串的串长.正常运行时,间隙装置具有均匀工频电场的作用;架空线路遭受雷击时,绝缘予串产生很高的雷电过电压,但因保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压,故保护间隙先放电,接续的工频电弧在电动力和热应力的作用下,通过并联间隙所形成的放电通道,被引至电极端头,固定在电极端头上燃烧,并最终借助电动力沿电极端头吹开及消散,从而保护绝缘子免于电弧灼烧.并联间隙防雷可以用低投入解决小概率雷击故障,是对传统防雷保护方式的有效补充.这一方式的核心思想是允许线路有一定的雷击跳闸率,虽有雷击闪络,但重合闸能够成功.以传统方式为基础,以间隙防雷为补充,将会大大丰富我们的防雷手段.四,结束语影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多,有一定的复杂性,解决线路的雷害问题,要从实际出发,统计好线路所经