电气化铁路牵引变电所接地电阻分析处理
降低铁路变电所接地电阻方法的探究
降低铁路变电所接地电阻方法的探究【摘要】随着科技的发展，高速铁路已经开始进入电气化的时代，铁路的动力基本上以消耗电能为主。
高速铁路的发展，其所承载的客流量和运载量正在不断增加，负荷太重导致列车运行所使用的电能消耗多，从而提供的电流要大。
基本上入地的短路电流远远大于4000安，所以要依靠变电所接地，防止人们被电击或者线路设备出现损害以及产生火灾，保障安全。
本文主要探讨有关铁路变电所接地电阻的相关知识。
【关键词】铁路；变电所接地电阻；降低方法牵引变电所的接地系统是用来保证电气设备运行正常、避免静电和雷电的危害、保障人身安全防止触电的措施。
衡量接地系统是否符合标准就是依靠接地的电阻阻值的大小，电阻值被影响的因素有土壤电阻率、土壤结构和接地网形式等。
短路电流大和高数值的土壤电阻率造成牵引变电所接地非常困难，国内的很多事故就是因为变电站的接地系统没有达到标准产生的。
随着电力系统的发展，短路电流需要的接地电阻的数值越来越小。
一、接地系统受土壤因数的影响土壤电阻率是接地施工的常用的参数，直接影响着接地电阻的大小、接地电流的分布、接触电势等。
土壤的电阻率不是一个恒定值，当土壤结构与土壤类型不同，土壤中的含水量和导电离子的浓度不同，都会影响到土壤电阻率，而且土壤电阻率受温度或者湿度的影响。
例如，未冻的土其电阻率要远远低于冻土；普通土电阻率远远低于砂石土。
接地系统中的接地电阻受土壤电阻率的影响非常显著，进行科学的设计接地系统离不开准确的土壤参数。
设计有关牵引变电所的接地系统时，经常将土壤看成半无限大的均匀介质，并且考虑单层的土壤结构，然后利用简化的公式的进行数据计算。
二、分析接地电阻的标准数值牵引变电所的接地电阻应该符合设备对暂态过电压、跨步电势、电位的要求，电阻值的大小取决于牵引回流、土壤电阻率和入地短路电流的数值。
对地电位要求的接地电阻。
对地电位是电气设备出现接地故障时，设备的接地线和接地体以及设备的外壳等与零电位位置之间相关电位差。
牵引变电所接地电阻测量浅析
出版社 ，２０１１．
［５］ 罗安 ．电 网谐 波 治理 和 无 功 补偿 技 术 及 装 备 ［ ．北京 ：中 国
电力 出版 社 ，２００６．
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社 ，２００８．
［７］李 世林 ，左 强 ．无 功 补偿 装 置标 准 应 用手 册 ［Ｍ］．北 京 ：中 国标
需 求 ，不 出 现 欠 补 偿 （电压 降 低 ）以及 过 补 偿 （电压 升 高 ）的 现
地 安 装 自动 无 功 补 偿 器 进 行 补 偿 ，从 而 保 证 节 点 电压 稳 定 ，并 提高系统功 率因数及 电能利用率 。
象 ，可采 用如 图３所示 的基 于单片机 的 自动无功补 偿装 置进行
Ｃ相电流 互感 器
Ｃ相
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图３ 无功功率 自动补偿 装置硬件 结构图
图３所 示 的无 功 补 偿 装 置 包 括 电 流 互 感 器 、电 压 互 感 器 、 ＡＴ８９Ｓ５２单片机 、ＬＥＤ显示屏、电容投切 电路 ，能够 自动检测 三 相 的电压和 电流信 号 ，进 行相位检测 ，将相位 差送给 单片机 进 行分析 ，单 片机将相位差 转变为对应 的功率 因数 ，然 后根据 计
电气化铁道牵引变电所高电阻率地质
电气化铁道牵引变电所高电阻率地质摘要: 随着我国客运专线和高速铁路的大规模建设和投入运行，对牵引供电设备的可靠性和安全性有着更高的要求。
在电气化铁道牵引变电所施工中,接地网敷设一般属前期隐蔽工程,一次施作不好就会造成很大的经济损失，并留下安全隐患。
因此,施工单位务必引起高度重视。
本文将从理论上对降低接地电阻的方法进行分析，并针对高电阻率土壤地区接地装置的施工方案和具体降阻措施以及注意事项进行详细阐述。
关键词:牵引变电所接地降阻分析处理Abstract: Along with the high-speed railway passenger special line and the large-scale construction and operation of traction power supply equipment reliability and safety have higher requirements. Electrified railway traction substation in construction, installation of substation grounding grip general early take cover engineering, an applied to bad will cause a great economic loss, and leave the security hidden danger. Therefore, the construction unit must be attached. In this paper, the principle of reducing the grounding resistance analysis and in the light of the high receptivity soil region of grounding device construction plan and specific resistance reduction measures and matters needing attention are expounded.Key Words: traction substation, grounding resistance reduction, processing dealing中图分类号：U22文献标识码：A文章编号：1引言近几年我国铁道牵引供电自动化技术的日趋完善，牵引变电所的自动化水平也在同时提高，越来越多的变电所采用了计算机控制设备，相比之下设备较过去自动化水平不高时，显得较为“娇气”和“金贵”，直接导致耐过电压过电流水平的直线下降，特别是在遭遇雷击时，很容易造成控制设备的损坏，甚至会威胁到整个系统的安全供电，尤其是变电所往往地处山区，遭遇雷击的概率比较高，所以加强变电所的防雷保护就非常重要。
牵引变电所接地电阻值探讨
工 陴技
２０ ０ ７年 （ ３ 第 ５卷） ６期 第
牵 引 变 电所 接 地 电 阻 值 探 讨
钟 宏 图
（ 中铁 二十一局 四公 司 ， 肃 兰州 ７００ ） 甘 ３００
摘要 ： 本文通过对 牵引变电所接地 电阻、 击过 电压、 触电 反 接 降低接地 电阻的主要 目的是 为了满足设备及人 身安全 的要 势、 跨步 电势等原理及相互 关系的分析 ， 认为现行 设计规范规 定 求 ， 前者体现为 降低反击 过电压 ， 后者体现为满足接 触 电势及跨 的接地 电阻值偏 于保守，工程设计 中变电所可根据具体情况 ， 在 步 电势的要求 ， 下面就这两个 问题分别进行探 讨。 采取一定的技术措施并校验接触 电势、 跨步 电势合格后适 当提 高 ２ 接地 网反 击过 电压 接 地 电阻值 ， 节 约工 程 投 资 。 以 关奠词 ： 接地 电阻 反 击过 电压 接触电势 跨步电势 牵引变电所发生接地短路 后 ， 接地 网电位升高可分 为三个 阶 段： 瞬时 电位 、 暂态 电位 、 态 电位 ， 稳 按照最严重情 况考虑可按下 ０ 引言 列公式计算 ： 根据《 铁路 电力牵引供 电设 计规范》 ｒ ００ — ８ 的规定 ， （ Ｂ１０ ９ ９ ） ｒ 瞬时电位 ： （． ０ ８ Ｖ￣ ｅ ００ ． ） －Ｖ ６２ （ ６ １ ） 牵引变 电所接地网的接地 电阻值一般按不大于 ０５ 设计 。位于 ．Ｑ ｘ／３ 高土壤 电阻率地区的牵 引变 电所， 在不采取任何降阻措施 的情况 下， 要达到此要求非常困难 。 多年来 ， 计人员大多采用外引接地 设 暂态 电位 ： １ Ｉ Ｅ ．Ｒ ８ （ —７ １ ） 体 （ 为增 大接地 网面积 深埋接 地体 、 实 回填土 、 添加降阻剂 、 采 稳 态 电位 ： ｒ Ｉ Ｅ ＝Ｒ （ — ） １ ８ 用深井接地等手段来降低接地电阻， 勉强使变 电所在开通初期达 Ｖ 额定线电压 Ｉ ｅ一 一流经接地网入地 电流 Ｒ一接地电阻 到规范规定的 ０ Ｑ， 随着时间的推移 ， 阻手段将 逐年失效 ， ． 但 ５ 降 由上三式可见 ， 接地网 的瞬时电位 比工频 稳态和暂态 电位大 接地 电阻仍会逐年上升 ， 突破规范规定。 因此 ， 高土壤 电阻率地区 得 多 ， 当牵引变 电所进线 电压等级 为 １０ Ｖ时 ， 大可达 ２ ｋ ， １ｋ 最 ９ Ｖ 的接地设计如硬性采取各类降阻措施 ， 不一定 能达到很好的效果 其 值相 比于牵 引供 电高压设 备 内部过 电压及雷 击过 电压的绝缘 且在经济上极 不合理 ， 很有必 要探讨不 同地 区、 同条件 的牵 引 水平值来说还是很小的 ， 以接地 网的瞬时电位 一般只会使低压 不 所 及 晶体管装 置等弱 电设备损 坏或发生误动而不会损 坏 高压 电气 变 电所接地电阻统一采用不 大于 ０５ 的标准是 否合适 。 ．Ｑ 设备 。 １ 接地 电阻 的定 义 目前 ，接 地电位升 高后对低 压和弱电设备的反击 还研究得 工频电流从接地体 向周 围的大地散 流时土壤 呈现 的电阻称 很少 ， 一般来说 ， 取一定 的隔离措施 以后 （ 在采 如对通信 设备加装 为接地电阻。 接地电阻的数值等于接地体的电位与通过接地体流 隔离变压器等 ） ，接地网反击过 电压对弱 电设备 的危 害也是可以 入地中电流的 比值 。 根据静电 比拟 法 ，接地 电阻计算可 以用相 降低或消除的 。因此 ， 适当提高接地 电阻值不会对牵 引变电所电 气设备造成损坏。 应条件下静 电场 的电容计算来得到 。 由高斯定理 ， 穿过任一闭合表面的电位移矢量等于包 围在此 ３ 接触 电 势和跨 步 电势 表面所限定 的空间 内的电荷 ， ： 即 接地短路发生在接地 网内时 ， 流经接地 网的入 地短路电流产 Ｄｄ ￡ ｄ ＝Ｑ ｓ Ｅｓ （ 】 】 生 的接地 电位为 ： ） Ｉ （ Ｉ （一（） ＝Ｉ １ １ｌ 一 ） Ⅱ （－ ） １ ９ 又， 欧姆定律的微分形式 ： Ｉ 一入 地 短 路 电 流 鼢 胁 一 （ ＿２ １ ） Ｉ 一一接地短路 时的最大接地短路电流 Ｉ一流经变 电所变压器接地 中性点 的接地短路电流 由电阻和电容 的定义 ： Ｏ Ｖ 分流系数 Ｃ ＝兰 Ｒ＝二 ＿ ． （ — ） １ ３ 按铁道部标准《 铁路 电力牵 引供 电设计规范》 Ｔ ００ — ８ （ Ｂ １０ ９ ９ ） Ｖ 』 的规定 ， 牵引变 电所 １０ Ｖ侧及 ２ ．ｋ ｋ １ ７５ Ｖ侧短路时 ， 接触 电势及跨 把式（ —３ 代入式 （ —１及 （ —２得 出： １ ） １ ） １ ） ｒ 一 。 步 电势应满足 ：
降低铁路变电所接地电阻方法的探究
降低铁路变电所接地电阻方法的探究降低铁路变电所接地电阻方法的探究随着国家铁路建设的不断发展和进步，铁路电气化技术得到了长足的进步，铁路变电所的重要性也日益凸显。
铁路变电所接地电阻作为一个常见的问题，能够对铁路变电所的安全稳定运行造成重大影响。
因此，为了保证铁路变电所的正常运作并提高其安全性，降低铁路变电所接地电阻是一个必要而迫切的问题。
首先，让我们了解一下接地电阻的概念。
接地电阻是指在接地电极与地面之间的接触面积和接触质量都良好的情况下，由于地下土壤本身的电性质、电流的通路等因素所引起的接地系统中的电阻。
在铁路变电所中，接地电阻会影响铁路线路的电气安全和运行质量，因此减小接地电阻是十分必要和紧迫的。
那么如何降低铁路变电所的接地电阻呢？接下来，我们将进行探究。
健康的土地是降低接地电阻的基础。
因为铁路变电所在大多数情况下建立在每个站点受到标准化维护的地基上，所以一般情况下土壤的健康状态是接地电阻降低的关键之一。
要想获得健康的土壤，我们就需要充分了解土壤的性质，比如抗电系数、渗透性、含水量等，并在实际工作中根据可行性和需求进行必要的土壤改良。
使用优质接地设备也是降低接地电阻的有效方法之一。
现在市面上有很多铁路变电所用的接地设备，尤其是一些专业厂家的设备，比如低接电阻接地体、深井接地体等，这种设备能够将使用的金属接地体、耳thing和加强件等结构组合到一起，将接地电阻最小化。
选用适当的接地涂层也是降低接地电阻的常见方法。
由于铁路变电所所使用的接地设备很多都是金属或是金属制成的，接地涂层可以使金属表面变得光滑细腻，从而降低接地电阻。
在选择接地涂层时应注意选用不燃材料和不腐蚀涂层，以免对本身的运行产生负面影响。
对于铁路变电所接地电阻进行定期检查也是降低接地电阻的有效方法之一。
由于铁路变电所接地电阻难以通过肉眼观察判断是否存在问题，所以定期检查可以减少接地电阻问题遗漏，也可以及时处理接地问题，避免严重后果发生。
牵引变电所接地电阻测量浅析
2 测试步骤和注意事项
按照所采用的试验方法准确将连线接于探测针上，将导 线根据所有仪器的要求接于仪表相应的端钮上。 仪表放置水 平位置，检查检流计的指针是否指于中心线（即“0”线），否则 调整零位指针指于中心线。 将“倍率”置于最大倍数，慢慢转动 发电机手柄，同时旋动“测量盘”使检流计指针指于中心线。 当 检流计指针接近平衡时，加快发电机手柄的转速，使之达到 120 r/min以上，调整测量盘使指针指于中心线。 随着测量值的 大小调整“倍率”和“测量盘”以得到准确读数，将测量结果“测 量盘”读数乘以“倍率”即为所测的接地电阻值，记录该值及天 气、环境条件等。
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Dianqi Gongcheng yu Zidonghua◆电气工程与自动化
这样就可以根据需要达到的功率因数来选择合适的电容 器组进行无功补偿，保证补偿效果最好。
为使补偿之后系统提供的无功功率能够恰好保证负荷的 需求，不出现欠补偿（电压降低）以及过补偿（电压升高）的现 象，可采用如图3所示的基于单片机的自动无功补偿装置进行 电容投切，保证无功功率平衡。
出版社，2011. [5] 罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M].北京：中国
补充无功并且减少线路上的无功流通量，可在无功不足点就 地安装自动无功补偿器进行补偿，从而保证节点电压稳定，并 提高系统功率因数及电能利用率。
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运行中的变电所接地电阻偏大因素分析及改进方案
运行中的变电所接地电阻偏大因素分析及改进方案
变电所的接地电阻过大，有很多原因。
具体问题要做具体的分析，不是一两句话就可以说明白。
1、是变电所投运时就大。
2、是运行一段时间后变大。
3、是接地极、网制作不符合标准或制作工艺不标准。
4、变电所当地的土壤电阻率大。
这些问题要搞清楚才能下手解决。
如果是变电所投运时就大，可能是当时施工时接地极、网制作不符合标准或制作工艺不标准或者是变电所当地的土壤电阻率大。
解决办法：1、将接地极、网挖出直接测试，看是否合格。
如果合格，就是接地引出线的连接有问题。
这个连接必须是焊接，焊接的面积是有标准的，有资料可查。
如果测试不合格，就可能是土壤电阻过大所致。
解决的办法是看就近有没有河流、水塘等，在那里设一个接地体用足够截面的扁钢带连接到你的接地极、网上。
记住要焊接且焊接的面积要足够。
如果是运行一段时间后变大的，那一定是接地极、网的引出线连接出了问题。
挖开检查吧。
各部接点必须是焊接，若是螺栓连接那肯定是这种现象。
投降阻剂和撒盐只能是短期行为，我个人不赞同这种做法。
以上是本人的浅显见解，不一定全面和正确，莫笑话。
共同探讨，互相学习。
有不当之处敬请指正。
关于降低变电所接地电阻措施及方法的分析和研究
关于降低变电所接地电阻措施及方法的分析和研究随着电力系统的发展和不断完善，变电所的安全问题日益引起人们的高度关注。
变电所的接地电阻是其安全运行的重要指标之一，但随着环境条件的变化、接地体腐蚀等因素的影响，接地电阻可能会出现升高的情况，导致变电所的安全风险增加。
本文将从降低变电所接地电阻的角度进行分析和研究，探讨各种措施和方法的优缺点。
一、地网设计地网设计是影响变电所接地电阻的一个重要因素，良好的地网设计能够有效降低接地电阻。
地网的形状、深度、布置方式等因素都会影响接地电阻的大小。
1. 地网形状地网形状可以采用网格状、环状、条状等多种形式。
网格状地网具有压降均匀、面积大、接地电阻小等优点，适用于大型变电站。
环状地网能够有效避免地电位梯度过大，降低接地电阻。
条状地网适用于占地面积较小的变电所，虽然接地电阻相对较大，但能满足变电所的安全要求。
2. 地网深度地网深度会直接影响接地电阻的大小，通常地网越深，接地电阻越小。
地网深度的选择需要考虑地质情况、土壤电阻率等因素，不同地区和不同类型的变电所采用的地网深度也不同。
3. 地网布置方式地网的布置方式也会影响接地电阻的大小。
通常地网的布置方式有集中式和分散式两种。
集中式地网指将所有接地体连接成一个整体，可以有效降低接地电阻，但是存在故障后维护困难、单点故障对整个地网影响大等缺点。
分散式地网将接地体分散布置，容易维护和发现故障，但某些情况下接地体之间可能存在电位差，影响接地的效果。
二、接地体选择接地体直接决定着接地电阻的大小，接地体的选择会影响接地电阻的大小和稳定性。
通常接地体可以选择钢制接地体、铜制接地体、镀锌钢管接地体、钻孔接地体等，下面简要分析各种接地体的优缺点。
1. 钢制接地体钢制接地体是常用的接地体之一，其成本较低、易于安装维护，但容易腐蚀导致接地电阻升高，且不易检测维护。
铜制接地体具有良好的导电性和抗腐蚀性能，接地电阻小且稳定性较高，但成本较高。
镀锌钢管接地体材料成本低，安装方便，但易受腐蚀影响，接地效果不太稳定。
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2012年4月内蒙古科技与经济A pril2012 第7期总第257期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.7T o tal N o.257电气化铁路牵引变电所接地电阻分析处理朱永忠(中铁六局集团电务工程有限公司,北京 100070) 摘 要:从降低变电所接触网工频接地电阻的几种有效措施,分析了不同情况下采用的降阻手段。
关键词:牵引变电所;接地电阻;电气化铁路 中图分类号:U224.2+5 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)07—0095—02 牵引变电所的接地系统是电气设备正常运行、保障人身和设备的安全、防止雷电和静电危害的措施。
接地电阻值是衡量接地系统好坏的主要标准之一,接地网形式、土壤结构、土壤电阻率对接地电阻有着显著的影响。
短路电流大、土壤电阻率高是造成牵引变电所接地困难的主要原因,国内曾发生过多起由于接地系统未达到要求所导致的事故。
在电气化铁道牵引变电所施工中,接地网敷设一般属前期隐蔽工程,一次处理不好会造成很大的经济损失和安全隐患。
随着外部电力系统建设的快速发展,短路电流日益增大造成接地电阻要求值越来越小,解决问题的关键是合理确定接地电阻允许值,并在进行接地系统施工前,需对牵引变电所的接地系统进行合理、准确的设计,并切实采取措施,最大限度地减少施工量。
1 土壤参数对接地系统的影响土壤电阻率是接地工程的一个常用参数,直接影响接地装置接地电阻的大小、接地电流的分布、地网地面电位分布、跨步电势和接触电势。
土壤电阻率并不是一个恒定的值,当土壤类型与土壤结构不同,土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量不同,或者温度与湿度发生变化时,土壤的电阻率会发生较大的改变。
土壤类型是可以根据主要矿物成分分类,土壤温度发生变化时,其电阻率也发生变化,冻土的电阻率远远高于未冻土;砂石土的电阻率远远高于普通土。
土壤电阻率对于接地系统的接地电阻有着显著的影响,得到准确的土壤参数是进行接地系统科学设计的基础。
目前,牵引变电所在进行接地系统设计时,多将土壤看成均匀半无限大介质,按照单层土壤结构考虑,利用简化公式进行计算。
2 接地电阻允许值分析牵引变电所接地电阻应满足设备对电位、接触电势、跨步电势和暂态过电压的要求,其大小应取决于土壤电阻率、入地短路电流和牵引回流的数值。
2.1 对地电位的要求对地电位是电气设备发生接地故障时,接地设备的外壳、接地线、接地体等与零电位点之间的电位差。
当运行中的电气设备发生接地故障时,接地电流将通过接地线和接地体,以半球面形状向地下流散。
在距离接地体越近的地方,由于半球面较小故电阻较大,接地电流通过这里的电压降也较大,所以电位就高。
在远离接地体的地方,由于半球面大而电阻就小,所以电位就低。
对地电位要求的接地电阻为R≤2000/I,规范规定当I≥4000A时,可采用R≤0.5 。
同时设计规范也指出,在高土壤电阻率地区,当牵引变电所的接地装置要求做到规定的接地电阻值在技术上、经济上极不合理时,允许将接地电阻值提高,但不应超过5 ,并在采取绝缘和隔离措施后,满足暂态过电压、跨步电势及接触电势的要求。
2.2 接触电势的要求当人站在电极附近的地面上用手去接触发生接地故障的电气设备时,手脚之间承受的电位差为接触电势。
接地短路电流经接地装置流向大地时,由于不同形状和不同埋深的电极会有不同形式的地表电位分别,最大接触电势出现的位置也不同,但一般都出现在电极附近。
2.3 跨步电势的要求当接地短路电流流过接地装置时,大地表面形成分布电位,在地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差,称为跨步电势。
接地短路电流经接地装置流向大地时,由于不同形状和不同埋深的电极会有不同形的地表电位分别,因此最大跨步电势出现的位置也不同,一般也出现在电极附近。
2.4 暂态过电压的要求在发生短路时,由于接地电位升高使设备受到工频暂态电压反击,可能造成设备击穿或引起避雷器误动,所以应考虑短路电流非周期分量的影响,要求3kV～10kV避雷器不应动作。
牵引变电所目前多选用无间隙金属氧化物避雷器,牵引变电所低压侧为27.5kV氧化锌避雷器,设计规范中没有对27.5kV避雷器作出规定。
3 高电阻土壤的接地敷设施工方案由中铁六局电务工程公司施工的大准铁路点岱沟、窑沟牵引变电所地岩石山上,气候常年干燥干旱,土壤电阻率经常在2500 左右。
根据施工调查和前期房建基础开挖发现,所址地下0.5m～1m为坚石地层,若按常规自然接地的施工方法,显然无法达到设计要求。
针对具体情况,我们根据已往施工经验,首先高度重视。
同时依据现场现状和初测土壤电阻率数据,结合经济节约的原则,及时制订了初步处理方案,主要内容:收稿日期:2012-02-18作者简介:朱永忠(1968-),2011年毕业于北方交通大学,中铁六局集团电务工程有限公司工程师。
3.1 接地网的开挖接地网沟开挖以人工为主,加宽0.5m、加深1m。
接地极改砸入为埋入。
接地网均压带长度和接地极安装数量按设计要求数量实施。
3.2 接地体的敷设在接地带和接地极敷设安装处增加适用有效的降阻剂,接地装置埋设周围换填电阻率较低的土壤,按此办法施工完成后,若仍达不到要求,再在牵引变电所围墙外周围敷设一周,加大地网面积,增大接地极坑的开挖、换土量和降阻剂,然后从四面与所内接地网双连接,直至达到要求为止。
3.3 施工方案实施施工方案的实施须经建设单位批准。
根据运营单位提议并经建设单位同意,点岱沟和窑沟牵引变电所为增强接地装置长久耐用,方案补充将水平接地带扁钢改为铜绞线,垂直接地极角钢改为铜棒。
4 降低牵引变电所接地电阻的措施土壤电阻率较高将导致变电所接地电阻偏大,为满足变电所接地电阻设计要求及运行安全性考虑,提高变电所防雷水平,从经济最优化考虑,应采取切实可靠措施最大程度的降低变电所工频接地电阻值。
按照接地网敷设方案,接地装置材质由钢改为铜后,由于接地均压带为多股铜绞线,接地极为铜棒,其与地接触面积,同角钢、扁钢与地接触面积相比减小了很多,加之客观上土壤电阻率高,这使得接地降阻施工困难更大。
在实践中,经过反复摸索试验,依据已往的经验和处理方法,笔者介绍几种已在牵引变电所成功应用的几种降低接地电阻措施。
4.1 接地网的要求按照接地网敷设的一般要求,接地网外缘闭合,外缘各角为圆弧状,水平均压带间距为5m,以减弱电场。
垂直接地极的间距不小于其长度的3倍,接地极一般为2.5m,以减小相邻接地体的屏蔽作用。
水平均压带与接地极间相互连接为焊接。
4.2 降阻剂的选择选择适宜的降阻剂。
中铁六局电务工程公司因多年在西北地区施工,为解决砂石地质地区高电阻率土壤的降阻问题,经与生产厂家多次联合试验,发现采用电极、石墨、钙基膨润土、铜石矿石粉等为主要原材料的降阻剂,降阻效果十分有效。
其优点主要是不受高低温、干湿度和环境介质的影响,导电稳定,降阻效果明显且有高效的防腐性能。
4.3 接地极的施工方法根据土壤情况和周边环境,主要施工方法:外引接地网法、深井式接地法、深井管内爆破法和电解地极法。
4.3.1 外引接地网法。
当牵引变电所2000m以内有较低电阻率土壤时,可敷设外引接地极。
引外接地体的形式多种多样,根据变电所的具体情况考虑。
如利用附近水源设置水下接地网,利用所外附近土壤电阻率较低的位置设置接地装置与主网连接等,以此来降低所内主接地网接地电阻值满足工程要求。
大准线窑沟牵引变电所建在山坡上,土壤大部分为风化的泥岩。
而山坡下多水田及河沟,实施中采用2根水平接地体将变电所地网和外引接地极连接起来,成功地降低了该变电所地网的工频接地电阻。
需要注意的是,外引连接线埋深要达到1.2m以下,这样既不影响农田的耕作,也使接地体免遭破坏。
4.3.2 深井式接地法。
当地下较深处有土壤电阻率较低的地质结构时,可用深井式接地极。
把平面地网做成立体地网,利用下层低电阻率的地层来降低接地电阻。
采用深井接地后降低接地电阻及改善电位和电压分布的作用主要是分流。
土壤电阻率随着深度变化则应考虑非均质土壤模型,工程设计中一般用双层模型来简化实际的多层土壤模型,计算结果非常近似于实际的多层土壤,能够满足安全接地设计要求。
采用深井式接地极法,应尽可能利用土壤电阻率低的地下水层,起到降阻作用;应将地网的垂直接地极加大到足以增加接地网电容的长度,从而达到降阻的目的;为减少屏蔽,最好将深井设置在牵引变电所接地网外,或连接在接地网的四周;应利用勘测队在牵引变电所钻探时留下的钻孔作为深井使用。
4.3.3 深井管内爆破法。
深井爆破接地极是利用人工爆破使地下岩石产生一定数量的裂缝,贯通岩石中固有的裂隙,将所有与接地极连通的缝隙用低电阻率材料进行机械加压填充,从而改善接地极周围土壤的电阻率分布和散流性能。
深井爆破接地极不但可以利用常规深井接地极降阻的有利因素,而且利用人工爆破使地下岩石产生的裂缝,通过填充低电阻率材料,在地下较大范围的岩石内形成一个网状、向外延伸的散流带。
从整体看产生了一个低电阻率区域,并加强了接地极与土壤(岩石)的接触,从而大幅度增大接地极的等效直径,改善接地极周围土壤的电阻率分布,以及接地极和土壤的散流性能。
深井管内爆破法应用在裂隙较多、土壤干燥或岩石地区,如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区,硬度稍差的各种砂岩、片岩地区。
当土壤干燥时它们的电阻率极高,在进行深井爆破时容易形成较稳定的裂缝,所以这些裂缝网用低电阻率材料填充后,形成一个明显的低电阻率区域的散流通道,使接地极有很好的接地降阻作用。
内昆线梅花山牵引变电所应用深井管内爆破法,在牵引变电所的4个角部各打15m 深井进行爆破并灌入降阻剂,使接地电阻达到了要求。
4.3.4 电解地极法。
电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道,在管道中加入电解化学物质,利用空气或土壤的潮气,与管道中的化学物质反应产生电解溶液,电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透,提高土壤的电导率,降低电极与土壤的接触电阻,在金属管道外部采用降阻材料回填,增大电解地极,具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性,可以深入岩土形成树根网状,增大泄流面积,降低散流电阻,同时保护电解地极免遭腐蚀,从而降低变电所的接地电阻。
使用该方法降阻一般结合水平外延接地降阻法使用,即在牵引变电所的外延部分使用。
如水柏线茅草坪牵引变电所采用6支电解地极埋设在变电所周围并与其地网连接,使接地电阻达到了要求。
5 施工及测量的注意事项5.1 施工的注意事项安全的接地网除接地电阻满足设计要求外、还应测试所内地网电位分布曲线和接触电位、跨步电位。
在高土壤电阻率区施工时,尽量(下转第98页)吸气压力是压缩机吸气管内的压力,确切地讲应该是压缩机吸气的压力; 排气压力是制压缩机排气口的压力,对全封闭压缩机而言,其排气口不一定有测量点,所以只要是排气管任何一处的压力都可以作为排气压力。