高压实验室接地系统研究与分析汇编

1、WORD高压实验室接地系统研究与分析汇编1、高压实验室接地系统方案简析摘 要本文探讨了如何在高压实验室建立接地电阻0.5的接地体，通过分析计算，由水平地网和多根垂直接地体组合式的接地系统方案是可行的。 中国论文网 .xzbu./8/view-6846121.htm关键词高压实验室；水平接地体；垂直接地体1 引言 我单位第二基地高压实验室大厅的基础建设已经完工，目前正在处于设备安装前的准备阶段，高压大厅装备有1050kV冲击电压发生器等设备，用于电力设备的高电压试验，需要有良好的接地和屏蔽措施。 冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置，在冲击电压发生器放电的瞬间，杂散电流流过接地系统的接

2、地电阻，会造成接地点的电位浮动，所以接地体的接地电阻越小越好，按照标准和设备制造方提出的要求，接地电阻应0.5，最好有相对于独立的接地系统。 高压大厅基础为18m15m，要在现有的条件下，建立接地电阻0.5的接地系统；通过论证，提出的技术方案是做成水平地网和多根垂直接地体焊接成组合式的接地系统，垂直接地体选用热镀锌钢管，水平地网选用镀锌扁铁。 2 测量土壤层的土壤电阻率值 从大厅现有的土壤条件分析，土壤为含水率较高的带砂砾黄粘土，查有关资料，此种土壤的电阻率值一般为（30300） m；在设计接地系统之前，需要验证选取的值。 在地面上挖深度1m的坑，打入一根40、3m长的镀锌钢管，用接地电阻测试

3、仪测得接地电阻值为27.3。根据垂直接地的简易计算法推算出其土壤电阻率：27.3/0.3=91m，与有关资料数据基本一致。 3 设计方案 根据以上取得的有关数据和有关资料，决定在地面下1m的深度做水平、垂直复合接地体，以垂直地极为主，垂直接地体选用75、4m的热镀锌钢管，水平接地体选用404镀锌扁铁。 3.1 对单根垂直接地体的接地电阻按下式计算 其中： 垂直接地极的接地电阻，； 土壤电阻率，m； 垂直接地极的长度，m； 接地极用圆钢时，圆钢的直径，m。 选择20根垂直接地极时的接地电阻R=18.3/20=0.92。在每根垂直接地极的部位加用稀土降阻剂，降阻剂的降阻效率一般可认为是60%，此时

4、的接地电阻R=0.77（1-60%）=0.37， 基本可以达到0.5的要求。 3.2 水平接地体是边缘闭合的矩形网状结构 利用20根垂直接地体作为基桩焊接而成，周边为15m12m。边缘闭合水平接地极的接地电阻可利用下式计算。 其中：Rn任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，； Re等值（即等面积、等水平接地极总长度）方形接地网的接地电阻，； S接地网的总面积，O； d水平接地极的直径或等效直径，m； h水平接地极的埋设深度，m； L0接地网的外缘边线总长度，m； L水平接地极的总长度，m。 由此可以计算出水平接地体的接地电阻Rn3.4， 采用稀土降阻剂降阻后接地电阻Rn=3.4（1-60%）1.4

5、。 3.3 采用水平、垂直复合接地体模式的总接地电阻可以达到0.3。 4 小结 通过以上分析计算和研究，我们认为：做成水平地网和多根垂直接地体焊接成组合式的接地系统方案是经济可行的，可以达到标准和安装设备的要求。按照以上的设计我们组织了接地体的施工，通过实际测量，地网的接地电阻为0.4，达到了要求的技术指标。 参考文献：1DL/T 6211997：交流电气装置的接地S. 作者简介：耿立峰，（1965-），男，人，高级工程师，毕业于大学，从事电磁计量技术的研究。请注明来源。原文地址：.xzbu./8/view-6846121.htm2、高压测试试验室的屏蔽与接地小结高压测试试验室需要有一个电磁屏

6、蔽来进行电力装置与电缆的局部放电测量。这种屏蔽必须与一根深埋的接地杆相连来阻止由地表循环电流引起的干扰。在实验区需要有一个等电势的平面来进行脉冲试验。本文回顾了高压试验室屏蔽、接地和过滤系统的识别特征，论证了在电缆测试工业屏蔽室进行的局部放电测量性能测试中的已得结论。导论已经设计了高压测试试验室来进行有局部放电测量的低频试验、操作和雷击冲击试验与电力装置的潮湿试验。试验厅的设计按照限定验收试验的标准与规来进行。例如，必须安装一个高频电磁屏蔽和特殊的接地系统以确保高压交联聚乙烯电缆测试的局部放电测量中有极小的背景噪音。试验厅需要有大的尺寸和足够高以防止物质喷溅到墙壁和房顶的间隙来进行超高压断电的

7、操作冲击试验。需要在试验厅的大部分地板上嵌入紧密的铜丝编织层且需要有敷设待测电缆的屏蔽管道来进行雷击冲击试验。试验室地面必须是倾斜的且必须提供一个合适的排水系统来收集潮湿试验时溅在绝缘体上的水。大功率变压器的试验需要有大举重能力的起重机或可以用气垫层运送大变压器的涂有树脂的地面。必须提供特殊的污染室来进行线、柱或绝缘体的人工污染试验。要符合所有这些要困难的且耗资巨大，因此一个工业高压试验室经常用来测试一种类型的装置。尽管如此，局部放电测量和脉冲试验仍必须在同一个试验室厅进行而且该试验室厅的电磁屏蔽必须由一个等电势的平面来完善。本文回顾了器械制造商、公共事业单位与研究中心使用的高压试验室所实施的

8、不同设计方法和技术解决措施。电磁屏蔽 理想的屏蔽能形成一个可以覆盖试验厅墙、屋顶与地面的连续的金属罩。法拉第发现影响这种屏蔽的外部电磁场能感应出一种在墙壁、屋顶或地面流动的电流。这种电流使外部磁场不能穿透金属罩。用AM模式播音的无线电站发射此种干扰性电磁场。此外，可以通过部燃烧引擎的点火系统，通过电机车缩放仪和牵引线间的燃火，通过电弧焊以与通过许多别的方法来产生一个瞬间电磁场。实际上，电磁屏蔽不可能是连续且完全封闭的。因为它是由边缘连在一起的金属板，由门和窗构成的。必须保证金属板间与门的边缘有低阻抗的接触点。屏蔽由，比如说广播电站感应出的非常小的电流可以通过门与框间的润滑接触或通过由螺栓连在一

9、起的金属板上的一层氧化层而改变方向。电磁场通过屏蔽的这种不连续性或“打开”进入高压试验厅从而在局部放电测量线路中产生类似于天线的干扰。这种干扰掩盖了微弱的局部放电信号且使已检测的高压绝缘物不能被识别。屏蔽效率指屏蔽区部与外部电/磁场元件之比。屏蔽效率越高，背景干扰效率越低。当然，屏蔽效率越高，高压试验厅的花费就越高。每种器械都界定有容许的局部放电值，大小从电力变压器的几百pC到交联聚乙烯电缆的单个pC。高压电力变压器的背景干扰不应超过几十pC；而测试交联聚乙烯电缆时背景干扰应降到接近1pC。由供电电缆和控制电缆与接地系统传导的干扰设计良好的电磁屏蔽能有效的减少局部放电测量线路中产生的干扰。然而

10、，供电电缆和控制电缆或试验室地表也能传导干扰。电力电缆和控制电缆带有工频电流和含有高频光谱元件的叠加传导干扰。置于串联馈电线的射频过滤器阻止这些高频电流进入屏蔽罩。此外，在工业环境中，零星的电流在土壤上层，在供电变压器不同的接地点间，在大的发电机与安装在不同工厂别的负载上循环。高压试验厅的屏蔽金属罩为这些零星的电流提供了一个低阻抗通道。接通与断开这种电流会在局部放电测量线路中产生瞬间干扰。据报道，由单一正弦电压波测出的局部放电量要低于在同一物体上用曲形电压波测出的值。然而，工厂经常使用配有可控硅速控驱动的大型发电机。这种驱动在供电系统中产生出电流与电压较高的和谐性。变形的电源电压影响测试电压波

11、形，并且使在已测物体上测出的局放值变大。高压供电变压器感应电压测验中的局部放电测量 需要有一个非常大的试验室来检测超高压供电变压器。这个大的试验厅需要由一个能进行宽带局放测量的电磁屏蔽来保护。已经为Montreal世界上最大的IREQ高压试验室设计了此种屏蔽。从该屏蔽调试起就已经收集了重要的实践经验。对这些经验与有关该屏蔽性能的一些发现的评论可能对进行新安装工程的设计者有利用价值；这些在本文中将有所阐述。将以一个备有电磁屏蔽的大型高压试验厅（8267m，到厅顶的间隙为52m）为例来论述此电磁屏蔽的识别特征。电磁场部件的屏蔽效率在690kHz下测量且以如图1所示的等衰减线的形式来表示。变压器测试

12、试验室的经验表明磁场部件衰减60dB一般上足以把局放的背景干扰降到所需的10pC。一些制造商使用起重机把变压器从生产地运到高压试验区。起重机横杆和馈线进入屏蔽测试厅，从而降低屏蔽效率。现代化的工厂用气垫层移动变压器，从而可以有效的关闭屏蔽测试厅。应该考虑足够大可以进行400kV供电变压器试验且有到厅顶和墙壁必需间隙的高压试验厅电磁屏蔽的耗资问题。一些小的制造商无力支付这项巨资，从而尝试在八小时进行感应电压试验；因为在此时间段，大部分干扰源处于不活跃状态。然而，干扰的存在和强度是随意且不可预见的。大的制造商必定要根据紧凑的日程安排来运送变压器从而不能进行“合适时间”测试。滤除传导干扰 设计且安装

13、良好的屏蔽把外部磁场产生的干扰降到可以忽略不计。高质量的高压试验设备提供没有局部放电的试验电压。这时，主要的干扰是由供电、控制与接地系统传导出的。要有一个很低干扰的要求使试验厅设计者们注意到另一种进入到测试回路中的干扰。这种干扰是由供电、控制与测量电缆传导出的。接入已屏蔽高压试验厅的所有线路都被装上了特殊的过滤器来衰减传导出的干扰信号。过滤器的复杂程度和花费取决于所需的衰减性和必须流过该过滤器的工频电流。气核反应器衰减有区别的传输模干扰而有双线缠绕的磁核反应器则减小普通传输模干扰。后一种干扰由相导线传导且通过地面返回。原则上来说，载流电流不应渗透反应器的核，因为双线缠绕抵消了往返电流产生的磁流

14、量。此外，高压过滤器与局放测量线路中的阻塞阻抗和耦合电容器一起同时起作用。由和声引起的测试电压波形的变形 工业试验室要解决的一个实际问题是保持试验电压光谱上的单一波形。 通常情况下，高压试验室建在生产地附近。它们由同一个变电站供电，有时甚至由同一个变压器供电。大型机器和其它非线性负载的可控硅控制驱动使电流变形从而使供电电压的波形变形。这种变形被转移到试验电压上，从而破坏局部放电测量。 例如，实心绝缘体气泡的局放强度随测试电压的升高而增大。较高和声量的增加使电压曲线变得更陡，从而产生较高的局放强度。该问题已被查明；有关这种变形的典型例子示于图5中。高压试验室应由不同的电力变压器供电来减小此问题带

15、来的影响。 “法拉第绞笼”的接地 在工业生产环境中，上层土壤传导接地电流特别是工频电流的较高和声。这种电流由可控硅控制负载，比如电气发动机或整流器，产生出。 应该注意，第三和第九和声电流在同一相位流过三相导线。 因此，这些和声电流像流过一个普通导体一样流过三相导线。（正好相反的）如图6所示。 这种电流通过“零”线也通过与“零”导体平行的接地系统流回供电处。（变电站的电力变压器）较高频率下，“零”导体阻抗一般上高于接地回路的阻抗。 例如，截面为300m“零”线的电抗在第三次和声时为X0=2.3.50Hz.1mH/m.300m0.3 W而在第九次时X0接近1W。 接地系统一般上有较低的阻抗和较高的

16、和声而且瞬间普通干扰电流易于流过上层土壤。这种瞬间干扰电流是由弧焊接，接触断开处的火花，电牵引电机车的火花和类似物产生的。埋在地下的任何金属物都能提供有较低阻抗的路径而且“聚集”接地电流。例如，高压试验厅的钢结构与任何金属电缆屏蔽或埋于地下的管子都聚集较高的和声电流。这示于图7中。 为阻止零星电流流进电磁屏蔽，必须把电磁屏蔽与局部地线与与局部地线相连的结构元件分离开。一根特殊的接地棒被深驱动于土壤中且与上层土壤绝缘。电磁屏蔽必须与这种深驱动的接地棒相连并且与所有局部接地的结构绝缘。交联聚乙烯电力电缆验收试验中的局放测量由于非常低的容许局放值，高压交联聚乙烯绝缘电力电缆是局放测量中最难测的试验物

17、。通常情况下，测试标准允许的pC值为1pC，2pC或最多5Pc。尽管测试线路有大的尺寸，背景干扰也应小于1pC。例如，装在支撑物上额定电压为400kV电缆的端套可以高达10米。即使不大的电磁干扰场也能在这种天线中产生强大的信号。高压试验室的电磁屏蔽应有高的效率，应超出屏蔽围中的100dB而且达到局放测量仪器频率的上限。如有可能，想在由把金属板焊接临时做成的电磁屏蔽得到如此高的衰减是相当困难的。需要有配有特殊、预制接缝和接头的屏蔽房来获得所需的屏蔽效率。典型的屏蔽房符合国际和美国国家标准的要求。衰减性是与美国军事和国家安全机构的屏蔽效率规相比较而制定的。改屏蔽的典型屏蔽效率示于图8中。屏蔽墙由双

18、层镀锌钢护层构成，中间夹有胶合板来保证结构的坚固性。由一排螺栓紧固的特殊设计的模压把相邻板的边缘连接在一起。应特别注意大到可以允许大型和重型高压电缆盘运进的门。（达55m）有时沿着门框的边缘安装了被称为“手指”的电磁垫圈。当关门时，门窄而锋利的边被挤入这些“手指”中。这些“手指”由坚硬的铍-铜合金构成且被焊接到门框上。每次开门、关门时，有弹性的尖“手指”会刮擦门的边缘，除去灰层，从而使屏蔽和门间的镀锌接触层清洁。屏蔽物的挤压空气通风管道配备有蜂窝状的电磁挡水层，从而无干扰的光固定物不会产生背景干扰。高压和超高压电缆的电缆盘非常重，经常用叉形升降装置来移动。屏蔽房的地板应由钢筋混凝土做成来移动这

19、种负载。加固层的钢杆在交叉点被焊接在一起，但与房的屏蔽物相绝缘。屏蔽房有一个与中心接地点的单一连接。使用高压共振试验系统来进行交联聚乙烯绝缘电力电缆的例行试验。可以把钢槽反应器用于测试电压达400kV的中压和高压电缆的测试中。彼此堆在一起的，直线型连接的绝缘槽反应器可以产生高于400kV的试验电压，从而可以用于测试超高压电缆。钢槽反应器容许如图9所示的测试系统布置。钢槽是屏蔽的一组成部分，因为它与屏蔽墙相连接。谐振线路exciting变压器同样被装于钢槽部，而供电RF过滤器则直接装在钢槽的表面。这会产生一个屏蔽效果好的小型测试场布置。用待测的电力电缆测量出了背景噪音值。在于耦合电容器相连的电缆

20、端上进行了局部放电的校准，（电缆端A示于图4中）从而减小了沿电缆传播的局放脉冲的形变。局放测量设备的频率围由约20kHz到10MHz。在不同电缆型号、长度、额定电压与导体横截面上测出的背景噪音通常小于1pC，有时噪音被降到小于0.2pC。后一个值（0.2pC）似乎是配有最先进局放测量器械的工业屏蔽室所能达到的噪音的极限。电力电缆“远”端的校准已被用来估量沿电缆传播的脉冲的频率缓冲的影响。尽管电缆很长（达2500m），已经发现pC值为1pC和2pC的校准脉冲。进行脉冲试验的高压试验室的地面设计 高压电力装置的脉冲试验在试验室墙壁和地板间产生出瞬间电流。这种电流在脉冲发生器、分压器、转压器和测试物

21、接地点间产生了瞬间电位差。分压器和转压器发出的信号通过同轴电缆传到脉冲记录器上。个别接地点间的瞬间电位差产生出一个影响已记录信号的强大普通模干扰。 结论用以在电力器械验收试验中进行局放测量的高压试验室必须配备一个电磁屏蔽。对测试交联聚乙烯电力电缆高压试验室电磁屏蔽有效性的要求做了最严格的规定。高压测试厅的电磁屏蔽耗资大，因此必须达到但不能超出要求的屏蔽效率。在电力变压器厂，屏蔽可以由焊接在一起的钢板构成。然而，交联聚乙烯电缆厂需要购买专业设计的有合适裂缝和接点的屏蔽。除了外部磁场产生的干扰外，接入屏蔽物的供电、控制和测量系统也可能传导干扰。需要高效的过滤系统来减小穿透屏蔽的传导干扰。可控硅控制

22、驱动和其它非线性负载产生出局部供电线路流出电流的较高的和声。这影响了供电电压，使测试电压的波形变形且使高压绝缘中测出的局放值变大。直接从变电所为高压测试试验室供电的单个电力变压器减小了和声的变形。较高的和声与瞬间干扰电流由工厂接地系统来传导。大部分这种电流循环在上层土壤中。为了减少这种干扰，电磁屏蔽必须与工厂接地相绝缘且与一个与上层土壤绝缘的深驱动杆相连接。高压脉冲试验经常在同一个测试试验室进行，而且必须把低阻抗的接地板嵌于试验室地板上。接地编织层和敷设测试电缆的管道的花费占整个试验室花费的很大一部分，因此必须仔细设计与计算。考虑了所有减少干扰的因素，高压屏蔽试验室的工业安装也可以对长交联聚乙

23、烯绝缘电力电缆进行精确的局部放电测量。3、论电气试验实验室接地工程发表时间：2016/4/5 来源：基层建设2015年23期供稿 郭家鑫导读国网省电力公司供电分公司 室等电位联结则由距地0.3m处环墙一圈明敷404热镀锌扁钢完成，每隔一定距离在扁钢上装设铜制元宝螺丝供试验装置临时接地用。国网省电力公司供电分公司摘要：本文结合作者工作经验，针对电气试验室接地工程，进行了简要的分析介绍，仅供参考；关键词：电气试验；实验室；接地0引言随着我国经济的快速发展，人们生活的不断的提高，城市建设也越来越快，特别是我国电力行业，而在电力建设中电气设备绝缘水平下降是造成电力系统故障的重要原因，因此电力系统中的各

24、种电气设备在安装后投运前要进行交接试验；在运行过程中要定期进行绝缘预防性试验；实行状态检修则要做在线检测和各种带电试验等检测项目。电力生产部门以这些高电压试验作为重要的技术监督手段，保障系统安全经济运行。1电气试验实验室接地实验室接地一般分为工作接地、保护接地、特殊防护接地和防雷接地。工作接地包括为保证要求接地的仪器设备稳定工作而设置的接地以与为交流和直流电源系统提供的接地；保护接地是为保障人身与设备安全而设置的接地，在绝缘损坏或漏电等故障条件下才发挥作用；特殊防护接地是为防护静电、防护电磁干扰等提供的接地；防雷接地是为保证建筑物防雷装置可靠工作而设置的接地。JGJ91-93科学实验室建筑设计

25、规规定：“实验室工作接地的接地电阻值，应按实验仪器、设备的具体要求确定。无特殊要求时，不宜大于4。供电电源工作接地与保护接地的接地电阻值不应大于4。实验室特殊防护接地电阻值按具体要求确定。防雷接地电阻值应符合现行的建筑防雷设计规的规定。”DL5601995电业安全工作规程（高压试验室部分）则规定：“高压试验室（场）必须有良好的接地系统，以保证高压试验测量准确度和人身安全。接地电阻不超过0.5。试验设备的接地点与被试设备的接地点之间应有可靠的金属性连接。试验室（场）所有的金属架构，固定的金属安全屏蔽遮（栅）栏均必须与接地网有牢固的连接。接地点应有明显可见的标志。”本次建设的电气试验实验室主要用于

26、对电厂变电所常用电气设备（如电机、变压器、互感器、电缆、绝缘子等）进行高压试验，通过高压试验判断这些被试品的绝缘状况，确保其正常安全工作。高压试验要在被试品上施加高电压，如最常做的绝缘电阻吸收比试验，其使用的兆欧表输出电压从0.110kV；而电气设备的交流耐压试验电压更可高达几百万V（本实验室高压试验电压可达10万V）。按照电力安全规程，高压试验前要将被试品可靠接地，因为良好的接地能起到均压、固定电位的作用，有效保证设备和人身安全；试验项目完成后还应将被试品对地进行充分放电，以防设备残压对人造成伤害。此外高压试验仪器很多是电子产品，自动化程度很高，电子产品需要正确的接地系统才能有效避免工作场所

27、电源与电磁波等外界因素的干扰，从而保证测试数据的准确性，因此电气试验实验室接地工程拟结合实际环境条件、参照JGJ91-93科学实验室建筑设计规和DL5601995电业安全工作规程（高压试验室部分）进行设计施工，以确保高电压试验的安全。2接地工程实践2.1接地系统方案电气试验实验室用位于2楼，该实验楼已经建成强电管道井和弱电管道井，垂直线路采用管道井敷设然后接至各楼层总配电箱，然后由楼层总配电箱引至相应楼层上各房间配电箱，照明用电和实验用电分离，实验用电源配电系统设计采用TN-C-S方式。各个实验室需要的交流工作接地、保护接地和防雷接地、特殊防护接地均引自该实验楼基础地梁钢筋与桩基钢筋焊接连成的

28、接地装置，交流工作接地、保护接地分别引到了实验配电箱的零排和地排，防雷则由实验中楼屋顶防雷装置与该接地装置相连；而实验中楼嵌的结构金属体则相当于一法拉第笼起到特殊防护（屏蔽）作用。因此，此次电气实验实验室接地工程主要考虑高压试验专门接地要求。如前所述，我们建设的是符合进网作业高压试验，因此建设要求拟参照电力生产现场临时高压试验的接地要求。因电气试验实验室位于实验中楼2楼北向第2间，因此在实验中楼一楼北墙外花园中设置高压试验专门接地系统，考虑到花园不大，同时要避开外侧石头座椅，故此拟在距离实验中楼北墙3m处埋设垂直接地体，花园土壤土质较好，为砂质黏土，电阻率大约在100200/m之间，按照经验建

29、成以垂直接地极为主的简单复式接地装置即能满足接地电阻要求。垂直埋设的单根接地极接地电阻据下式计算如图1所示，避开灌木在距离实验中楼北墙3m处位置，相隔5m平行一溜打入5根长2.5m、直径为18的镀锌圆钢垂直接地极，相邻两接地极之间由埋深0.8m的40mm4mm热镀锌扁钢水平接地体连接，从第1和第3根接地极引出BV-500V-150PVC40穿管（为防止干扰和地电位升高时高电位引入）接地线走实验室左墙脚和中间下水管处，最后沿墙面引上至2楼实验室接地端子箱。室等电位联结则由距地0.3m处环墙一圈明敷404热镀锌扁钢完成，每隔一定距离在扁钢上装设铜制元宝螺丝供试验装置临时接地用。2.2接地系统施工电气试验实验室接地工程按国家标准进行施工，具体做法：（1）室外接地装置做法按国标“03D501-4，P09”；（2）室等电位联接做法按国标“03D501-3”；（3）接地电阻小于0.5，不能满足时采取补救措施；（4）室接地根据需要由接地端子箱经明敷40mm4mm热镀锌扁钢引出。工程施工初期即碰到难题，将按设计选定的18的镀锌圆钢打入地下，因圆钢本身硬