接地材料范文

接地材料范文（精选10篇）

接地材料 第1篇

因此, 每个工程都要经过充分地科学分析、合理设计和精细施工, 才能达到防雷效果。

1 接地体材料的选择

接地体材料的使用对不同的环境要求各有不同, 市场上使用最多的接地材料主要有铜板、角钢和扁钢等金属产品;还有一些新生产的非金属产品, 如石墨摸块, 但是由于接地环境的不同和用户需求也不尽相同。例如在高腐蚀土壤中金属接地材料在一定的时间内会被腐蚀而丧失接地的功能。在这种情况用非金属材料做接地体较适合。不同的接地材料有着不同的特点, 根据其特点结合环境使用不同材料是做接地装置工程前期应该考虑的问题。

1.1 金属材料

金属材料, 由于其具备良好的导电性和经济性, 是接地装置施工中最重要的首选的材料。但是由于金属材料作为接地体被埋入地下时存在着被腐蚀的问题, 而被腐蚀的接地体对接地电阻也会产生较大的影响。加之近年金属材料的价格飞涨, 进而造成施工方成本的增加, 使得人们不得不考虑用其它材料来替代金属材料作为接地体。

1.2 非金属材料

非金属的接地产品是以石墨为主要材料, 其具有的抗腐蚀性和良好的导电性正逐渐被用户所接受。其制作工艺分压制和烧制。

压制是以石墨粉与导电水泥按照一定的比例混合后, 经过外力压缩定型后加入适量的水等达到整体固化, 导电水泥起到增加整体强度的作用。这种工艺一般都采用把金属棒直接贯穿到两端作为接地体的链接电极, 利用金属的高通流能力达到释放雷电流, 同时也起到了骨架的作用。

但其产品的本身也存在着许多问题。首先是石墨体与金属电极的链接。由于石墨体与金属属于两种不同性质的材料, 在压制后两者之间不可能很好的结合。如果它们之间因某种原因而产生分离, 两者之间的电阻值差是不可想象的, 进而不能很好的起到作为接地体的作用。这对雷电流通过其扩散到土壤中会起着阻碍作用。

其次是产品的整体强度性差, 不利于运输, 在施工的过程中也容易破碎。在当做接地体埋入地下后, 因其吸水性能好, 而导电水泥占有的比例小所以很容易粉蚀, 从而失去作为接地体的作用。

压制的石墨产品虽然简单且成本低廉, 但不能因为其价格等因素而忽略其性能和使用寿命。因此在施工中, 人们很少使用此产品。

烧制的膨胀石墨接地体是采用鳞片石墨, 经水洗、酸洗、烘干等工序后, 高温使其自身体积膨胀。石墨层间裂解形成具有发达孔结构的膨胀。石墨经膨胀后, 再经过高压定型制成接地体模块。其具有良好的导电性、抗腐蚀性、耐高底温及耐酸碱性, 而自身低电阻的特性更是其它材料所无法替代的。由于模块本身对环境敏感度非常低, 几乎不受外界因素的影响, 所以接地电阻值能够在相当长的一段时间内保持不变。这一点是其它接地材料无法比拟的。

金属接地体与非金属接地体在施工中各有优势。在高山岩石地带及盐碱风化等地质条件下选用非金属接地体为好。而在一般的土壤地, 金属材料更易施工。

施工, 在我们接受的阜新市九营子北山石场的火药库、雷管库的防雷工程中, 经我们对施工地点的查看, 发现其库房设在一个山坡上, 地质条件非常差, 是岩石结构。对此我们选择了非金属的接地体, 因为非金属的接地模块横截面大, 易于释放所接到的雷电流。在进行施工中, 由于地表土层较浅, 取掉土层后我们对裸露出的岩石进行了钻孔爆破, 其目的不但震碎了地层岩石, 也使得地下的岩石产生缝隙, 因是在岩石上做接地, 所以增加了垂直接地体的放置数量。在垂直放入接地模块后, 加入高分子的降阻剂和适量填充剂, 而水平地网采用的是铜缆拨皮与垂直接地体的金属棒进行连接, 并做了防腐处理。同时在其上面填充了降阻剂, 从山下拉来好土对其进行回填夯实, 测试的电阻值达到设计的要求。

此工程的施工成本较高, 施工难度大, 因为是在岩石上作业使用了火药以及大量的降阻剂及接地体模块和填充剂。好处是因是在山坡上, 岩石缝隙中保持水的成分较小而非金属模块具有较好的吸水性能, 所以接地体模块不易腐蚀。

在阜新热电厂计算机房的地网施工中, 现场的地质条件好, 是土质结构, 所以施工起来非常容易, 在挖好水平地网沟后, 每隔5米将用镀锌角钢做成的接地体垂直埋入地下, 在用镀锌扁钢将每个接地体的顶端进行焊接, 并做好防腐处理, 为了保险又填加了降阻剂后埋土夯实。

此工程的特点是造价低, 施工方便, 降阻效果明显。通过上述两个工程使我们不难看出, 在不同的地理环境条件下, 选择不同的接地体材料是保证工程质量一个重要环节, 其次是做好连接点处的防腐处理也是关键。

2 结论

镀铜钢接地材料工程技术说明 第2篇

变电站接地网是保证电力设备绝缘性能不受损害，变电站工作人员免受跨步电压和接触电压的伤害的重要环节。而其运行当中存在如下不易发现并解决的问题，本研究拟依据此问题提出解决方案。

A、接地材料腐蚀问题；目前变电站接地材料通常使用热镀锌钢，其防腐涂层薄，仅70μm,在土壤和接地电流作用下耐腐蚀性低,从而导致接地网使用寿命短,腐蚀严重的区域运行3～5年就需要开挖检修 ,运行10年后会因接地网严重腐蚀而更换。本研究建议按照新的国家标准GB50065-2011标准，使用耐腐蚀能力强，使用寿命大于30年，且免维护的镀铜钢接地材料代替传统热镀锌钢接地材料，并探讨解决此问题的方法。

B、焊接工艺问题；传统变电站接地网施工采用电焊工艺，常因焊接不良、漏焊以及母体材料破坏等原因，在土壤电化学反应和接地短路电流电动力作用下，使接地导体腐蚀、断裂，接地网的电气连接性能变差、接地电阻增大。本研究建议依据IEEE std80-2000和IEEE 837技术规范的推荐，使用完全分子级连接的，连接电阻小，机械强度高的放热焊接工艺代替传统的电焊焊接工艺，并探讨解决此问题的方法。

C、接地降阻问题；在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，传统的降阻方法采用化学或者物理降阻材料来降低接地网的工频接地电阻，存在环境污染严重、使用寿命短、降阻效率低等缺点。本研究建议使用一种由改性淀粉高吸水树脂、隐晶质石墨粉、钙-镁基土壤凝胶剂等为基础材料制作的新型功能材料解决接地降阻问题。该材料是目前国内唯一符合欧、美土壤环境标准，可达到GB15618-1995《土壤环境质量标准》土壤一级标准要求的接地降阻类产品，是国内唯一可用于出口的接地降阻类产品。

接地材料 第3篇

关键词：单相接地小电流接地电网小电流接地选线故障

1 谐振接地电网零序测量电流的分布

当单相接地故障发生在谐振接地电网上时，其零序网如图1所示。在图1中，Ci、Gi、TA、Gw、L分别代表第i条线路的三相对地电容之和、第i条线路的三相对地有功损耗等值电导之和、线路电流互感器、消弧线圈的有功损耗等值电导与并(串)电阻的和、消弧线圈的补偿电感。

[I01][I02][I0k][I0n][TA1][c1][g1][g2][c2][gi][ci][gk][ck][En][cn][TAn][E][R][TAk][L][TAN][gN][TA1][TA2][I01][I0N]

图1 零序网络图

1.1 非故障线路的零序测量电流

在电流方面，如图1所示，流经非故障线路零序电流TA为：I0i=U0(Gi+jwCi)。在阻尼率方面，架空线通常为(3～5)%，如果出现严重污染，或者出现受潮时其阻尼率可达10%。对于电缆来说，其阻尼率一般为(2～4)%，当绝缘严重老化时其阻尼率可达10%。在这种情况下，导纳角的范围在84.2°～88.9°之间，如图2所示。

1.2 故障线路的零序测量电流

流经故障线路零序电流TA如下式，如图1所示。

式中：电流下标 j分别取值0，1，2，3时，在这种情况下分别代表不补偿、欠补偿、全补偿和过补偿，如图2所示。

①欠补偿，即ωCi>，则脱谐度和电网各线路的对地电容电流的分布决定着I0kj，这时I0kj可能在第I或第Ⅲ象限。当ωCi->ωCk时，在这种情况下，I0kj位于第Ⅲ象限。在线路线较短或电缆架空线混合电网中发生单相接地故障。由于Gk很小，对于脱谐度来说，如果稍大点就能满足条件。②全补偿，即ωCi=时，在这种情况下I0kj位于第Ⅱ象限。③过补偿，即ωCi<时，在这种情况下I0kj位于第Ⅱ象限。

受零序电压的影响和制约，在对电网进行补偿的过程中，故障线路的零序电流I0kj随着消弧线圈补偿电流的增大，将沿着图2中的虚线从第Ⅲ象限逐渐移向第Ⅱ象限。虚线的斜率在一定程度上受消弧线圈的铜损等值电导的影响和制约。

1.3 消弧线圈补偿电流

通过对图1进行分析可知，消弧线圈的补偿电流可以用下面公式进行标示：I0N=U0(GN-j/ωL)

2 谐振接地电网单相接地选线

在谐振接地电网中，当发生单相接地故障时，如图2所示，在这种情况下，在一个非常宽松的范围内，故障线路的零序测量电流发生相应的波动，并且其波动的范围从第Ⅲ象限到第Ⅱ象限。对于非故障线路的零序测量电流来说，通过理论方面的分析可知，通常情况下主要是位于第Ⅰ象限，在非故障电流、故障线路的零序测量电流之间有着明显的分界线，对故障线路通过各线路的零序测量电流进行相应的判断，但是保护裕度比较小。对于零序电流互感器来说，其特点表现为非线性、非一致性，进而在一定程度上使得零序电流和电压的相位测量误差等在客观上普遍存在着，并且，在实际应用的过程中，对于故障线路难以进行准确的判断。

2.1 各线路零序测量电流与补偿电流的融合

2.1.1 非故障线路的融合电流

I′0ij=I0i+I0n=U0[Gi+GN+j（ωCi-1/ωL）]

①欠补偿，由上式可知，当I/wL>wCi，这时I′0ij就在第Ⅳ象限。自动跟踪补偿消弧线圈通常情况下在接近全补偿状态下运行，甚至手动调谐的固定补偿，也不会在过大的脱谐度状态下运行，在电网中，与某一单线路的对地电容电流相比，其补偿电流一般比较大，对于补偿电网来说，I/wL>wCi的条件总能满足。如图3，I′0k1所示。②全补偿，即=ωCi>ωCi，I′0ij在第Ⅳ象限，如图3，I′0k2所示。③过补偿，即>ωCi>ωCi，I′0ij在第Ⅳ象限，如图3，I′0k3所示。

2.1.2 故障线路的融合电流

[I0k=I0k+I0N=][][i=1，i≠k][Gi+j ωCi =I0k0][][i=1，i≠k][-U0][（ ）]

对于I0k来说，中性点不接地电网故障线路的零序测量电流I0k0恒在第Ⅲ象限，如图3所示。

2.2 谐振接地电网单相接地故障选线算法

2.2.1 各线路故障判断电流

①非故障线路。由于I′0ij在第Ⅳ象限，则必有I0ij在第Ⅳ象限(如图4所示)。I0kj=I′0ijej90°=U0[(1/ωL-ωCi)+j(Gi+GN)]。②故障线路。由于I0k在第Ⅲ象限，那么I0kk在第Ⅵ象限(如图4所示)。

[I0kk=I0kej90°=U0(ωCi-jGi)][][i=1

i≠k][][i=1

i≠k]

2.2.2 线路故障判断量

由各线路零序测量电流和本线路故障判断电流分别“点积”求得各线路故障判断量。

①非故障线路。Pi=I0ijI0i=I0ijI0icosφi，即Pi=i0i(j)i0ij(j)。式中，n代表一个工频周期的采样点数。对于I0i、I0ij来说，由于位于第Ⅰ象限，所以夹角<90°，Pi>0。② 故障线路 Pk=I0kjI0kk=I0kjI0kkcosφ，即PK=i0kj(j)i0kk(j)。I0kj主要是位于第Ⅱ象限，但是有些情况下位于第Ⅲ象限，出现这种现象主要是受补偿电网对脱谐度的影响。当I0jk靠近负实轴时，此时比较靠近第Ⅱ象限，当I0kk位于第Ⅳ象限时，这时与实轴非常靠近，在这种情况下，I0kjI0kk之间的夹角必然大于90°，并且接近180°，此时必有Pk 小于0。

实际电网在运行过程中，由于非故障线路零序测量电流I0i是故障线路零序测量电流I0k0的总和，所以故障

判断量Pk在符合方面需要与非故障判断量Pk相反，进

而在一定程度上可以保证该选线方法的保护裕度比较大。

3 仿真分析

按2.2节进行低阻接地和高阻接地，采用EMTP软件对有18条线路的10kV配电网的3种线路分别进行仿真。电网参数及仿真结果如表1所示。

①在保护裕度、保护灵敏度方面，中性点经消弧线圈并(串)电阻接地方式通常情况下与消弧线圈接地方式相比往往更高。②无论是保护裕度，还是保护灵敏度，对于全补偿来说这些都是最大的。欠补偿和过补偿在保护的灵敏度方面都会出现不同程度的降低。保护灵敏度受脱谐度的影响和制约，当脱谐度越高时，那么对应的保护灵敏度就越低，原因与①相同。③零序电压和电流的相位关系在该选线方法中没有涉及，在安装接地选线装置的过程中，零序电流与零序电压之间确定的相位关系可以不予以保证。通过“自检电路”可以验证零序电流互感器的安装是否同方向。④本选线方法在一定程度上使用了本线路测量零序电流和补偿电流的融合量，进一步对故障线路进行判断，但是没有与其它线路测量零序电流的相位进行比较。

4 结论

按照2.2公式进行编程，同时采用DSP板，分别制作4台试验样机，同时运行在2台6kV和2台10kV的电网上。该算法选线准确性高得到初步的运行证明，在灵敏度方面，对单相高阻接地故障比较高。在试验样机中，一方面采用了本文提出的算法，另一方面还采用了前1/10周波暂态分析法的算法，进而提高了对瞬时单相接地故障选线的准确性。

参考文献：

[1]曾祥君，尹项根，张哲，等.零序导纳法馈线接地保护的研究[J].中国电机工程学报，2001，21(4)：5-10.

[2]唐轶.选择性漏电保护[M].北京：煤炭工业出版社，1995.

[3]唐轶，陈奎，陈庆，等.导纳互差之绝对值和的极大值法小电流接地选线研究[J].中国电机工程学报，2005，25(6)：49-54.

[4]陈奎，唐轶，刘长江，董海波.谐振接地电网单相接地故障选线的研究[J].高电压技术，2007(01).

变电站接地材料的腐蚀调查 第4篇

关键词：接地网,腐蚀

接地装置是确保电力设备安全运行和人身安全的重要环节。然而,由于原接地设计及建设标准偏低,使接地的技术现状与电力设备技术的飞速进步不相适应,尤其是未能有效解决接地网的防腐蚀问题,使接地装置成为薄弱环节。这就要求对接地装置的可靠性和使用寿命给予足够重视。接地网腐蚀造成的局部断裂,接地线与接地网脱离等可导致接地电阻超标,甚至造成一些设备“失地”的严重后果。

我国的接地网材料主要以镀锌钢为主。接地极材料的腐蚀与土壤环境腐蚀性、接地网结构、电气设备运行状况和接地网入地电流密切相关。接地网电极在地下腐蚀的腐蚀行为、腐蚀状态未见详细研究。为进一步摸清接地网腐蚀主要影响因素的作用,选择了正在进行维修接地网的瓦房店仙浴湾变电站以及谢屯变电站进行检测与分析。通过对接地网的腐蚀状况与土壤腐蚀性、接地网电流状况等因素分析影响接地网腐蚀的主要因素。

1 接地网腐蚀调查

1.1 接地网腐蚀调查区域简介

仙浴湾变电站与谢屯变电站分别位于瓦房店市仙浴湾镇和谢屯镇,均为6.6k V变电站,由于扩容需求,两变电站正在进行地网改造,原有接地网结构已经全部挖开,准备重新安装。变电站地面设备包括变压器及开关每变电站分别取两处作为土壤环境、地电流情况测试点。

1.2 接地网土壤环境腐蚀性检测与分析

接地极埋设在土壤当中,并直接与大地接触。土壤腐蚀是接地极材料最主要的腐蚀类型,因此,土壤的腐蚀性是接地网腐蚀的重要指标。本次通过测量土壤的电阻率、瞬时腐蚀率及变电站测试点地面电位梯度评价土壤的腐蚀性。土壤电阻率与瞬时腐蚀速率反应土壤环境电化学腐蚀的强

1.3 接地网土壤环境腐蚀性检测结果

表1为对仙浴湾变电站与谢屯变电站土壤环境腐蚀性检测结果的测量结果。检测结果分析表明,瓦房店仙浴湾与谢屯变电站土壤环境腐蚀性较弱,这与当地的地质因素有关,两个变电站均地处山区,深度为1米的土层以山石与砂土为主,土壤电阻率较大,土壤保水性、地下水位均较低,土壤对碳钢及镀锌钢材料的腐蚀性较弱。

1.4 两个变电站接地网腐蚀状况调查结果

由两个变电站土壤腐蚀性测试结果可以看出,两个变电站所处地区的土壤腐蚀性较弱。但将变电站原接地网都开挖出来后,接地网的腐蚀表现出了明显的差异化,表观上看,距离变电站变压器较近地区的接地网腐蚀非常严重,锌层腐蚀殆尽,扁钢表面布满腐蚀产物,现场在变电站区域选择5处典型区域,用锉刀去除腐蚀产物后,利用千分尺深度计及测厚仪确定接地扁钢的最大腐蚀深度,接地扁钢与变压器的距离与腐蚀深度之间的关系见图1、图2。

仙浴湾变电站与谢屯变电站均属于66 kV的小型变电站,站内设备简单。从现场检测结果可以清楚的看出,接地网的腐蚀存在明显的差异化。距离变压设备距离越近,接地材料的腐蚀越严重。由于两个站的土壤腐蚀较弱,这种差异化更为明显。谢屯变电站的接地网加设有牺牲阳极保护,因此在距离变压器较远的地区腐蚀极为轻微。但在变压器附近,牺牲阳极的作用表现的不很明显,距变压器1.5 m处接地扁钢的腐蚀深度仍达到2.5 mm。图3~图6为两个变电站各处测试点接地材料的腐蚀形貌现场检测结果可以看出,变压器下接地材料的腐蚀速度远远高于其他区域。测试点之间的接地材料腐蚀深度差异高达32倍。产生这种差异化的因素只有变压器的入地电流。设备在工作的时候,ABC三相负载或相位角存在差别的时候,会有额外的电流通过设备的中性点接地流入接地网。电流随着与变压器之间的距离逐渐降低。入地的电流对接地材料具有强烈的腐蚀作用。造成变压器周围的接地网腐蚀速度大大增加,甚至导致接地网牺牲阳极系统失效。

2 结论

通过对66 kV变电站地网的全面开挖,首次发现了接地网腐蚀的差异化。研究结果表明,接地网材料的腐蚀主要有两种因素,土壤腐蚀与设备入地电流。当土壤腐蚀性较弱时,接地网的腐蚀差异化越明显。同时发现传统的接地网牺牲阳极防护措施在设备入地电流较大时,其作用并不明显。我们在接地网防腐蚀设计、施工、维护与管理上必须考虑到这种差异化,保证接地网的使用寿命。

参考文献

接地材料 第5篇

关键词：小接地电流系统 单相接地故障 MATLAB软件 零序电流

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0094-02

1 小接地电流系统仿真模型

1.1 中性点不接地系统的仿真及理论分析

利用MATLAB/Simulink建立一个中性点不接地系统的仿真模型，如图1所示，电源采用模块“Three-phase source”， 三相电源电压37kV，频率50Hz，内部Y型链接。输电线路L1～L4，均采用“PI Section Line”模型，线路的长度分别为1km、200km、120km、165km，线路其他参数：

正序电阻，

正序感抗，

正序容抗，

负序电阻，

负序感抗，

负序容抗。

负荷Load1、Load2、Load3、Load4均采用“Three-phase Series RLC Load"模块，有功负荷分别为3MW、0.5MW、6MW，2MW负荷其他参数：线电压37kV，频率50Hz。

选择在第1条线路出线的1km（即L1与L2之间）处发生C相接地（接地电阻忽略不计）。

根据以上设置的参数，经过计算，系统在第1条线路出线的1km处（L1与L2之间）发生C相金属性接地时各线路始端的零序电流有效值为：

同理可得

，

接地点的电流为

1.2 中性点经消弧线圈接地系统的仿真与理论分析

在图1的基础上，在电源的中性点上接入一个电感线圈，其他参数不变。（如图2）

要使接地点的电流近似为0（即完全补偿），应满足

式中，L为消弧线圈的电感；为系统三相对地电容。

可求得

要实现完全补偿应有

完全补偿和欠补偿都可能出现串联谐振过电压的问题，实际工程应用中常采用过补偿方式并且过补偿度一般为10%，则消弧线圈的电感应为

2 仿真结果分析

仿真时间设置为0.5s，选择0de15s算法，利用Powergui模块设置采样时间为，系统在0.1s时发生C相接地（接地电阻不计）。

2.1 不接地系统的仿真结果及理论分析

系统在0.1s时发生C相接地，C相电压为零，AC、BC相间电压升高倍，仍然保持对称，所以对负荷并没有影响。各电气量的变化情况如图3所示

由图3可知，各线路始端零序电流以及故障点接地电流的有效值为

，

，

，

与理论计算值大致相等。

从图3可以看出，在中性点不接地方式下，非故障线路上的零序电压滞后零序电流90°；故障线路上的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之总和，且滞后零序电压90°；由此可以得出故障线路和非故障线路上的零序电流方向相反，与理论分析相一致，如图4所示。

2.2 经消弧线圈接地系统的仿真结果及理论分析

从图可知，当单相接地故障的暂态过程结束后，故障点的接地电流的有效值在9.3A左右，远小于中性点不接地系统的接地电流，因此补偿效果十分明显。

由图6可知，非故障线路上的零序电流仍是其电容电流，方向由母线流向线路，滞后于零序电压90°，这与中性点不接地系统是相同的。（如图5）

但是在这种情况下故障线路上的零序电流远大于其电容电流，方向也由母线流向线路。因此，无法根据零序电流方向的不同来判断故障线路。

3 保护措施

3.1 零序电压保护

在小接地电流系统中出现单相接地故障时，同一电压等级母线上将出现很大的零序电压，根据此特点，一般在母线上装设单相接地的监视装置，其原理接线如图7所示。

3.2 零序电流保护

当某一条线路上发生故障时，非故障线路和故障线路上的零序电流相差很大，而非故障线路上的零序电流仅为其电容电流，远小于故障线路上的零序电流，零序电流保护正是基于此差异来保证动作的选择性，保护装置的动作整定值为：

其中每相线路对地电容。

3.3 零序功率方向保护

中性点不接地系统中故障线路与非故障线路零序电流的方向相反，零序功率的流向也相反，而零序功率方向保护就是基于此特点来实现对线路的选择性保护。

4 结语

由以上可知，利用MATLAB软件对中性点非直接接地系统的单相接地故障进行建模和仿真，能够快速而准确地反映出故障线路和非故障线路上电压、电流、零序电压和零序电流的变化情况，并根据它们之间的差异提出相应的保护方案。

参考文献

[1]吴天明，赵新立，刘建存.MATLAB电力系统设计与分析[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]张保会，伊项根.电力系统继电保护：第二版[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京：水利电力出版社，1992.

[4]牟龙华.零序电流有功分量方向接地选线保护原理[J].电网技术，1990，23（9）：60-62.

[5]闫静，金黎，张志成，等.小电流接地选线系统的设计与实现[J].高电压技术，2003，29（12）：12-14.

[6]惠君伟.小接地电流系统单相接地故障的检测[J].西北电力技术，2004，32（2）：25-28.

[7]苏战涛，吕艳萍.小接地电流系统单相接地故障选线研究的新发展[A].全国高等学校电力系统及其自动化专业第十九届学术年会论文集[C].848-851.

接地材料 第6篇

从人身安全以及电力系统中电力设备的良好运行来说,均要求电力系统的发电厂、变电站及高压输电线路拥有良好的接地。近年来,许多发电厂、变电站、高压输电线路都曾出现过雷电绕击、反击、线路跳闸等事故,特别是一些运行多年或者经过高土壤电阻率地区的输电线路更是频频发生事故[1,2,3,4]。其主要原因是接地电阻过大,接地网腐蚀问题严重以及抗冲击能力不强所引起的。中华人民共和国电力行业标准DL/T 621—1997要求发电厂、变电站电气装置的接地电阻一般情况下应符合:R≤2 000/I,I是流经接地装置的入地电流[5,6]。但是有些变电站受地理条件的限制,不得不建在高土壤电阻率地区,而且接地网敷设范围受到很大的限制,导致这些变电站的接地电阻偏高,只靠单纯的金属接地体无法满足现行标准要求。为此,综合考虑接地材料腐蚀、运输及施工困难、与土壤贴合度不高、易偷盗及人为外力破坏等问题,目前相关团队发明了一种新型的接地材料——柔性石墨复合接地材料[7,8,9],用于取代输电线路杆塔及发、变电站地网中常用的金属接地材料。近年来,该项材料在输电线路防雷接地工程当中也得到了国内外相关专家的认同。参考文献[10-11]详细讲解对比了该柔性石墨接地材料在工程应用中的优势,以及带来的经费节支;参考文献[12-13]主要介绍了柔性石墨接地材料在工程实际应用中的施工方案和技术;参考文献[14-15]主要介绍了该接地材料在某输电线路杆塔接地网当中的应用,并提出了相对应的优化方案。

上述研究肯定了柔性石墨接地材料在工程应用当中的实际价值和意义,但仅仅停留在施工经验、理论计算的基础上,对于柔性石墨接地材料本身的属性及稳定性的研究实验数据还很缺乏,因此,在工程应用当中还存在一定的盲目性。基于以上目的,本文借助某特高压交流实验基地接地实验室,利用60 k V/10 k A冲击电流发生器以及工频电源完成了对不同型号规格的柔性石墨材料试品的冲击和工频耐受实验,同时还做了形状大小与柔性石墨均一致的钢材和固体石墨,同样对其施加相应的冲击电流及工频电流,与之形成对比,通过分析实验数据结果,得出该柔性石墨复合接地材料的稳定特性规律。

1 接地材料耐受试验方案

1.1 冲击耐受

1.1.1 试验原理

柔性石墨接地材料冲击耐受模拟试验,其原理接线图如图1所示。其中SP为试品,试验中220 V交流电源通过升压、整流对充电电容C进行充电,电容组的充电额定电压最高可达60 k V,电流最高可达10 k A。当充电电压达到预设值后,点火球隙的下半球在强气压驱动下快速向上运动实现击穿放电,从而形成注入试品SP的冲击大电流。本试验还通过将试品串联调波电阻RT和调波电感RL来进行调频,最后输出模拟雷电流8/20μs的标准波形。

1.1.2 试验方案

为比较柔性石墨接地材料直径大小及长度在冲击电流耐受试验过程中稳定性变化情况,本试验选取2组试品作为试验研究对象,其中第一组选取6根材料组成及直径一样(30 mm),而长度分别为0.7、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0 m的试品;第二组选取6根材料组成及长度相同(1.0 m),但是直径分别为20、25、30、35、40、45 mm的试品。冲击试验前,利用直流电阻速测仪分别测出每个试品的直流电阻。然后将这2组试品分别串联之后接在冲击电流发生器的输出端,同时在试品一端串联连接相应阻值的电阻和对应系数的电感线圈,置于空气中绝缘悬空,对12个样品分别施加8/20μs、5 k A的冲击电流波形。试验波形和测量系统应满足GB/T 16927.1和GB/T 16927.2的要求。冲击次数10次,每两次间隔30 min以保证接地体完全散热。在做完柔性石墨接地材料第一组及第二组试验之后,选取适当长度大小的圆钢及固体石墨进行对比试验。典型冲击电流波形如图2所示(波形时间7.69/21.63μs,电流峰值1.539 k A)。试验完成后利用直流电阻测试仪测量其直流电阻。

1.2 工频耐受

1.2.1 试验原理

图3为工频耐受试验原理图,SP为柔性石墨接地材料试品,试验利用JDR-50工频实验电源,该电源发生器有15 A和20 A两个输出端口,本试验选择20 A挡,此工频大电流发生器为便携集成式,连接220 V交流电源通过整流旋钮瞬间升到20 A。

1.2.2 试验方案

将做完冲击耐受试验的2组试品放置至少2 h之后,目的是为了让其充分恢复冲击耐受之前的电阻特性,接着依次来对这12个试品施加20 A的工频大电流,同样也是对每个试品分别施加20 A工频电流10次,每次持续10 s,每两次间隔30 min以保证接地体完全散热。试验完成后测量其直流电阻。柔性石墨接地体试品参数如表1所示。

2 试验结果及分析

2.1 接地材料的直流电阻

本试验环节所使用的仪器为直流电阻测试仪。该仪器采用高性能单片机控制,操作简单,携带方便,测试速度快,精度高,复测性好,抗干扰能力强,能自动完成稳流判断、数据采集处理和阻值显示,可以方便地完成材料设备直流电阻的测量。

在冲击试验以及工频试验前,分别对试品逐一进行直流电阻测量,并分别做好记录。紧接着在做完冲击和耐受试验30 min之后,再一次对试品进行直流电阻测量,并对比前后两次测量的结果。

2.2 不同长度柔性接地材料的稳定性比较

为了验证柔性复合接地材料长度对其稳定性的影响,本试验设置6组直径和材料均相同而长度不同的试品,分别编号为A1、B1、C1、D1、E1、F1,直径均为30 mm,长度大小对应700、900、1 000、1 200、1 500、2 000 mm,试验之前分别对每一段试品进行直流电阻的测量,紧接着按规定进行冲击耐受和工频耐受试验,所得数据如图4所示。由图可以看出,随着柔性石墨接地材料长度的增加,其直流电阻相应的也跟着增加,当材料在承受冲击耐受以及工频耐受之后,直流电阻均相应的有所减少,但幅度不是很大。并且,可以得出冲击耐受作用后直流电阻变化的幅度比工频耐受大,而试品的长度对柔性石墨接地材料的直流电阻影响很小。

2.3 不同直径柔性接地材料的稳定性比较

为论证柔性石墨接地材料直径对其稳定性的影响,特选取6段长度和材料组成均相同而直径不同的接地材料,分别编号为A2、B2、C2、D2、E2、F2,长度为1 000 mm,而直径大小对应为15、20、25、30、35、40 mm,同样在耐受试验前和耐受试验后对其直流电阻进行测量,图5为不同直径柔性接地材料在冲击耐受及工频耐受情况下的变化情况。

图5中柔性石墨接地材料具有相同的长度及材料组成,不同的截面积。由表1可知:

式中SA2、SB2、SC2、SD2、SE2、SF2分别为柔性石墨接地材料的截面积,在10 k A冲击电流耐受之后,其直流电阻的比值为:

在20 A工频电流耐受试验后,其直流电阻的比值为:

比较上面公式可看出,柔性石墨接地材料的稳定性受截面积影响较大,随着截面积的增加,冲击耐受前后直流电阻值都在不同幅度的减少,当直径增加到25~30 mm之间时,其直流电阻在耐受前后变化基本趋于平缓。主要原因是随着材料截面积的增加,接地材料经受击穿的可能性也随之减少。

2.4 不同材料的接地模块稳定性比较

为了比较不同接地材料的接地模块稳定性分析,实验中选取大小和截面均相同的三段试品,分别为柔性石墨、圆钢、固体石墨,尺寸均为φ30×1 200 mm,为验证比较试品在经受不同大小冲击电流耐受之后的稳定性,绘制了如图6所示的曲线。

从图6绘制的曲线图中可以看出,当电流耐受等级在2 k A左右的时候,柔性石墨、圆钢以及固体石墨直流电阻值均有所变化,其中圆钢的直流电阻值变化比较明显,而柔性石墨和固体石墨变化都比较小。当电流等级升到7 k A的时候,固体石墨以及圆钢的直流电阻值均有所变化,尤其固体石墨电阻值跳跃幅度比较大,到电流升到10 k A的时候,圆钢直流电阻值继续增加,而此时固体石墨直流电阻值几乎接近0,观察发现此时固体石墨接地材料在强电流作用下已被击穿。而在整个冲击电流耐受过程当中,表现最为稳定的当属柔性石墨接地材料,其直流电阻值几乎没有发生大幅度的变化,其主要原因是本身散流效果好,内部特殊结构避免了趋肤效应的形成。由以上实验数据分析可知,柔性石墨接地材料的稳定性非常的可靠。

3 结语

通过具体实验数据分析比较,研究了不同截面、长度、材料的耐受性能,最后得出以下结论:(1)在耐受实验过程当中,冲击所产生的破坏作用远远比工频耐受强。(2)通过比较不同长度及不同截面的柔性石墨接地材料的稳定性,最后发现,当截面一致时,柔性石墨试品的长度对其耐受能力的影响很小;而当长度在1 000 mm时,对不同截面的柔性石墨试品施加冲击耐受及工频耐受的时候,截面的大小对耐受能力影响比较明显,当截面直径增加到25~30 mm区间时,其耐受稳定性也趋于稳定。(3)比较了三种不同形式的接地材料,对其施加不同等级的耐受电流,观察曲线数据得出柔性石墨接地材料的稳定性强于圆钢及固体石墨的稳定性。

摘要：介绍了新型柔性石墨复合接地材料的组成及降阻原理,利用冲击及工频电流实验平台,在不同电流大小情况下分别对不同直径、不同长度、不同材料组成的接地体进行冲击和工频电流耐受实验。观察耐受前和耐受后各柔性石墨复合接地材料直流电阻的变化情况,实验数据分析表明,施加不同冲击及耐受电流时,相同长度以及材料组成相同的柔性石墨复合接地体,其直径大小对电阻的变化影响较大,随着柔性石墨复合接地体直径的增加,其电阻的变化特性逐渐趋于稳定,且柔性石墨复合接地材料的稳定性均强于圆钢以及固体石墨的稳定性。

110kV变电站接地网新材料应用 第7篇

该站实测土壤电阻率为110Ωm, 季节系数取1.4, 计算采用的电阻率为1101.4=154 (Ωm) , 工频接地电阻计算值为0.928Ω, 必须采取降阻措施。一般常见的降低接地电阻的方法有增加地网的埋设深度、利用深孔爆破接地技术、自然接地体、局部换土、采用降阻剂、深井接地、扩大接地面积和电解离子接地等等, 根据本站的具体情况, 进行了局部换土加降阻剂方案和电解离子接地的多方案比较, 最终选用了电解离子接地系统。

2 方案情况

方案综合考虑地网的使用年限、地网材料、接地电阻、地质情况、湿度温度等自然因素的影响:变电站使用95mm2铜镀钢绞线制成88米的网格地网;在水平接地网外围四个圆角处, 安装四组离子接地棒, 每组接地棒深度为9m, 由3根长度为3.05m的铜镀钢离子接地棒组成。同时, 在地网内部与重要设备周围打入一组直径为14.2mm, 深度为2.44m的铜镀钢接地棒, 以加强散流, 稳定接地电阻, 共计50组。

艾力高ERITECH离子接地棒是通过电极自身的释放孔吸收空气中的水分, 然后与自然的电解盐等晶体物发生化学反应形成电解离子, 通过小孔释放到周围的土壤中去。这样一来可以不断的改善周围土壤电阻率, 并增加周围土壤的导电性, 从而降低接地电阻;另一方面, 通过向周围不断渗透得像毛细血管装的电解质网络可大大增加离子接地极的等效直径和等效长度, 而降低接地电阻。在安装时, 配合使用艾力高接地增强材料, 确保低接地电阻性能;独特的观测井设置及紫铜外观可确保40年以上的服务寿命等特点。

铜镀钢材料和传统镀锌钢材相比较有以下优点:

1) 导电率较高。以铜的导电率为100%的话, 铜镀钢材料的导电率为30%～40%, 而镀锌钢的导电率只有10.8%。铜镀钢材料是镀锌钢导电率的3～4倍。

2) 耐腐蚀性能强。接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式, 在多数情况下, 这两种腐蚀同时存在。铜的表面会产生附着性极强的氧化物 (铜绿) , 能够对内部的铜起很好的保护作用, 阻断腐蚀的形成。调查表明, 镀锌钢接地体的寿命仅为7-13年, 而ERICO铜镀钢接地棒有效寿命达到40年以上。

3) 热稳定性好。同等热稳定条件时, 钢接地体所需的截面积为铜材的3倍, 是30%铜镀钢材料的2.5倍, 是40%铜镀钢材料的2.8倍。原设计考虑防腐和热稳定性要求, 水平接地材料采用606的镀锌扁钢, 垂直接地材料采用505的镀锌角钢接地体, 通过计算, 该站采用直径14.2mm的铜镀钢接地棒作为垂直接地材料, 用95mm2的铜镀钢绞线作为水平接地材料, 节省了大量钢材。

采用直径14.2mm的铜镀钢接地棒还有一个好处, 那就是施工简单。原来使用505角钢遇到岩石时, 需要用凿岩机打出直径80mm以上的深孔, 而现在只需打出直径30mm的孔即可, 每班钻孔数量提高3倍以上, 大大提高了功效, 缩短了施工周期。铜镀钢接地棒配有专用的冲击头, 在一般土壤情况下, 比角钢容易打入地下。

铜镀钢接地材料的接头连接采用放热焊接工艺, 利用活性较强的铝把氧化铜还原, 整个过程需时很短 (仅数秒) , 反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。铜基放热反应的一般公式是:

3Cu2O+2AlAl2O3+3Cu+热量 (2573°C)

2.1 放热焊接的作业程序

1) 将导线和模具清理干净, 再将模具用喷灯加热以去除水分, 然后把导线放入模具内;

2) 扣紧夹具以固定模具, 把钢片放入模具内;

3) 把焊接剂倒入模具内, 将引燃剂撒在焊接剂及模具边上;

4) 盖上盖子并点火, 待金属凝固后, 将模具打开, 清除熔渣, 便可进行下一个焊接。

2.2 放热焊接的优点

焊接方法简单, 容易掌握;无需外接电源或热源;供焊接用的材料、工具很轻、搬动方便;焊接速度快捷, 节省人工;从焊口的外观上便能鉴定焊接的质量;可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢, 包括不锈钢及高阻加热热源材料。

传统的电弧焊接方所产生的高温电弧破坏接地体接头部位的镀锌层, 导致点腐蚀的出现, 严重影响接地体的寿命的情况。放热焊接连接点为分子结合, 没有接触面, 更没有机械压力, 因此, 不会松弛和腐蚀;而电弧焊接连接不是真正的分子性连接, 焊接处有焊接点对于接地体的导电性能也有影响。

传统镀锌钢材接地装置和新材料铜镀钢接地装置的技术经济比较数据后可知:铜镀钢棒接地系统虽然一次性投入比传统接地系统多些, 但它的寿命长, 性能稳, 免维护的独特性能和优势是传统接地方式无法比拟的。

3 结束语

接地装置是保证变电站电气设备和运行检修人员安全, 经济和稳定运行的重要设施。但目前接地装置在设计、运行、检修等方面还存在如下问题:

1) 设计选材方面, 主要依据电气性能和设计手册, 几乎没有考虑材料的耐蚀性和变电站的土壤特性。

2) 运行方面, 仅重视接地电阻的测量, 忽略对设备接地引线和接地网的腐蚀状况检查和评估。

3) 检修方面, 目前依据《预防性试验规程》, 开挖检查按时间周期进行。与接地网的健康状态几乎没有关系, 与目前大力倡导的状态检修相距甚远。

4) 目前, 国内还没有对接地网健康状况进行整体评价的有效手段。

因此, 接地网采用铜镀钢材料的实践和取得的成果, 对今后输变电工程建设是有积极指导意义的。

参考文献

[1]郑敏聪, 陈自年, 李建华.大型变电站接地装置腐蚀规律及防腐[J].华东电力, 2009, (9) :1463-1466

接地材料 第8篇

为了保证电气设备在正常或事故情况下可靠工作而进行的接地叫工作接地, 如变压器中性点的直接接地或消弧线圈的接地、防雷设备的接地。工作接地的作用如下:

(1) 降低人体的接触电压。在中性点不接地的电网中, 当有一相出现接地故障时, 人体触及其他相所承受的电压等于线电压, 即为相电压的倍。在中性点直接接地的电网中, 当有一相接地故障时, 人体触及其他相所承受的电压接近或等于相电压。

(2) 迅速切断故障设备。在中性点不接地的电网中, 发生单相接地时, 其接地故障电流很小, 保护装置不能迅速动作切断故障设备电源, 故障将长期持续下去, 是很危险的。在中性点直接接地的电网中, 单相接地故障电流很大, 能使保护装置迅速动作, 切断故障设备电源。

(3) 降低电气设备和线路的绝缘设计要求。在中性点直接接地电网中, 当发生单相接地时, 其他两相对地电压不会升高, 因此, 电气设备和电力线路的绝缘水平只需按相电压考虑即可。而中性点不接地的电网中, 其电气设备和电力线路的绝缘设计水平要高, 要按相电压的倍来考虑。因而采用工作接地, 就可以节约投资和降低建设费用。

(4) 避免过电压。当发生单相接地故障时, 可以消除接地点电弧, 避免系统出现过电压。

(5) 泄放雷电流。防雷设备的接地是为了对地泄放雷电流, 避免大气过电压对电气设备的损坏。

(6) 消除静电荷。为了防止产生或聚集静电荷, 而对设备、管道、容器等进行接地。

2 保护接地

当电气设备的绝缘损坏时, 就有可能使其金属外壳带电, 为了防止设备故障时其外壳电压危及人身安全, 将和金属外壳连接的保护线与接地体相连接而进行接地, 叫保护接地。

保护接地的作用就是为了防止电气设备外露可导电部分一旦带电危及人身安全。所以, 保护接地接地电阻不宜超过4Ω。

3 重复接地

在农村电网TN―C系统中, 各出线回路的保护中性线, 其首端、分支点及沿线每1 km处和接户线处做保护接地;与高压线路同杆架设的TN―C系统中的保护中性线, 在共敷段的首末端做保护接地。这种除在电源中性点处接地外, 还在保护中性线上进行的一处或多处接地, 称为重复接地。

重复接地的作用:一是当设备发生短路时, 可以降低保护中性线的对地电压;二是当发生中性线断线时, 可以继续使中性线保持接地状态, 减轻触电伤害。如果不进行重复接地, 则在中性线发生断线并有一相碰壳时, 接在断线后面的所有设备外壳都呈现接近相电压的对地电压, 这是十分危险的。因此, 中性线断线的故障应尽量避免。施工时, 丝毫不能放松对中性线敷设质量的检查。运行中同样不能忽视对中性线情况的检查。同理, 在三相四线制系统的中性线上, 绝不允许装设单独的开关装置或熔断器。

接地材料 第9篇

在我国配电网中, 采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式居多, 都属于小电流接地系统。该系统具有发生单相接地时故障电流小的优点, 同时系统线电压基本不变, 不影响对负荷连续供电, 仍可继续运行2个小时。但实际运行中可能由于过电压引发电力电缆爆炸、PT保险熔断甚至烧坏、母线短路等事故, 因此, 迅速确定系统接地点消除单相接地故障对系统的安全运行有着十分重要的意义。传统方法是逐条出线拉路法, 但随着工业的飞速发展, 对一些供电要求很高的用电客户来说, 这种方法的弊病是显而易见的, 尤其是对那些负荷较重的配网线路, 这种方法已不满足安全稳定供电的要求。传统选线装置利用故障时电气量为判别依据, 选出一条或几条线路供调度参考, 但准确率低。微机综合自动化系统较传统拉路法和基于单片机原理的传统选线装置有着不可比拟的硬件优势和对复杂软件程序的处理能力, 如何利用现有的微机综合自动化系统资源来进行准确的选线是一个亟待解决的问题。

2电路模型

中性点不接地系统单相接地故障时如图1, 故障点的零序电压为Ud0= (Uad+Ubd+Ucd) /3=-Ua, 故障零序电流为全系统的容性电流。

其向量图如图2所示:由于架空线路对地有相同的等值电容, 根据向量图, 零序电压及零序电流的特点归纳起来有以下四点:

(1) 发生单相接地故障时 (例如A相) , 故障相的对地电容C0被短接; (2) 非故障线路3I01的大小等于本线路的接地电容电流, 其电容性无功功率的方向为由母线流向线路; (3) 故障线路3I02的大小等于所有非故障线路的3I01之和, 也就是所有非故障线路的接地电容电流之和;其电容性无功功率的方向为由线路流向母线; (4) 若零序电流互感器的极性是以变电所母线流向线路为正方向, 那么非故障线路的零序电流超前零序电压90°, 故障线路的零序电流滞后零序电压90°, 故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流在相位上相差180°。

3传统的选线原理及其局限

3.1判据

3.1.1缘监察装置

绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器, 其一次线圈均接成星形, 附加二次线圈接成开口三角形。接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。系统正常时, 三相电压正常, 三相电压之和为零, 开口三角形的二次线圈电压为零, 绝缘监察继电器不动作。当发生单相接地故障时, 开口三角形的二次端出现零序电压, 电压继电器动作, 发出系统接地故障的预告信号。

3.1.2零序电流

在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时, 非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流。故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和, 也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大得多, 利用这一原则, 可以采用电流元件区分出接地故障线路

3.1.3零序功率

在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时, 非故障线路的零序电流超前零序电压90°, 故障线路的零序电流滞后零序电压90°, 故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。根据这一原则, 可以利用零序方向元件区分出接地故障线路。

3.2传统方法的局限

3.2.1长线路对地电容大, 电容电流大;短线路对地电容小, 电容电流小, 有时保护易误判, 例如短线路发生接地故障, 其零序电流是非故障长线路电容电流之和, 二者的零序电流数值相差不大, 保护装置很难区分。另外系统进行倒闸操作, 运行状况变化, 电容电流分布也变化, 故动作值难以整定。

3.2.2利用故障线路零序电流滞后零序电压90°, 非故障线路零序电流超前零序电压90°作为判据, 但是当测得的零序电流较小 (如故障线路是长线路, 而非故障线路是短线路) , 零序电流复相量模值较小, 相角差就较大, 就象时钟太短, 难以看清位置 (相角) 一样, 易造成误动。此类保护只适用于稳定金属接地, 而接地故障大多是间歇性或瞬时性弧光接地, 难以准确判断。

3.2.3对所有的线路的零序电流大小和方向进行综合比较, 判别出故障线路。基于单片机原理的传统选线装置CPU采样一个点约需100μs, 以一条线路在一个工频同期 (20ms) 内最少得采集16个点计算, 单CPU采集多条线路时, 一个周波内最多只能采集12条线路的数据, 完成数据采集后, CPU进入数据处理、计算、判别, 在此期间CPU无法继续采样工作, 导致大量数据丢失。对于不稳定弧光接地, 不同周波内数据变化较大, 用它们进行比较必然造成判线错误, 故每条线路至少采集2~3个周波的数据, 才能正确判别出故障线路。

4经消弧线圈接地系统的接地选线

随着国民经济的不断发展, 配网规模日渐扩大, 电缆出线日渐增多, 系统对地电容电流急剧增加, 接地弧光不易自动熄灭, 轻易产生间隙弧光过电压, 进而造成相间短路, 使事故扩大。为了防止这种事故, 电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定;3~10kV架空线路构成的系统和所有35kV、66kV电网, 当单相接地故障电流大于10A时, 中性点应装设消弧线圈, 3~10kV电缆线路构成的系统, 当单相接地故障电流大于30A时, 中性点应装设消弧线圈。根据这一规定, 珠海供电局对系统进行改造, 很多变电站的10kV系统采取中性点经消弧线圈接地的运行方式, 但是造成了采用零序电流原理、零序功率方向原理的接地选线装置的选线正确率急剧下降。其原因是中性点经消弧线圈接地系统单相接地时, 电容电流分布的情况与中性点不接地系统不一样了。

4.1原理分析

如图3, 当K2合上时表示系统的第i条出线C相经过大小为Rd的电阻接地 (Rd=0表示金属接地) , K1合上表示系统经过消弧线圈补偿。其等值零序电路如图4

其中Uc为K2合上 (即接地) 前接地点的电压, Uo为接地后系统的零序电压, Ir为接地点残流, ΣIc为系统总电容电流, IL为消弧线圈补偿电流。他们存在如下关系:Ir=IL-ΣIc

如图5所示, 出线m为故障线路, CT1~CTn为各线路出口的零序互感器。I01~I0n为对应出线的零序电流。故障线路的零序电流I0m=ICm+Ir, 由以上两公式可得I0m=IL-ΣIci (i=0~n且i≠m) , 即故障线路的零序电流等于消弧线圈补偿电流再减去所有非故障线路电容电流的和。假设系统没有消弧线圈补偿即IL=0时, 故障线路零序电流为所有非故障线路电容电流之和, 其幅值较大, 相位与非故障线路相反, 故障特征很明显, 对选线而言有积极作用, 缺点是残流较大。假设消弧线圈完全补偿系统电容电流, 即Ir=0, 此时各出线零序电流即为线路本身电容电流, 故障线路零序电流的幅值和相位与非故障线路没有明显区别, 即故障特征不明显。对于消弧线圈过补偿5%~10%, 与完全补偿相比故障线路零序电流仅仅幅值有所增加, 但各出线长短不一, 架空线路和电缆也造成各出线大小不一, 单凭幅值作为判据在电容电流较小的线路发生故障时容易误判。加上互感器采样误差等原因, 使补偿后的小电流接地系统选线更加困难。

4.2针对消弧线圈接地系统的选线判据

4.2.1暂态零序功率法

a) 发生单相接地瞬间 (除了u (t) =0之外) , 暂态电容电流很大, 而经消弧线圈的暂态电感电流很小, 可认为消弧线圈处于开路状态, 所以在同一电网中, 不论中性点绝缘或是经消弧线圈接地, 在相电压接近于最大值时发生故障的瞬间, 其过渡过程是近似相同的。b) 非故障线路暂态零序电流和电压首半波方向相同, 即暂态零序功率由母线流向线路。c) 故障线路暂态零序电流和电压首半波方向相反, 即暂态零序功率由线路流向母线。d) 它既适用于中性点不接地系统, 也适用于中性点经消弧线圈接地系统。

由上述特点可知, 对短线路而言, 其稳态电容电流小, 暂态电容电流大, 该原理比其它各类反映接地稳态量的原理灵敏度高, 对单相接地反应迅速。

4.2.2五次谐波零序功率法

在经消弧线圈接地的电网中, 由于消弧线圈对五次谐波分量呈现的阻抗较基波分量时增大5倍 (XL=5ωL, 而线路容抗则减少5倍XCΣ=1/5ωCΣ, 因此, 消弧线圈已远远不能补偿五次谐波的电容电流。当单相接地时, 故障线路上五次谐波的零序电流基本上等于非故障线路五次谐波电流之和, 而非故障线路上五次谐波的零序电流就是本身的五次谐波电容电流, 两者的相位相反, 在出线较多情况下, 数值也相差很大。总之五次谐波电容电流的分配规律, 与基波电容电流在中性点不接地电网类似, 消弧线圈可认为处于开路状态。零序电流及电压, 先通过五次谐波滤过器, 然后再接入功率方向判别元件, 籍此可进行故障选线。除此以外, 还有首半波原理法、注入信号寻踪法等方法来确定故障线路的方法。

5结束语

中性点不接地或经消弧线圈接地系统单相接地选线, 是一个老问题, 至今还不能做到选线完全准确。变电站无人值班以后, 对选线的要求就更高了。经过技术改造, 珠海电网经消弧线圈接地系统的单相接地故障选线准确率已显著提高。随着经验的积累, 新的选线方法将会得到进一步的充实和提高。

参考文献

[1]杜永忠, 李红霞。基于零序电流有功分量选择接地线路的方法-实用技术第10卷第4期

接地材料 第10篇

我国电力系统中配电网一般都采用中性点不接地的运行方式。但是当系统发生单相接地时，接地相的接地电流是非故障相对地电容电流之和。当接地电流超过10A时，每次电流过零点都会产生的一个暂时性熄弧过程和伴随其后的再度击穿绝缘都会引起电网中的电磁能量的剧烈震荡，使非故障相，系统中性点乃至故障相产生电弧接地过电压，这种过电压可高达4倍或更高。它将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。为了抑制弧光接地过电压，就必须改电网中性点不接地系统为中点经电阻接地或经消弧线圈接地。为系统接地而必须取得中性点时，还有一种最佳办法，那就是是增设YN，yn0型变压器或ZN型接地变压器。

由于一般电网变电所的主变压器都使用Yd的接法或YNynd的联结法，特别是10kV配网系统都无中性点引出。接地变压器的功能是为中性点不接地系统，引出一个中性点。接地变压器的特性是在电网正常运行时有很高的励磁阻抗，绕组中只流过较小的励磁电流或因中性点电压偏移引起的持续电流（此值一般较小）。当系统发生单相接地故障时，接地变压器绕组对正序、负序都呈现高阻抗，而对零序电流则呈低阻抗，这一零序电流经过接地变压器中性点电阻或消弧线圈起到减小电网的接地电流和抑制过电压的发生。为此，该接地变压器的结构就必须采用曲折形的绕组联结法，并在中性线处引出中性点套管，以加装消弧线圈或接地电阻。

接地变压器由6个绕组组成。每一铁芯柱上有2个绕组，然后反极性串联成曲折形的星形绕组。即A1绕组的末端与B2绕组的末端相连。同样，B1绕组末端与C2绕组末端，C1绕组末端与A2绕组末端相连，然后A2，B2，C2的首端相连则形成曲折变压器的中性点O。

如果绕组A，B，C间的电压为10500V，则其相电压符合星形绕组联结法应为。每一绕组的电压就不应为6070/2，因为每相绕组中的两个绕组的夹角是120°，故每个绕组的电压应是3505V。

如果曲折形联结的变压器通过三相平衡负荷，它流通的电流仅是励磁电流，因而它显示出高阻抗作用。而当出现相对中性点的电流时，该绕组会出现极小的阻抗，因为每一铁芯柱上的两个绕组反极性串联，它们在每一铁芯柱上产生的磁通相互抵消，所以系统发生单相接地故障时，变压器对地能产生故障电流。

假设系统A相对地发生故障，其接地电流Ijd通过曲折变的接地阻抗Z，进入曲折变的中性点O。由于该变三绕组通过的电流是流过相等的低阻抗路，故三相绕组流过的I0都相等，也即Ijd=3I0。由于电源为不接地系统，B相和C相的电流I0流进三相D联结的电源侧，再由A相电源侧2I0流出，经过系统的X点，与A相的I0汇合到X点，X点流出的3I0与故障接地成一闭合回路。

从上述分析可知：

1）曲折形联结的变压器对三相平衡负荷呈高阻抗作用，对单相接地故障呈低阻抗作用。

2）系统发生单相接地故障时，接地变压器的中性点电位由零电位升到。接地变压器的中性点与大地相连的阻抗（电阻线电抗）

会产生一个接地电流。

3）系统发生单相接地故障电流流过接地变压器后，在中性点以相同电流流过变压器各相绕组，亦即Ijd=3I0。

4）由于接地变压器的介入，系统成为一个有效的接地系统，发生单相接地后，非故障相保持相对相的水平，非故障相不会产生危及设备的过电压。

对于用于消弧线圈的接地变压器和用于电阻接地变压器，前者应根据电网发生单相接地运行2h这一要求来确定，即允许连续工作2h，后者的工作时间仅以10s来考虑，因而在接地变压器设计上应区别对待，以使接地变压器的设计在安全的基础上，尽量做到用料合理和经济，降低造价。

2典型的现场故障分析

2.1基本原理

以10kV不接地电网为例，为了监视10kV中性点不接地系统每相对地的绝缘情况，需要在10kV母线上加装一套绝缘监视装置。

正常运行时，PT开口三角绕组两端没有电压或有很小的不对称电压，不足以启动电压继电器，PV1、PV2、PV3电压表指示为相电压约为6kV。当一相完全接地（金属性接地）时，例如A相完全接地，显然理论上A相的电位即变为地电位，另外两相即B相和C相的对地电位升高为线电压，此时PV1电压表指示为零，PV2，PV3電压表指示为线电压，即10kV左右。PT开口三角绕组两端出现100V电压，启动电压继电器，发出接地警报。

当A相经高阻或电弧接地（不完全接地）时，则PV1电压表指示低少相电压，PV2、PV3电压表指示高于相电压，但达不到线电压，即所谓接相电压降低，正常相电压升高，PT开口三角绕组两端出现不到100V的电压，当达到电压继电器的启动值时，也发出接地信号。

除相对地接有PV1、PV2、PV3电压表外，在相间还接有PV4、PV5、PV6电压表。当A相高压熔丝熔断时，由于磁路系统互相连通，二次a相能感应到一些电压，PV1读数小于正常相电压，但不为零，其余两相PV2、PV3读数正常。因断相造成三相电压不平衡，开口三角形两端会产生零序电压，显然开口电压理论值为单相接地时的二分之一，约为33V，电压继电器动作，发出接地信号。

当A相低压熔丝熔断时，二次a相无感应电压，按说PV1应无电压，但由于电压表PV4的一端与b相相连通，结果使电压表PV4、PV1形成一串联回路，它们所指示的电压大小，正比于电压表内阻大小，即内阻大的指示电压高，内阻小的指示电压低，其余两相指示正常，10kV系统无接地信号。

2.2现场故障分析

1）2008年，某站110kV＃2PT二次开关跳闸，退出110kV母联100A、100B的母联自投。经检查发现该PT的测量组二次保险丝熔断，更换保险丝后正常。投回110kV母联100A、100B的母联自投。

2）2008年6月26日，一变压站10kV母线C相电压3.5kV，A、B相6.2kV，检查发现PT高压保险丝熔断，停电并更换保险丝后恢复正常。

3）2009年3月20日，上元岗站52APT高压保险丝烧断；退出F12、14、15、19、20低周装置，退出母联500自投，将52APT转检修，更换保险丝后，52APT送电正常，上元岗站恢复原方式。

以上几个例子都属于PT故障引起的，既有高压侧保险丝熔断，也有二次侧保险丝熔断的。以2为例，由于A、B两相电压均正常，只有C相电压低于相电压（不是为0），且母线没有接地指示，故由上面表格可以分析出原因：PT二次熔丝熔断。

运行人员应牢牢掌握单相接地、PT熔丝熔断及两者共存时的故障特征，问清楚，想明白，不疏忽任何一个细小环节，这样才能对各种故障引起的电压不平衡现象进行正确判断和分析，及时处理，确保设备安全运行。

3结束语