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摘要:为尽可能消除雷电给输配电线路带来的负面影响,除了预先在杆塔装设避雷线负角运行外,还可以设置线路避雷器限制过电压,安装接闪器承载直击雷放电,通过技术手段尽可能减小接地电阻等。
关键词:输配电线路;接地电阻;防雷技术
1接地分类
接地主要有工作接地以及保护接地和重复接地,工作接地主要就是在正常或者故障的情况下,为了确保电气设备或者通信设备能够稳定可靠的工作而设置的相关接地系统。例如,变压器中性点接地以及就计算机信息系统接地、防雷接地等方面。
保护接地主要就是在故障基础上,对地电压设备外漏可导电的部分实施接地处理,例如,用电设备的金属外壳以及支架等接地。重复接地主要就是对零线或者PE线某个位置可以导电的部分进行接地(备注配电室为TN-S系统,引出去的PE线与N线则应严格分开,N线不应重复接地)。
2接地电阻概念
接地电阻阻值是对于接地状态进行衡量的重要指标,对接地的概念了解非常重要。大地是阻值很低以及电容量非常大的一种物体,在对大量的电荷吸收之后还能够保证电位不会产生变化。接地是对电气装置局部采用接地线和接地体进行连接,为故障电流和雷电提供泄流途径,并且对零电位的参考点进行提供,保证电力系统在运行中保证人身安全。
接地电阻值通常是就接地电流从接地极向大地朝向远处进行扩散当中所遇到的相关电阻,理论定义主要就就是接地体对于低电压和接地电流之间的比值,对于低电压,主要就是电气设备接地和零电位的电位差值,通常零电位主要指的就是接地体或者故障位置为二十米,接地电流主要就是电气设备在产生故障时,电流通过接地装置并且流入到大地呈半球状三开的电流,其组成主要有三个方面,分别是接地体电阻和接地体以及土壤接触过度电阻和接地极周边的土壤电阻三部分,接地阻值主要部分为周边土壤的电阻。所以,接地施工当中,土壤的电阻率是阻值大小的主要决定性因素,若是设备阻值要求比较低,换土就可以实现。接地极形状对于阻值大小也有决定性作用,接地体长度不能大于两倍的土壤电阻率的开方,接地电阻值适合在一些小型地网当中应用。
接地体形状主要有两种,分别是人工和自然接地体。自然接地体一般主要就是采用建筑的基础钢筋作为接地装置;水平接地体材料通常主要就是电导率比较好的石墨材料,或者耐腐蚀的金属材料,比如,钢管以及铜线等。按照现场的实际条件可以将其设置为水平接地体、垂直接地体和环形接地体。
3接地电阻对防雷水平的影响
接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻,当线路遭受雷击后,冲击电流流入地中,在接地体周围形成局部火花放电,进而增大了接地体体积,故工频接地电阻往往大于冲击接地电阻。
大多数情况下,输电线路抗雷击能力均与杆塔工频接地电阻成反比关系,其原因是当接地电阻较大时,雷电冲击电流通过接地装置由杆塔流入大地会形成极大的电势差,对线路绝缘与设备造成破坏,因此,想要提高线路的抗雷击能力,针对接地电阻采取措施使其尽可能减小会有所帮助。
4降低接地电阻的主要措施
通常而言,接地体分为自然接地体与人工接地体。人工接地体更易采取改善措施,包含两部分,其中沿着水平面铺开建设的就是水平接地体,垂直于水平面建造的就是垂直接地体。
4.1水平接地网降阻方式
通过增加外延体数量与长度,可有效增大水平接地体接地面积,从而减小接地电阻,因此,杆塔的安装应尽可能考虑水平放射接地体的形式,同时,由于水平放射建造成本不高,所以在地形与施工条件允许的情况下应着重进行考虑。
4.2垂直接地体降阻手段
在装设接地网时,由于不同土质其电阻率不同,同一土质因湿度与温度变化其电阻率也存在着差异,此外,还应考虑地形地貌、可装设面积等因素。对于含水量丰富或因其他元素导致土壤电阻率较低的地区,应该充分考虑架设垂直接地体的必要性,与此同时,若因面积受限导致水平接地体无法达到预期的降阻效果,也应考虑垂直接地体的可行性。但这并不意味着垂直接地体的数量越多,深度越深,降阻效果越好。若单位面积内垂直接地体装设数量过多,降阻率将趋于饱和,其深度也应视实际地形土壤情况而定。
(1)使用降阻剂降阻。降阻剂是一种导电性良好的材料,将其灌注于接地体周围,可在渗透周边土壤后利用自身导电性良好的特性同步降低土壤电阻率,达到减小接地电阻的效果。此外,通过连接接地体与导电性得以改善的土壤,达到扩大散流面积的目的。此法适用于小型接地网或集中型接地网。
(2)运用降阻模块。由于降阻剂可能污染、腐蚀接地体,分布不均还会导致降阻效果不及预期等问题,故仍需通过其他方法得到进一步改善。降阻模块就是一种新解决方法,降阻模块是加入胶黏剂后通过物理方法将降阻剂与接地模块整合,由电导率高的金属引线将主地网与降阻模块结合起来,达到更为稳定的降阻效果。
(3)爆破接地技术。通过局部小规模爆破将土壤电阻率较高或岩石较多的地下空间腾出缝隙,再将低电阻率材料通过灌注填充缝隙,从而通过缝隙间的低电阻率材料将接地网与电阻率较低的土壤层或水层等形成接触,扩大了接地网的散流面积,有效降低了接地网电阻。
(4)采用新型材料。接地网长期遭受着复杂的气候、湿度、酸碱性不平衡等不同环境因素带来的腐蚀影响,因而采用导电性与耐腐蚀性较强的新型材料作为接地体从长远来看很有必要。纳米导电材料等新型材料具有极强的抗腐蚀能力与导电性能,例如,纳米导电精,其特殊的化学结构赋予了它可以通过化学键与金属紧密结合的能力,将这类新型材料结合现有技术在成本可控的范围内合理地进行运用,对接地体导电性能和抗腐蚀性的提高极具前瞻性。
5接地电阻降低的应用
5.1深井式接地
深井式接地是基于不同地层之间的电阻率的不同来进行工作,可将地层分为三个类别,并分别对它们进行深井式接地。(1)土壤电阻率差别不大时,地面面积和地形会对地网造成限制,使其不能向外扩展。(2)土壤地层不均匀的情况下,即土壤下层的电阻较高时,要将深井打入到下层土壤。(3)土壤上层的电阻率较高、土壤下层是岩石时,不适合深井式接地。深井式接地一般适用于附近含有金属物质的区域或者是含有地下水的区域。
5.2人工改善土壤电阻率
人工改善土壤电阻率就是对土壤进行一定处理,如交换土壤或者是用化学物质对土壤进行处理等,以降低电阻值。例如,黑土和粘土这类电阻率较低的土壤,可用来交换电阻率较高的土壤。对土壤进行化学处理时,化学物质可能会随着雨水流失,所以并不会被大规模使用,常用的化学物质是石灰或者木炭。
结语
本文仅列举了部分现阶段已投入施行或试点的改良方法,影响接地电阻的因素有很多,对现有输配电网络进行大规模改良,是一个工作量庞大、时间跨度较长的大工程,而随着高新技术产业和高端制造业的蓬勃发展,电力供需形势逐渐趋紧,为保障电力系统的稳定运行,不仅要在电网的前期建设上做好工作,对于建设后期接地网的监测与检修任务也应提出高标准、高要求,为未来能源转型的加速推进做好充足保障。
参考文献:
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