物理降阻剂在接地工程中的应用.doc

物理降阻剂在接地工程中的应用（Grounding with Carbonaceous Backfills） 我国国土面积中70以上是山地、丘陵、沙漠，自然土壤率一般在几百欧上千欧, 在这些地区设置接地装置很难达到规定的要求，其工频电阻和冲击电阻都有待改善，在 工业比较集中的地区，不仅土地资源紧缺而且价格高昂，也是机械系统供电中心，工频 接地短路电流随之增大，要求接地装置的工频接地电阻更小 ，因此从建设投资和经济 性上都期待新的措施来改善现有传统接地。 一、降阻剂的性能 我国在70年代开始研究降阻剂，通过几十年的发展，技术已经比较完善， 已经在 接地工程中作为辅助材料和技术手段开始大量使用，质量合格的降阻剂应具备以下接地 工程技术特性： 1、 好的导电性 降阻剂本身的电阻率应远小于自然土壤电阻率，只有这样才具备实际价值 由于一般的土壤电阻率1010.m，所以降阻剂要求5.m 。 2、长效降阻功能 接地工程属于地下隐蔽工程，其土壤的含水量受环境、季节影响变化比较大 因此要求降阻剂的功能要长期有效，其使用寿命应大于30年。投入使用应无失效或 其它不良反映。 3、 提高金属耐腐蚀性能 降阻剂是接地电极和土壤之间的媒介物，除了要考虑地下环境的影响外还要考虑 接地装置在泻流时形成的电化作用，降阻剂不仅本身应无腐蚀性，还要对金属起到保护 作用，提高接地装置的使用寿命，降阻剂的pH值应在712之间，呈碱性或弱碱性，既 能有效的防止土壤中的酸、碱、盐、湿度影响，有可以在金属接地极表面形成钝化保护 膜。 4、耐受大电流冲击 接地装置正常运行时只是不平衡电流，通常只是毫安到安培级电流，遭到雷击或短 路电流时，接地极下泻的电流高达千安到百千安，降阻剂在大电流的情况下不发热、燃 烧或形成挥发物。 5、具有一定的负阻特性 由于土壤中存在一定的空气间隙，因而接地装置在自然土壤中的接地电阻呈现有电 容性，准确地说应称为接地阻抗。而且工频下的接地电阻要比冲击波下的冲击阻抗大， 这样就使接地装置在大的电流冲击下的暂态地电位比按欧姆定律推算的地电位低，使得接地装置更趋安全。这就要求降阻剂的电性能具有非线性， 数学表达式为：0*a 式中： 冲击波下降阻剂的电阻率.m 0降阻剂的阻性常数，.m 电流密度，A/mm2 a 非线性指数，要求a0 显然，这一特性类似与避雷器阀片的特性方程U=C.I ，当指数a是一负值时意味 着电阻率随电流密度增加会自动地下降，时接地装置在流入电流急增时，暂态电位则升 高不多，起到类似于阀片电阻的作用。当然，降阻剂于避雷器相比存在一定的差距，但 在接地装置上还是起到了应有作用。 6、对环境无污染、无毒、无异味 降阻剂是要埋在地下的，施工时要于施工人员接触，这就要求降阻剂本身应无毒、 无刺激性气味，敷设地下后于土壤接触，其成分不对自然土壤造成污染不含任何有毒的 重金属和其它有毒元素，同时也不能造成地下水污染。 7、易于施工 应用降阻剂的接地工程有很多是在山区、野外，因条件所限，没有良好施工条件， 如有严格配比要求，就会限制其应用范围，所以要求降阻剂要易于施工不应添加特定的 设备。 二、检验标准 国内现有几百家生产企业在生产降阻剂，质量参差不齐，鉴于其现状，武高所制定 了降阻剂技术标准，规定其具体参数范围，将降阻剂的各项性能指标参数规定如下 ： 1、基本理化参数： 电阻率5.0.m ，pH应在713.0之间，中性偏碱。 2、 大电流冲击载流特性 （1）工频大电流冲击 电流i10A，持续时间t10s，耐受5次，间隔时间td 30min，允许试样电阻的变化率R20。 （2）冲击大电流 波形为8/20s,Iimp 1KA,冲击20次，间隔时间td50s 允许试样电阻的变化率R20 3、 环境理化性能 （1）脱水性能检验 试样在恒温箱中T601，静止12h后的电阻于脱水前相比 较。 （2）冷热循环试验 试验品在水中浸泡24h后，沥水24h，再在T120恒温箱中 24h后，再浸泡于水中24h共23次循环。 （3）浸泡试验 试验品在水中浸泡28天，每浸泡24h后，取出沥水0.5h，测定其 10KA下的电阻。 4、 稳定性试验 降阻剂随接地材料埋于地下后，一年中最大值于平均值之比Rmax/R1.5， 最初试验期t120天。 5、 耐腐性能试验 降阻剂是接地的辅助材料，使用后要求不能影响金属接地极的正常使用寿命，不 致于因降阻剂的使用而加剧接地极的腐蚀速度，所以规定： （1）在纯降阻剂中的钢铁的腐蚀速率r0.3mm/a 。 （2）钢铁电极于降阻剂掩埋于地中后其腐蚀速率r0.5mm/a 。 三、降阻剂在接地工程中用量（表1） 接地装置主要由垂直接地和水平接地组成,降阻剂的应用加大了接地极的尺寸，有 效地增大接地装置的泻流面积，使接地电阻降低，对于设计阶段的接地装置应掌握以下 几点： （1）在接地工程实际点测量土壤电阻率的实际测量值。 （2）按有关防雷设计规范的接地电阻和其它相关要求。 （3）按设计的有效面积和设备布置基本情况。 按照以上几点，选择降阻剂用量，优化设计，以最小的经济投入获得最好的技术 指标，降阻剂的实际降阻效果比较重要，如果选择质量不过关产品，会产生不利的反应 如：加速腐蚀 、没有降低接地电阻等，选择产品很重要，比较好品牌如SRART 降阻剂 、CJ-I降阻剂 等产品质优价廉，对于应用降阻剂的接地装置，要求其具有自然土壤中 接地装置的冲击系数1.0，依靠的不仅是自然土壤中的气隙，而是降阻剂本身的负阻 性、电流密度增加时电阻率自动下降，有利于暂态电位的下降。在防雷接地中就要选择 作过冲击电流耐受试验并有实际应用实例的降阻剂 。 表1 水平接地 土壤电阻率 降阻剂kg 10003000 4060kg/m 5001000 2040kg/m 100500 520kg/m 垂直接地 10003000 2040kg/m 5001000 1520kg/m 100500 815kg/m 四、降阻剂的施工方法： 1、垂直接地 接地工程中的垂直接地极，主要选用钢、铜，如角钢、圆钢、铜棒等，在应用降 阻剂时，应选用管材如钢管、铜棒，规格在2055mm，设计长度1.52.5m，管壁厚 度在1.53.0mm。 施工步骤： （1）先按接地系统的设计图纸将接地极的实际位置标示在施工现场。 （2）利用钻孔工具，按照标示桩钻孔，达到设计要求的孔径和深度。 （3）将接地极放入孔内的中心位置，降阻剂于水按1 ：1的比例在容器内搅拌均匀 ；将搅拌好降阻剂敷于接地极周围，降阻剂敷设1624小时封土夯实在缺水的地区；也 可用干粉直接置于接地极的周围；即可封土夯实。如有必要也可用灌浆机采用压力灌注 ，压力在20150kpa控制保证降阻剂有足够的渗透深度，并和土壤接触紧密。 2、水平接地 水平连接线一般选择扁钢或圆钢其施工程序如下： （1）按照施工图纸开挖接地沟，大型接地网可以用机械设备开挖，达到设计要求 。 （2）将沟内的砾石、岩石碎片取出，在沟低铺垫细土，厚度在35cm。 （3）将降阻剂搅拌均匀，平铺在沟低，厚度在23cm （4）在将准备好的水平接地体沿沟中心线敷好，并将需要焊接的引下线于水平接 地地体焊接好引出地面，焊接点要涂抹防锈漆。 （5）将调制好的降阻剂沿水平接地体敷设一层，完毕后，取比较细的土壤在上面 敷上一层，厚约20cm，铺平后，撒一遍水，最后将原土回填到沟内夯实，稍高于地面。 对于缺水的山上，同样可以用干粉，只是效果要在一个月后才能显现出来，用量稍 大，但比较简便无需调制。如果施工在冬季进行，就需合理组织施工力量，按工序安排 做到开挖一段敷设一段，保证施工质量。在我国的西北地区如青海、西藏海拔高，冻土 带长年结冻，在设计接地时应考虑用深井接地代替水平接地 这对于降低冻土带接地装置的接地电阻，比增大接地面积更为有效。 五、降阻剂试验数据： SRART型降阻剂 试验目的：检测该型降阻剂的使用效果 试验情况：在坡地上开挖两条相同沟槽，土壤电阻率在700.m，长度在2m，两沟 槽相距8m，地质为红土含沙夹杂石块，土壤湿度在5，将A槽内放置一根扁钢，并将土 回填到沟内，夯实回填土。在B槽内放置同样一根扁钢，使用SRART降阻剂10kg，敷在扁 钢周围，回填原土壤夯实。 测试设备：MODEL4150电阻测试仪 埋设时间：2004年4月1日。 检测时间：2004年4月3日 实验结果： SRART接地降阻剂实验数据 时间 天气 气温 A未加降阻剂 B加降阻剂 降阻率% 4月3日 晴 33 65 26 60 4月15日 晴 34 65 20.8 68 4月19日 多云 30 63 18.8 70 4月25日 晴 36 68 17 75 5月1日 晴 33 65 18 73 5月8日 多云 28 60 16 78 六、结束语 降阻剂已在我国广大电力企业、通讯行业等部门得到应