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衡量一个接地装置(网)是否合格有几个参数

来源:来自本站     日期:2020-07-01     浏览量:572

决定一个接地装置(网)是否合格的参数包括:接地电阻、接地均压(地电位分布)、材料及连接点的热稳定能力、连接点的过渡电阻(连接电阻)、接地网使用寿命等几个因素。

其中接地电阻往往由接地网所处的土壤土壤电阻率决定,因为接地材料本身的电阻和土壤与接地材料接触的过渡电阻非常所占比例非常小。而接地均压往往由接地装置(网)布置网格的密度和地表的绝缘隔离措施有关。接地材料的热稳定能力和连接点的过渡电阻与材料性质和焊接方式有关,接地材料的使用寿命与材料性质以及埋地敷设方式有关。

1.接地电阻

接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和。

接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值(Ω)(欧姆定律R=U/I),通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻,称为工频接地电阻;通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻,称为冲击接地电阻。

通常我们测试接地网的阻值就是工频接地电阻,冲击电流常见的是雷电流,或变电站主变对地放电(发生释放时)都属于冲击电流。两个阻值是不同的,原因是:冲击电流(例如雷电流)流入地中时,会使周围土壤击穿,产生火花放电现象,(电离), 相当于降低了土壤电阻率并增大接地网的面积,因此对于小型或单根式接地装置而言,冲击接地电阻往往小于工频接地电阻,对于大型接地网而言,由于接地极密集并此产生的屏蔽效应,两者几乎相等。

工频接地电阻和冲击电阻接地之间可以用系数进行模拟换算,详见国标GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》附录C

接地电阻的允许值(电力系统严格)。普通弱电设备(例如计算机、监控等设备)在智能楼宇中联合接地(共地)接地电阻不得大于4Ω,独立接地不得大于1Ω。

某些专用系统中的设备会提出更细致的要求:例如录音棚,会要求不大于1Ω,而部分精密仪器(例如实验室、特种监测设备)会对接地提出更高的要求,例如0.5Ω,甚至更低。

电阻率:反应材料导电性能的物理量

电阻率在数值上等于单位长度、单位截面的电阻,即长度一米横截面一平方米的该物质的电阻大小。

电阻率小导体的长度、横截面,等因素无关,是导体材料本身的电学性质,由材料本身决定,且与温度有关。

电阻率的单位是欧姆·米,简称欧米,书写为Ω.m

接地上用到的电阻率术语称为:土壤电阻率

接地电阻的总数值可以理解为接地材料本身的电阻(含材料焊接连接所产生的过渡电阻和材料本身的电阻)、接地极与土壤的接触电阻、土壤中的散流组成。

土壤中的散流电阻是接地电阻的主要组成部分,要占到90%以上。

2.地电位分布

接地装置(网)发生接地事故时,地表面的电位的分布称为地电位分布

电位:电位又称为电势,是指单位电荷在静电场中的某一点所具有的电势能。

可以理解为某一点所具有的水位、电位差等叫电势差,还叫什么呢?电压!两点之间的电位差就是电压。我们常说的220V380V都是电压,想要安全,我们就必须把电压控制到允许范围,通常我们所说的允许电压。

地电位分布的两个重要数值是接触电压和跨步电压,影响这两个参数的重要因素是:材料布置的间距,接地网回填土的处理(沥青或鹅卵石敷设表面)工作台区域密集敷设接地材料,在人经常出入的大门、路口敷设帽檐式均压带,都能有效降低地电分布、接地网边缘做成圆弧式也能降低地电分布(一般半径均压间距一半。)

Ut=174+0.17Pf/ ←接触电位差(电压)

Us=174+0.7P+/  ←跨步电位差(电压)


3.材料及连接点的热稳定能力

接地网通电,特别是大电流冲击时,材料会产生热效应,材料必须能够承受这一热量,不能熔断,而且不能过热,使周围土壤变热,甚至造成火灾。《交流电气装置》规程规定,钢接地线短路电流流过时(本身)不应超过400℃铜接地线不超450℃铝300℃。同样的道理,材料连接部位也应能承受大电流的冲击。

材料的性质(钢、铜、铜覆钢)及材料截面的选择应从以下三个方面考虑:

(1)  材料满足热温定校验最小截面是多少?

(2)  充分考虑腐蚀和均压效果,材料最小截面是多少?

(3)  充分考虑电力系统未来增容否,材料最小截面是多少?

SgIg·/C  Sg——接地线最小截面mm2

Ig——入地短路电流最大值

     C值(40℃)       Te——短路的等效持续时间(一般2S)

钢:70 铝:120 铜:210   C——接地线材料热稳定系数


也就是说相同条件下,使用铜做接地材料仅需钢材接地材料截面的1/3

4.接点过渡电阻

A材料至B材料之间的连接电阻称为接点的过渡电阻,以电力为例,一般是从一个杆塔接地引下线到另外一个接地引下线(一般不超过15米),测试的电阻值,称为过渡电阻。

过渡电阻应在200mΩ以下,一般来说电焊连接点的过渡电阻约8-10mΩ,HOTWELD焊接3-5mΩ,都可以满足需要,但一旦焊接点出现虚焊,或下面接地主网之间连接情况不良,过渡电阻就会超过安全值。


5.寿命

接地网寿命应等同于建筑与电气设备寿命(等同)

钢质接地网(电焊连接)在我国大部分地区寿命是不足20年的(10-15年),而且这个寿命期内是一个一直劣化的过程(生出的铁锈会使地阻抬升,电焊连接点往往会先腐蚀(断裂)铜接地网(铜覆钢)接地网寿命在30-50年以上(根据不同的使用环境)。

在我国接地装置(网)有效使用寿命往往被忽略了,接地工程作为隐蔽工程,不发生事故前,接地线及接地极上基本没有电流,也不会发现隐患,只有科学系统的勘查测试才能查明,而这又将消耗极大的精力和成本。我公司技术人员不止一次测试到接地网不同点接地电阻并不相同的现象,这表明接地网已经不是一个整体,成为一个个孤岛,一旦发生接地事故,后果将不可想象。

接地工程中一些施工中的原则:

(1)  垂直接地体间距应大于材料长度的2倍;

(2)  埋深至少0.6M(电力系统一般0.8M),且要深于永久性冻深

(3)  重点设备双接地引下线(避雷器、主变、开关 ……)