浅析变电站接地网使用的降阻剂.doc

浅析变电站接地网使用的降阻剂电力工程古德才柳州强源电力开发有限责任公司广西柳州545000摘要:变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换,集中和分配的场所,是联系发电厂与电力用户的纽栽担负着电压变换和电能分配的重要任务.如果变电所发生雷击事故,会给国家和人民造成巨大的损失.所以变电所的防雷接地是不忽视的问题关键词:接地电阻降阻剂集肤效应涡流楞次定律.l原因(1)变电站的接地系统是电力生产设施的重要组成部分之一,是涉及人身和设备运行安全必不可少的安全技术装置.随着电力工业的飞速发展,系统容量迅速扩大,入地短路电流大幅升高,站区占用面积却越来越小,变电站大多位于地理环境恶劣,土壤电阻率高的区域,这些因素使得变电站的接地电阻很难满足规程要求.(2)接地原则是将绝大部分雷电流及短路电流直接引入地下泄散,保障人员及设备的安全.原因分析:随着雷击事故的增加,对电力系统的危害也越来越大,由雷击引起的电网事故占总事故的5o%;Z多,变电站的接地是维护电力系统可靠运行的重要措施.在发生雷击时,由于接地体的电位升高,会使设备受到反击电压的作用而被击穿,或引起误动作,当电流离开接地体在地中散流时,还在地面上出现电位梯度,使人在地面上可能受到接触电压和跨步电压引起的电击伤害.2,变电站常用降阻的方法一般情况下,变电站的接地网是由水平接地体和垂直接地极组合而成,其中水平接地体通常采用热镀锌圆钢或扁钢,布置成平均间距为515米的长形或方形网格,网格尺寸由变电站面积确定,埋深0.6一o.8米,垂直接地极通常采用热镀锌角钢,钢管或槽钢,对于电阻率较低的地壤,上述方法一般可以使变电站接地达到规程要求,但对于土壤电阻率较高的地区,则不能满足要求,因此需要采取措施来降低接地电阻.所以变电站一般使用方法是:(1)扩大变电站接地网面积.(2)引外接地.(3)深井接地.但是,随着电力系统紧凑型,小型化设备的大量采用以及城市用地的紧张,变电站占地面积越来越小,增大变电站本身地网面积便受到很大限制,而且为陟占或不占农田,变电站大多位于地理环境恶劣,土壤电阻率高的区域,以上方法都存在一定的条件所制约,因此变电站常使用降阻剂进行降阻.接地电阻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,它包括四部分:(1)接地体与设备间连线的电阻.(2)接地本身的电阻.(3)接地体与土壤接触部分的接触电阻,(4)当电流由接地装置流入土壤时,呈现出的散流电阻其中,由于金属电极的电阻率(8.710.一一9.810QM)远小于土壤的电阻率(10一z_lOQM),所以1与2两部分的电阻可以忽略不计.接触电阻受较多因素影响,而散流电阻是最重要的一部分,由工业与民用配电设计手册中接地电阻的估算公式:R=0.5f/SR接地体接地电阻P_一土壤电阻率S地网面积由式中可见,接地体的电阻和它的接地面积成反比,与土壤电阻率数成正比.针对以上情况进行降阻的方法如下:2.1增大接地网的等效几何尺寸增大接地网面积是降低接地网接地电阻十分有效的办法.但是随着电力系统紧凑型,小型化设备的大量采用,变电站占地面积越来越小,增大变电站本身地网面积受到很大限制.2.2降低接地区域等效土壤电阻率当地下层有较低土壤电阻率的地质结构时,可采用深埋式接地极进行降阻.深埋式接地极这种方法一般用于如下场合:(1)地下水位较高的地区.(2)地下有金属矿体的地区.(3)冻土地区.采用这种方法时,将多根接地极打入地下并联与水平地网连接使用,相当于减小了式中的土壤电阻率,从而降低接地电阻3降阻剂降阻原理降阻剂由多种成份组成,其中含有细石墨,膨润土,固化剂,润滑剂,导电水泥,无机盐及氧化物等.它是一种良好的导电体,使用于接地体和土壤之间,一方面能够与金属接地体紧密接触;另方面它能向周围土壤渗透,降低周围土壤电阻率,在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域,起到降低土壤电阻率和降低接触电阻的作用,但在使用中有两个问题:(1)对接地体的腐蚀性:降阻剂加入了很多无机盐和氧化物化学成份,能使接地体电阻迅速降低,但会对接地体腐蚀,这需要对其进行补充,增大二次投资.(2)随水流失性:降阻剂含有无机盐及氧化物等,它有导电性和渗透性,它能向周围土壤渗透与流失.降阻剂具有导电性,还存在如下问题:降阻剂是完全将接地导线包裹起来,降阻剂含有由无机盐和氧化物等,具有导电能力,与导线在一起,相当于增大了导体的载流面积,增大了导体的散流,相当于降低了接地电阻的直流分量的电阻值.但是,当雷电流或者短路电流流经按地体时,降阻剂是导电的物质,在降阻剂的四周将产生交变的磁场,形成集肤效应.由于雷电流或者短路电流其电流幅值大,放电速度快,频率高,集肤效应显着.根据楞次定律原理,在导体及降阻剂内部产生涡流,与导体中心电流方向相反,接地导线在降阻剂中心,降阻剂表面的磁链较大,在降阻剂截面中心处产生的电动势比在降阻剂表面附近处产生的电动势较大.这样作用的结果是降阻剂中心的导体电流将降低,相当于增加了接地体电阻的交流阻抗,导体载流能力降低.在无降阻剂包裹的接地导体,则无集肤现象,其载流能力比有降阻剂包裹的接地导体强.在建筑面积限制的条件下,应当增大水平及垂直接地导体与地的接触面.4.对于降阻剂的使用,还存在如下问题(1)降阻剂由多种成份组成,其含有细石墨,膨润土,固化剂,润滑剂,导电水泥,无机盐及氧化物等,它能向周围土壤渗透,对地下水源是否有污染,对人,畜的健康状况是否有危害,至今还无定论,这还得进一步探索.(2)降阻剂含有无机盐及氧化物,对接地体金属存在一定程度的腐蚀,其腐蚀程度至今还无统一的标准.因此,在接地工程中不应当使用降阻剂来降低接地电阻.5,结语对变电站进行接地除了考虑一直当作安全判据的接地电阻值外,还要重点考虑接触电压和跨步