防雷接地改造范文

防雷接地改造范文（精选9篇）

防雷接地改造 第1篇

关键词：飞机库,防雷接地系统,接地网,避雷带

在现代防雷科技发展中, 频频遭到雷害的是航天部门, 它是尖端科技最集中的部门并且雷害的损失严重。而以大规模现代化研究为基础, 研究人员提出的一整套综合的防雷工程技术措施, 基本上可以达到航天飞行和发射场的避雷安全。目前, 除了航天部门以外, 我国其他各行各业对雷电的认识多数还停留在20世纪50年代~60年代以前的状态环节[1]。同样, 作为民航飞机场内附属的建筑物如机库的防雷往往也被忽视了。所谓机库, 就是对飞机进行维护检修的建筑物。

1某航空公司飞机库防雷接地系统技术改造实例

该机库位于长沙市黄花机场机坪内, 为1层框架结构, 屋顶为网架结构, 该建筑建于1990年, 建筑面积约3 775 m2。该机库建筑总长度为65.31 m, 总宽度为57.16 m, 建筑总高度为25.365 m。

通过对现场的勘查, 同时比对原有的部分建筑物设计施工图, 针对机库的防雷工程设施以及存在的问题进行了分析, 并对该机库的防雷接地工程进行了综合技术改造和加固。

2接闪带、引下线的改造设计

2.1避雷带和引下线的布置

该机库是80年代末期建筑, 在2008年1月期间, 更由于遭受特大冰雪自然灾害, 防雷接地系统本身已不能达到目前规范要求。机库存在的问题主要表现在:屋顶的接闪带由于冰雪的影响已经滑移, 遭到严重破坏;建筑物内没有形成完整的接地网。另外, 在航空技术监管部门的检测中发现, 机库共用接地电阻值超过4Ω, 远远大于规范要求的1Ω, 因此也下达了整改通知。

该工程按第二类防雷建筑物外部防雷措施设防, 将原有破损的接闪带进行拆除, 采用在整个屋面敷设不大于10 m×10 m或12 m×8 m的接闪网格, 同时增设明敷引下线。其具体改造方法如下[2]:

1) 接闪带材料选用ф12镀锌圆钢, 每隔1 m~1.5 m设置1个支撑点, 支撑点高150 mm, 用素水泥固定。拐弯半径为圆钢直径的10倍, 120 mm。搭接长度为100 mm。

2) 引下线沿机库屋顶四周均匀对称布置, 不少于2根, 材料为ф10热镀锌圆钢, 其间距沿周长计算不大于18 m。由于该工程属于改造项目, 原建筑是否利用建筑物四周原有的钢柱或柱子钢筋作为引下线已无从考证, 因此, 按周长18 m间距要求沿外墙增设明敷引下线, 且在各引下线距地面0.3 m~1.8 m之间装设断接卡, 并作测试点。

3) 在每根引下线上距地面不低于0.3 m处设接地体连接板和断接卡, 断接卡的上端与连接板或钢柱焊接, 连接板处设置有明显标志。

4) 在易受机械损坏和防人身接触的地方, 地面上1.7 m至地面下0.3 m的一段接地线采取暗敷或镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管等保护设施。

5) 防雷装置采用焊接, 焊接长度满足圆钢双面焊6d, 扁钢2b;每根引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。

2.2人工接地网设计与接地电阻计算

由于该工程是改建项目且年代比较久远, 其地基结构采用何种方式又不明确, 接地网无法像新建工程那样利用结构基础内钢筋网作自然接地体, 只能采取在建筑物附近敷设人工接地体的方式。另外, 在进行防雷接地改造时, 建设方也将在机库南面共墙新建一处耳房以满足办公场所的需求。因此, 决定将人工接地网在共用耳房地基结构基础上进行设计, 实现新地网与原机库地网的可靠连通。

接地网的设计如下:通常, 接地电阻是防雷、防静电接地装置, 以及电力线路、电力设备、通讯设施等正常运行和安全防护的重要指标, 也是验证接地网系统是否合格主要以接地电阻值为衡量标准[3]。人工接地体的方式有多种可以选择, 如何选择最佳方式, 这就需要对接地电阻进行计算。耳房地处位置的土壤电阻率较高, 约为1 000Ω·m。

接地型式为TN-S系统。接地网为混合接地型, 要求共用接地电阻不大于1Ω。

接地电阻计算方法如下:

1) 使用50×50×2000热镀锌角钢做垂直接地体, 其工频接地电阻计算公式如下:

其中, ρ为土壤电阻率, 取1 000Ω·m;L为垂直接地体长度, 取2 m;d为接地体直径 (角钢为边宽) , 取0.05 m。

计算结果:单个垂直接地体接地电阻:Rc=418Ω, 按垂直接地体间隔距离为5 m计算, 需设置61根, 则Rc=418/61=6.85Ω。

2) 使用4×40的热镀锌扁钢做水平接地体, 其工频接地电阻计算公式为:

计算结果:Rs=14.5Ω。

3) 使用接地模块做接地体, 其工频接地电阻计算公式如下:

其中, ρ为土壤电阻率, 取1 000Ω·m;a, b分别为模块的长和宽, 取a=0.2 m, b=0.8 m;M0为模块的调整系数, 取0.5。

计算结果:Rm=85Ω, 按间隔距离为5 m, 使用74个模块作为接地体时计算, Rm=85/74=1.15Ω。

4) 结论。接地网的接地体由水平接地体、垂直接地体构成。使用50×50×2 000热镀锌角钢做垂直接地体, 同时增加使用接地模块时, 由水平接地体、垂直接地体、接地模块构成的整个地网的工频接地电阻:

经计算, R=0.922Ω<1Ω, 地网符合要求。

以上所有计算结果都是在土壤电阻率ρ=1 000Ω·m时得出, 土壤电阻率会因天气、土壤中所含的水分及土壤成分的变化而增加, 随着气候等条件的变化, 接地电阻很可能会大于1Ω。

为此, 采取使用降阻剂来有效降低地网的接地电阻, 使其可靠的达到1Ω以下。用长效降阻剂包裹水平接地体, 水平接地体用量为15 kg/m, 可使其接地电阻达到一个较低的水平。

水平接地体:

其中, K为降阻剂的降阻系数, 取K=0.6。

计算结果:Rs=8.7Ω。

经计算, R=0.88Ω<1Ω, 地网符合要求。

水平接地体的接地沟尺寸如图1所示。

5) 人工接地网的制作方法如下。

在新建耳房64.7地×20 m的地基范围内新建地网, 地网为环形, 每隔约20 m与耳房的主钢筋连接一次, 连接材料为40×4的热镀锌扁钢。地网还需与机库原有的地网连接, 间距为10 m, 不少于两处[4]。

a.在耳房的地基范围内挖“#”形地沟, 深1 m;垂直接地体直接打入地沟内, 其间距不小于其长度的2倍并均匀布置;垂直接地体坑内、水平接地体沟内用低电阻率土壤回填并分层夯实。

b.在沟内敷设垂直接地体的水平接地体, 垂直接地体间距6 m, 水平接地体埋深1 m。垂直接地体与水平接地体采用焊接的方式连接。

c.在沟内埋设高效接地模块, 埋深1 m, 与水平接地体焊接;所有焊接处需做防锈处理。

d.埋于土壤中的人工垂直接地体采用镀锌角钢, 规格为50×50×5×2 000;埋于土壤中的人工水平接地体宜采用镀锌扁钢, 规格为40×4 mm;人工接地体在土壤中的埋设深度不小于0.7 m;埋在土壤中的接地装置, 其连接应采用焊接, 并在焊接处作防腐处理。

e.长效降阻剂包括水平接地体和垂直接地体, 水平接地体用量为15 kg/m, 垂直接地体用量为25 kg/m, 以达到降低地网接地电阻的目的。

6) 新地网与原机库地网每隔10 m左右连接一次, 材料为40×4 mm的热镀锌扁钢。

2.3等电位联结

机库内北面放置有低压配电柜、飞机检修所用的仪表设备以及时常需要停放检修的飞机, 而新建耳房主要以办公功能为主。为保证机库内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压, 使整个建筑物的地面、各金属管线、墙板、用电设备等同处于一个电位, 采用总等电位联结, 弱电接地共用防雷接地装置, 重要设备处均作局部等电位联结[5]。在机库适当位置设置了三处与防雷装置相连的等电位联结箱, 和一处总等电位联结端子箱, 将埋地敷设的40×4 mm镀锌扁钢作室内等电位连接线。另外, 外墙金属爬梯、室内屋面钢架结构和所有正常不带电的金属设备及管道均应与接地线连接, 进入室内管道在进户时均应与接地装置连接。

3结语

综合以上对原有防雷接地系统的技术改造后, 消除了老建筑可能遭雷击的安全隐患, 同时也较全面地完善了内部防雷系统, 其接地网的共用接地电阻的测试值符合不大于1Ω的规范要求;另外, 能有效地保护机库内维修工作人员的人身安全, 对建筑物内的设备及检修飞机同样起到重要的保护作用。

参考文献

[1]虞浩.现代防雷技术基础[M].第2版.北京:清华大学出版社, 2005:1-25.

[2]GB 50057—2010, 建筑物防雷设计规范[S].

[3]马宏达.防雷接地电阻的测量与实践[J].建筑电气, 1996 (4) :26-27.

[4]王家兴.综合防雷系统的技术改造[J].中国有线电视, 2006 (19/20) :27-28.

岸边集装箱起重机防雷改造 第2篇

1 岸桥发生雷击事故原因

根据雷电发生原理，物体最高点或者含大量金属物质或电阻率较小的土壤及土壤突变地带（如水陆交接区域）较易遭受雷击。形成于海上的雷云积聚着大量同一极性电荷，除与天空中积聚相反极性电荷的雷云发生放电外，一般不与海平面发生放电，因为海水是动态的，无法积聚相反极性电荷。当海上的雷云向码头岸边聚集时，岸边地面很快积聚大量与雷云所带电荷极性相反的电荷，加之海岸边土壤带有盐分，导电能力较强，导致码头岸边成为雷击事故多发地。岸桥位于沿海码头，与陆地电气连接复杂，加之其结构高大而形成雷电接闪器，面临较大雷击风险。

雷击途径包括直接雷击、感应雷击和地电位反击。雷击常常伴随大量电能量的释放，在放电的同时，雷击点四周产生雷击电磁场，通电的岸桥小车拖令电缆、吊具电缆等产生感应电压，当感应电压达到一定水平时击穿电子元器件，造成电子元器件损坏。

从上述南方某码头被雷击损坏的岸桥吊具通信板来看，损坏的器件及线路没有明显的烧焦和击穿痕迹，这说明雷击电压不大，符合感应雷击的特点。由于岸桥已经配备直击雷防护设备，本文主要介绍岸桥吊具感应雷击电磁脉冲防护措施。

2 岸桥防雷改造措施

2.1 岸桥防雷器介绍

岸桥防雷器分为电源防雷器和信号防雷器。电源防雷器外形和模块内部结构分别如图1和图2所示。电源防雷器一般利用电涌保护器和接地装置将雷电流泄放入地；信号防雷器一般采用电涌保护器及接地手段控制防雷区间及设备各部分之间的电压差，使设备各部分之间的电位基本相等。电源防雷器一般采用大通流容量的氧化锌阀片来泄放电流；信号防雷器一般利用瞬态二极管和坚硬的弹簧卡片实现信号地与电源地共地等电位连接。

图1 岸桥电源第一级防雷器外形

图2 岸桥电源防雷器模块内部结构

电源防雷器共有3层防护体系：第一层防护体系为二级的纵向和横向保护，即相线与地和零线与地的纵向保护以及相线与零线之间的横向保护；第二层防护体系为可自动恢复正温度系数热敏电阻保险丝，其在受电涌冲击时暂时断开以保护设备，当电压恢复正常时自动恢复通路；第三层防护体系为电源防雷器独有的自毁性线路，当电涌冲击超过一定范围时线路立即断开，使设备多一层保护。

岸桥防雷器具有以下特点：（1）视窗指示工作状态和故障状态；（2）由底座和插入式模块组成；（3）具有良好的耐振动性和耐冲击性；（4）配备监控端口，可实现远程监控；（5）拥有失效脱离装置等；（6）对电涌和雷击的反应速度非常快，动作时间小于；（7）对电源的谐波和毛刺具有滤波等功能。

2.2 岸桥防雷器加装步骤

（1）电气房通过拖令电缆供给司机室220～电源，采用IT方式供电系统；在司机室主控制箱安装最大雷电冲击电流达的复合型电涌保护器作为电源系统的第一级保护，以保护司机室和吊具。

（2）司机室供给吊具控制电源端安装最大放电电流达的第二级电涌保护器。

（3）在司机室吊具控制箱内2条控制器局域网络通信总线端安装雷电冲击电流为的信号电涌保护器。

（4）在吊具控制电源端安装最大放电电流为的第二级电涌保护器。

（5）在吊具控制电源降为后，在电源端安装最大放电电流为的第二级电涌保护器。

（6）在吊具上吊具控制箱内2条控制器局域网络通信总线端安装雷电冲击电流为的信号电涌保护器。

2.3 岸桥防雷器安装和维护注意事项

（1）防雷器应尽量安装于原配电箱内部，安装位置应尽量靠近被保护设备，以增强保护效果。

（2）每一级电源防雷器相线、中性线、地线的连接导线型号规格有严格限制，必须按照相关标准来安装。

（3）为防止防雷器在使用过程中松动，在外部导线连接完毕后，应重新紧固防雷器螺丝，并重新压紧插拔式模块，然后合闸送电启动防雷器。

（4）在安装电源防雷器时，应根据现场实际情况取用最短连接电线，以保证防雷效果。原则上相线和中性线应短于，接地线也应根据实际情况尽量缩短长度。

（5）信号防雷器的接地线应与设备电源防雷地线共地，不宜单独取地。

（6）除在每年雷雨季节前后对电源防雷器进行检测外，平时还须定期检查防雷器；若发现防雷模块显示窗口的颜色由绿色变为红色，应立即更换防雷模块。

防雷接地改造 第3篇

各种故障类型比例分析:

其中龙政线故障跳闸次数统计:

龙政线故障类型分析:

由上图可知:冰闪、污闪集中发生于2004、2005年份, 经过技改项目的实施, 取得了显著的效果。而由于雷击的不可控性, 雷击跳闸事故时有发生。

我公司按照国网公司《反事故措施》进行了多次技改项目, 包括在线路上安装可控避雷针和侧向避雷针。

1.2雷击造成的危害

从表1所列2002~2004年全国电网故障次数统计知, 华中电网因雷击造成的事故约占其事故总数的58.3%。

中原油田横跨河南、山东二省交界处, 而河南处于华中电网的末端, 仅黄河以北地区就有110k V输电线路13条196.24km, 35k V输配电线路90条880km, 6k V线路80条240km, 是河南省第一大电力用户。据统计, 中原油田所在地年平均雷电日约为30天, 局部易落雷区 (如11Ok V李拐变电站附近的采油二厂区域) 年雷电日有时能达到45天以上。因此, 油田电力线路的防雷保护仍然是防止线路事故的重点。

架空线雷害事故的形成通常要经历4个阶段:

1) 输电线路受到雷电过电压的作用;

2) 输电线路发生闪络;

3) 输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压;

4) 线路跳闸, 供电中断。

针对雷害事故形成的4个阶段, 现代输电线路在采取防雷保护措施时, 要做到“四道防线”, 即防直击, 就是使输电线路不受雷直击, 措施是沿线路装设避雷线;防闪络, 就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络, 措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻;防建弧, 就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧, 措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装避雷器等;防停电, 就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应, 措施是装设自动重合闸等。

2避雷措施

根据《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》 (GBJ64一S3) , 目前中原油田电力架空线路采取的主要防雷措施有以下几种。

2.1架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线, 同时还具有以下作用:

1) 分流作用, 以减小流经杆塔的雷电流, 从而降低塔顶电位;

2) 通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;

3) 对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。

通常来说, 线路电压愈高, 采用避雷线的效果愈好, 而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。标准规定, 220k V及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线, 110k V线路一般也应全线架设避雷线, 35 k V线路不宜全线架设避雷线, 一般在变电所的进线段架设1~2km的避雷线, 同时按照要求做好杆塔的接地。

为了提高避雷线对导线的屏蔽效果, 减小绕击率, 避雷线对边导线的保护角尽量做得小一些, 一般采用20°~30°。

为了降低接地电阻, 同时也防止不法分子破坏, 通常把避雷线在每基杆塔处进行了接地。

2.2降低杆塔接地电阻

降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔时的电位升高, 这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施。标准要求, 有避雷线的线路, 每基杆塔的工频接地电阻在雷季干燥时不宜超过表2所列数值。

2.3采用中性点非有效接地方式

在7个110k V变电站的35k V系统采用中性点经消弧线圈接地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除, 不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时, 由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线, 增加了分流和对未闪络相的耦合作用, 使未闪络相绝缘上的电压下降, 从而提高了线路的耐雷水平。

2.4加强线路绝缘

由于输电线路个别地段采用大跨越高杆塔 (如:跨河、跨路杆塔) , 这就增加了杆塔落畦的机会。高塔落雷时塔顶电位高, 感应过电压大, 而且受绕击的概率也较大。为提高线路绝缘, 降低线路跳闸率, 我们近年来已经陆续把110k V和35k V合成绝缘子。35k V和6k V配电线路多采用冲击闪络电压较高的瓷横担来降低雷击跳闸率。

2.5装设自动重合闸装置

由于线路绝缘具有自恢复性能, 大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此, 安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。据统计, 我国110k V及以上的高压线路重合闸成功率达75%~95%, 35k V及以下的线路成功率约为50%~80%。因此, 油田变电站在各个电压等级的架空线路上都安装了自动重合闸装置。

2.6安装线路避雷器

即使在全线架设避雷线, 也不能完全排除在架空线上出现过电压的可能性, 安装线路避雷器后, 当雷击过电压超过避雷器的保护水平时避雷器便动作, 给雷电流提供一个低阻抗的通路, 使其泄放到大地, 从而限制了电压的升高, 保障了线路、设备安全。目前, 我们在35k V和6k V配电线路所有的配电变压器一次侧均安装了Zn O避雷器。部分35k V联络线出口处安装了放电间隙。

3结语

架空线的防雷从工程设计阶段就要认真加以考虑, 应根据本地的实际情况, 采取切实可行的防雷方案, 选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备, 同时, 真正按照等电位的原则, 做好符合要求的共用接地网, 综合考虑防雷与接地, 只有这样, 输电线路和设备才能避免遭受雷击。

摘要：雷电是一种大气放电现象, 产生于积雨云中, 积雨云在形成过程中, 某些云团带正电荷, 某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应, 使地面或建 (构) 筑物表面产生异性电荷, 当电荷积聚到一定程度时, 不同电荷云团之间, 或云团与大地之间的电场强度可以击穿空气 (一般为2530 k V/cm) , 开始游离放电, 我们称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的, 当到达地面吋 (地面上的建筑物, 架空输电线等) , 便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里, 会出现很大的雷电流 (一般为几十k A至几百k A) , 并随之发生强烈的闪电和巨响, 这就形成了雷电。

防雷接地改造 第4篇

【关键词】变电所；接地装置；常见问题；改造；措施

变电所接地系统是否合理，直接关系到人身和设备的安全。随着电力系统规模的不断扩大和短路电流的不断增加，以及安全要求的不断提高.还有一些不确定因素的存在等，这些都使得接地系统的设计越来越复杂。所以，只有全面收集有关资料、深入现场、反复计算、精心施工，才能为变电所的安全可靠运行打造一个合理义经济的接地网络。

1.变电所接地的技术要求

变电所接地是工作接地、保护接地和防雷接地三者的统一，通过对接地网精心设计，要达到以下目的，为了达到这样的目的，在有效接地和低电阻接地系统中，对变电所保护接地的接地电阻做了如下要求：

1.1接地电阻

对于各种电器设备接地电阻的要求，在有关规程和手册中都有具体的规定。一般的，对于是lKV及以上大接地短路电流系统，应符合接地电阻值R<2000/I。但按照当前的设计施工惯例，在1IOKV及以上变电所中，接地电阻值小于0.5Ω即认为合格，大于0.5Ω就是不合格，不管短路电流有多大都不必采取措施，这是不合理的。因为接地的实质是控制变电所发生接地短路时，故障点对地电位的升高。还应该验算地网的接触电势和跨步电压，必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。

1.2接地短路电流

当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点：①经架空地线一杆塔系统；②经设备接地引下线、地网流入本站内变压器中性点；③经地网入地舌通过大地流回系统中性点：而对地网接地电阻起决定性作用的是入地短路电流。所以.正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。

1.3接地体的选型及布置要求

（1）变电所接地装置的接地体应立水平敷设。其接地体采用长度为2.5m、直径不小于l2mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，并用截面不小于25mm×4mm的扁钢连成闭合环形。外缘各角做成弧形。为防腐蚀，接地体要进行热镀锌处理。

（2）接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m。

（3）变电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人工接地网连接。避雷针宜设独立的接地装置。

2.变电所接地网常见问题

随着电力系统的发展，接地短路电流越来越大，接地网的问题也越来越突出，接地网的问题往往造成事故或使事故扩大。经过多年的实践经验，其接地网主要存在以下一些问题：

2.1接地网的均压问题

通过对变电所接地网的电位分布测试，发现接地网的均压大多不符合要求，电位梯度大，跨步电压超标，这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标，而忽略了接地网的均压和散流，特别是沿电缆沟没有均压措施。由于接地网的均压效果不好，在短路电流或冲击电流下就会造成接地网的局部电位升高，烧毁微机控制设备或低压控制回路。

2.2设备的接地与接地网之间的联通问题

对于运行中的变电所中出现的电气设备与接地网的联通问题也是很严重的，设备与接地网不通，或连接不良，既有变压器、派出所路器、也有隔离开关、避雷器等，有的变电所多次发生雷击时烧坏断路器、隔离开关、互感器，而避雷器不动作。原来变电所的避雷器没有与接地网连接，在此情况下即使避雷器动作，也同样会出现由于接地不良残压高而损坏其他设备，造成上述情况的主要原因如下。

2.3接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定

经检查这种现象较为普遍，由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时，接地引下线往往被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会反击到低压二次回路，使事故抗大。造成接地引下线。

2.4接地装置的腐蚀问题

接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题，变电所接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线，由于腐蚀，接地线不能满足接地短路电流热稳定的要求，或者形成电气上的开路，使设备失去接地，还有电缆沟内的接地带也容易发生腐蚀。

2.5接地的埋深不符合要求

标准规定接建体埋深不小于0.6米，但埋深不够的现象屡屡发生，有的甚至浮在地表。由于接地体埋深不够，往往造成以下后果。

2.6接地电阻超标问题

有的变电所接地电阻超标，接地电阻超标主要有两方面原因，一是由于各种条件的限制，在变电所建成时接地电阻就超标，这些情况一般发生在山区土壤电阻率较高的地方.二是由于腐蚀使接地网部分和主接地网断开，由于腐蚀使接地体的电阻变大。

2.7接地网的运行维护问题

对地面的电气设备，要定期检查和测试设备的各种性能，如不能满足要求就要及时修整，但是由于接地装置常埋于地下，不便于检查.也很少受到人们的重视，即使试验也仅仅限于测量接地电阻，这样就使许多接地装置带故障运行，直到事故发生时才引起重视。

3.变电所接地装置的改造

发现变电所接地装置有问题后，就要进行改造，根据所要解决的问题，有降阻改造、均压改造、增容改造以及扩建改造等方案。无论采用哪种改造方案，都与以下改造措施紧密相关。

3.1防腐措施

（1）采用降阻防腐剂、导电涂料和锌牺牲毛极联合保护。

（2）不同地域选用不同材料：腐蚀较严重的地区选用铜材，腐蚀轻微的地区选用钢材。

（3）采用无腐蚀的或腐蚀性小的土壤回填接地体，尽量减少导致腐蚀的因素。

3.2降阻措施

a、充分利用自然接地体降阻：充分利用混凝土结构中的钢筋骨架、金属结构等自然接地体。

b、填充降阻剂改善土壤电阻率：有换土法、工业废渣填充法和降阻剂法。

3.3均压措施

在高压配电装置的地面下，设置水平敷设的人工接地网，接地网的外缘闭合，网内设置均压带，尽可能的将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管道以及其他可以利用的金属结构物等连成通路，且与接地网可靠连接。

4.结束语

变电所接地工程是一项非常重要的系统工程，必须加以重视，统筹考虑，并认真分析已发现的及有可能存在的问题，同时，还应根据具体的情况，综合对比分析各种防腐、降阻措施在功能、成本以及运行维护等方面的特点。从中选择最优方案，并灵活采取多种措施，确保变电所内的人员的人身及设备安全。

【参考文献】

[1]冯成.浅谈电力系统的接地和接零.民营科技，2008（5）.

中波发射台防雷改造方案 第5篇

关键词：防雷,接地,避雷措施

1 雷电概述

1.1 雷电的主要形式

通常雷击有两种主要形式:其一是带电的云层与大地某一点之间发生猛烈的放电现象, 叫做“直击雷”;其二是带电云层由于静电感应作用, 使地面某一范围上带上异种电荷, 当直击雷发生以后, 云层带电迅速消失, 而地面某些范围由于散流电阻大, 以至于出现局部高电压, 或由于直击雷放电过程中, 强大的脉冲电源对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以至发生闪击的现象。叫做“二次雷”或称“感应雷”。

1.2 雷电造成破坏的主要方式

1.2.1 直击雷破坏

当雷电直接击在建筑物上, 强大的雷电流使建 (构) 筑物水分受热汽化膨胀, 从而产生很大的机械力, 导致建筑物燃烧或爆炸。另外, 当雷电击中接闪器, 电流沿引下线向大地泻放时, 这时对地电位升高, 有可能向临近的物体跳击, 称为雷电“反击”, 从而造成火灾或人身伤亡。

1.2.2 电磁感应雷

雷击发生在供电线路附近, 或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场, 此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在, 建筑物上落雷机反倒会增加, 内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说也会增加, 并对用电设备造成极大危害。因此, 避雷针引下线通体要有良好的导电性, 接地体一定要处于低阻抗状态。

1.2.3 静电感应雷

带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时, 云层中的负电荷在一瞬间消失了, 那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚, 在电势能的作用下, 这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。因此, 易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题, 应特别重视。

2 发射台防雷的主要措施

2.1 机房内等点位连接

为了机房内的设备在雷击时, 不会因为泄雷通道导线过长, 从而造成感应雷击, 因此机房内设备要能就近泄雷。为此, 在微波机房内每堵或者每个10米, 设立一块660500 (mm的电位接线端子板。每块接线端子板都用404的热镀锌扁钢与地网就近连接。机房内的每个机柜接地点与就近的等电位接地端子板单独连接, 机柜中的设备接地点接在机柜接地点上。这样可以防止感应雷的破坏。

2.2 电源防雷

电源系统的雷击危害来自几个方面, 一个是高压电网带来的, 一个是电源线引起的感应雷, 一个是地电位的反击。

电源防雷主要是安装防雷器。在变压器引入市电进入配电房侧安装第一级防雷器, 抵御来自高压电网的雷击。配电房至机房配电箱的配电箱处安装第二级防雷器, 可防止电源线路在传输过程因雷击电磁感应产生的过电压, 并降低前级电源防雷器的残压, 更好地保证后续设备的安全。在开关电源的输入端安装第三级防雷器, 可进一步防止电源线路在传输过程中因雷击电磁感应产生的过电压, 并降低前级电源防雷器的残压, 更好的保证开关电源的安全。在这三级防雷器中, 第一级防雷器指标要求最高, 往后逐级降低, 可节约投资。在开关电源的直流电源侧安装防雷器, 可以防止雷击瞬间地电位升高造成的直流正负极之间的电位差升高, 从而造成直流用电设备的损坏现象。

2.3 信号线防雷

如果是机房外引入信号线, 裸露在室外部分要穿铁管, 铁管接地, 最好能埋地引入, 在引入信号线的接入设备一端安装信号防雷器, 这样可防止直击雷和感应雷。如果信号是从微波机房到另外一个机房的连接, 信号线没有裸露室外部分, 也要进行防雷, 因为长度较长的信号线也会引起感应雷击, 所以在信号线两端分别安装信号防雷器。两种情况下安装的信号防雷器一定要就近接地。

3 实例分析

3.1 现场勘察情况

通过对某县中波发射台勘查, 发现中波发射台有钢架铁塔2座, 高度分别为120m, 81m, 并未做接地处理, 电源也没采取防雷接地措施, 通过查阅资料, 该县中波发射台多次遭受雷击造成设备严重损坏。

3.2 存在的主要问题

(1) 钢架铁塔没有接地保护, 馈线铜线及电源线架空接入, 并且电源线没有防雷接地保护。

(2) 室内保护接地不规范, 不少设备均未作接地处理, 原地网腐蚀情况较为严重。

(3) 发射机电源、稳压电源入局端无防雷接地保护。

3.3 防雷接地改造方案

(1) 对机房的接地系统进行改造, 在机房内, 每隔3米用1000.5的铜皮铺设地网, 在机房四周挖接地坑, 并用505的渡锌铁带相互连接起来, 发射塔周围每隔120度挖一接地坑, 并用渡锌铁带连接, 这些接地体通过铜带和铁带与机房和各个天调室, 都相互连接在一起, 组成一个统一的接地网络, 实践证明这样的接地网络, 对防止雷击非常有效。

(2) 对高低压配电进行改造, 首先将地网与新地网连接好, 并在10k V高压线输入端挖两接地坑, 用铁带与地网接好。在户外隔离开关处接避雷器, 在380V低压配电盘加装避雷器和防浪涌设备, 在每一部发射机电力输入端加入同样的防雷装置, 将雷电阻挡在发射机以外。

(3) 在发射机射频输出端加石墨放电球, 根据功率大小合理调节放电球距离, 槽路采用移相网络, 将雷电阻止在馈线以外。

(4) 合理设计天调网络, 在网络中, 加入45°移相网络, 它可有效化解雷击的危害。在天线输出端和馈线输入端加石墨放电柱装置, 将雷电涌流泄放掉。这种石墨放电装置有很好的放电特性, 其放电电压的变化是随着放电面积的增加而减小。在天线输入端, 用电感泄放线圈, 将雷电的低频能量泄放掉。因为雷电的大部分能量处于低频端。另外该线圈还可将天线感应的静电电荷泄放掉。用隔直流电容, 将雷电的低频能量阻隔住, 避免通过馈线进入发射机。电容C的容量一般在1000P~2000P。在中波频段上, 它不致产生太大的压降, 但它的伏安量要选择得大一些, 而且发射机的输出功率越大, 电容C的伏安量也应当越大。

4 结语

防雷和接地保护是个老话题, 也是个非常复杂及精细化的问题, 而且不同的地方有不同的雷击表现, 要具体问题具体对待。根据等电位连接, 通畅泄雷通道等原则, 针对雷电入侵的途径采用屏蔽、接地、加装保护器件等措施, 可以有效地提高防雷效果, 保证设备安全。

参考文献

[1]张丕灶, 刘轶轩, 张建安, 等.全固态中波发送系统调整与维修[M].厦门:厦门大学出版社, 2010.

一起直流接地事件的分析及改造 第6篇

关键词：直流系统,接地故障,UPS

0 引言

500 k V变电站直流系统的运行状况对于保护及自动装置等二次设备动作行为具有重要影响, 直流系统接地故障导致保护装置动作异常情况时有发生[1,2]。但相比于保护装置而言, 电网运行部门对直流系统的运行维护重视程度还有欠缺[3]。本文结合某500 k V变电站因交、直流系统未能很好隔离, 交流回路发生接地后导致直流系统运行异常的事件, 详述了缺陷排查过程, 分析了事件原因, 并提出了具体的整改措施和建议, 对于直流系统接地事故的查找和维护具有一定的借鉴作用。

1 现象及直流系统二次回路的排查分析

某500 k V变电站一次扩建工程后, 直流监测系统显示对地绝缘下降, 但对地电阻值尚在允许范围内, 保护检修人员对直流系统增加回路检查并未发现异常。

隔一段时间后, 该变电站220 k V母线由双母线结构改造为双母单分段结构, 其中新增220 k V分段开关 (233) 的二次配置为:南瑞继保的RCS-9705C-BS测控装置和CJX-21三相操作箱。本开关没有独立的保护装置, 其跳闸回路分别为:①#1和#2主变A套保护装置, 以及220 k V A套母差保护装置至第一组跳闸线圈;②#1和#2主变B套保护, 以及220 k V B套母差保护至第二组跳闸线圈;③测控装置与操作箱之间的遥控分、合屏内线;④操作箱至开关的合闸、跳闸I、跳闸II、正电源、负电源接线。分段233开关的合闸及第一组跳闸回路示意图如图1所示。

在验收分段开关 (233) 二次设备时, 发现开关在分位时, 合位灯有比较明显的亮度;把开关合上时, 跳位指示灯也会亮, 但亮度比合位灯在开关处于断开状态下要低一些。发现此异常情况后, 保护检修人员对直流系统检测结果为:①直流系统电源正极对地电压为83 V, 负极对地电压为-147 V, 正负对地不平衡;②断开直流电源开关, 测量各回路对地及各回路之间的绝缘均在20 MΩ以上, 二次回路接线未发现异常;③送上直流电源开关, 当开关在分位时, 在操作箱跳闸出口端子4D29上测量有111 V左右的对地直流电压, 而当开关在分位时操作箱跳闸出口至负电源回路为断开状态, 此端子上的直流电压理论上为83 V。端子4D29只与保护装置来的三路跳闸回路有关联, 在保护端子排上拆除#1主变过来的跳闸回路时, 发现合位灯亮度有所变暗, 发现此现象后我们又拆除了#2主变过来的跳闸回路, 合位灯亮度再度变暗, 在拆除三路跳闸回路时, 合位灯熄灭。

如果4D29的对地电压为纯直流分量, 由回路可知, 此时在合位灯上呈现反向的电压降, 合位灯不应该点亮。综合上述排查过程的一系列试验, 检修人员的初步判断是:在直流系统中串入了交流成份, 鉴于三路跳闸回路的电缆较长 (约100多米) , 由对地电容效应导致跳闸出口处电压升高, 引起指示灯异常点亮。带着此疑问, 用万用表的交流电压档测量了直流系统的对地电压, 直流系统正、负极对地都有120 V的电压。采用手持式录波仪器对直流系统正极对地检测, 其波形如图2所示。

由图可以肯定的是交流电源串入了直流系统。而交直流的结合部位只有UPS逆变设备。

2 交直流回路的排查

站内UPS电源回路示意图如图3所示。

由图可知:两套直流系统各输出一路电源给对应的UPS屏;另外, UPS屏同时接入交流电源。UPS的输出回路与直流系统同为不接地系统, 理论上讲不会出现直流系统对地绝缘下降现象, 综合上述现象和初步判断分析, 继电保护检修人员做了如下试验:

1) 分别断开直流系统至UPS屏的电源开关, 直流系统绝缘恢复正常, 测量直流正、负对地交流电压为零, 233开关操作箱的指示灯恢复正常。由此确认问题出在了UPS屏。

2) 在正常运行状态下, 拆除UPS备用屏至主屏间的输出联接电缆 (主屏运行) , 备用屏所对应的#2直流系统绝缘恢复正常, 并无交流电压成份。由此排除屏内故障的可能。

3) 断开UPS屏上至35 k V保护小室的输出开关 (35 k V小室扩建过#2主变) , #1、#2直流系统绝缘恢复正常, 测量直流正、负对地交流电压为零, 233开关操作箱的指示灯恢复正常。确认问题出在UPS电源至35 k V小室的输出回路上。

4) 在35 k V小室UPS分电箱屏上断开电源总开关, 直流系统恢复正常。其分支回路有四路分别至:#2主变电度表屏、#2主变在线油色谱分析屏、#1主变本体端子箱、#1主变电度表屏。火线经开关控制, 零线不经开关控制并接在端子排上。分别断开四支路火线开关, 直流系统未恢复正常, 确认为负载侧接地。

5) 分别拆开四支路零线, 直流系统绝缘有所恢复, 在全部拆除时绝缘恢复正常, 在拆除至#1主变本体端子箱时绝缘恢复最大。

从以上试验可以看出接地的最大可能发生在至#1主变本体端子箱回路, 在#1主变本体端子箱内UPS电源同时供温控器及箱内加热照明等回路使用。经查, 温控器回路没有接地情况, 而在断开B相本体端子箱的加热回路时接地消失, 确认UPS电源在此箱内发生了接地。断开加热电源开关查找接地点:用万用表测加热开关下端火线、零线对地有120 V交流电压, 由于是零线接地, 把接地点定在加热电阻部份。切断投加热电阻切换开关, 火线对地电压为零, 零线对地电压为120 V。在查找接地情况时发现加热电阻的零接线柱与端子箱箱体靠在了一块, 造成接地。把加热电阻接地情况处理完后, 投入所有开关及接线, 直流系统绝缘恢复正常, 测量直流正、负对地交流电压为零, 233开关操作箱的指示灯恢复正常。

3 事件分析及整改措施

由异常排查过程及结果分析, 可知此站直流系统存在如下问题:

1) UPS系统的逆变隔离不合格, 虽然UPS负载为不接地系统, 但即使出现交流接地事件, 鉴于交直流隔离措施, 不应导致交流分量串入直流系统, 影响直流系统运行, 此点是导致直流系统异常的重要因素。

2) UPS电源负载应用不当, 其负载应为不能失电的重要设备, 而加热、照明等辅助回路接入UPS负载, 不但增加UPS电源的负担, 更重要的是增加了发生接地的概率。

综上分析结果, 制定如下整改措施:

1) 取消UPS对加热、照明等辅助回路的供电, 改为交流系统直接供电方式。

2) 改进UPS交直流逆变设备的隔离措施, 不致使交直流两系统互相影响。

4 结语

直流系统的正常运行对于电网二次设备的作用正确发挥至关重要, 文章详述了一起直流运行缺陷的排查过程及事故原因分析, 由此可以看出:直流系统的任何不正常现象的出现, 应引起运行检修人员的足够重视, 彻查其原因并予以消除, 防止出现重大隐患;另外, 一流的仪器和设备对于缺陷的排查非常重要, 可在一定程度上减少对经验的依赖。

参考文献

[1]陈志军.500kV变电站直流系统负荷分配对保护装置的影响[J].继电器, 2006, 34 (7) :74-77.CHEN Zhi-jun.The Influence of Load Distribution in500kV Substation DC System on Protector[J].Relay, 2006, 34 (7) :74-77.

[2]李冬辉, 史临潼.发电厂和变电站直流系统接地故障检测总体方案[J].电网技术, 2005, 29 (1) :56-59.LI Dong-hui, SHI Lin-tong.An Overall Scheme to Detect Grounding Faults in DC System of Power Plants and Substations[J].Power System Technology, 2005, 29 (1) :56-59.

配电网不接地系统改造探讨 第7篇

随着公司不断发展, 供电半径的增大, 电缆线路的急剧增加, 系统电容电流急剧增大, 当发生单相接地故障时, 接地相电压降低, 非接地相电压可升至线电压, 造成设备绝缘损坏, 引发相间短路而事故跳闸, 又由于单相接地时电容电流过大, 弧光不能自熄, 电气设备绝缘击穿后导致相间短路甚至发生火灾的现象经常发生, 严重地威胁了电力系统的安全运行。为满足今后电力发展的需要, 必须根据电力负荷、电网结构、电缆回数、过电压保护、跳闸方式, 以及继电保护构成和电力系统稳定性等因素, 并结合经济效益和社会效益的分析, 对电网中性点接地方式进行选择确定, 从而达到中性点接地方式的优化。

1 中性点不接地

10kV配电网中大多采用中性点不接地的方式, 它的优点是发生单相接地后, 允许维持二小时左右的运行时间, 不致于引起用户断电, 可以满足供电的要求。因为, 这种接地方式在运行当中如发生了单相接地故障, 由于流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流, 当10kV配电系统Ijd限制在10A以下时, 接地电弧一般能够自动熄灭, 此时虽然健全相电压升高, 但系统还是对称的, 故可允许带故障连续供电一段时间 (规程规定为2小时) , 相对地提高了供电可靠性。而且这种接地方式不需任何附加设备, 只要装设绝缘监察装置, 以便发现单相接地故障后能迅速处理, 避免单相故障长期存在发展为相间短路故障。但随着配电网的扩大, 电缆线路的增多, 系统对地电容电流增大到一定数值后上述优点就不再明显, 并带来一系列问题。同时, 当发生接地故障时, 一般由小电流接地选线装置判别接地线路, 或采用试跳线路等方法查出故障线路, 调度员通知运行单位巡线查找, 如故障点不很显眼, 则须采用逐条拉合支线, 逐一排除, 由于线路长, 用户多, 查找一个故障点, 要较长时间, 甚至两三天, 对供电用户产生较大影响。更有甚者, 一旦发生经人身的单相接地, 往往由于无法及时断开电源而造成人身伤亡事故。

2 解决措施:

2.1 采用消弧线圈接地

消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后, 提供一电感电流, 补偿接地电容电流, 使接地电流减小, 也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低, 达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时, 不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率, 还可以有效地抑制过电压的辐值, 同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压。

2.2 安装接地选线装置

当发生单相接地故障时, 为了能够迅速、准确判断发生的故障线路, 本变电站安装接地选线装置。

2.2.1 对接地选线装置的要求

小电流接地系统自动选线技术是一个难题, 主要表现在:单相接地故障时故障信号小, 不像其它故障如两相短路、两相接地短路等故障类型故障信号那么大;单相接地故障的类型复杂而不确定, 有全接地故障、有间隙性弧光接地、有经不稳定电阻接地、经树枝接地 (高阻接地) 等等;中性点接地方式不确定, 有不接地、有经消弧线圈接地等, 以至于发生在运行过程中发现选线正确率很低的情况。

2.2.2 接地选线装置的选择

分散式小电流接地选线装置有如下特点:国内率先推出基于多CPU构架, 有效提高采样点数, 所有线路在同一时刻采样, 排除了接地过程中系统波动对判线的影响, 解决了国内同类装置中对5次谐波及暂态高频分量采样点数少、精度低的难题;采用分散式结构, 零序电流采集单元就地安装在开关柜上, 有效降低干扰, 减小CT不平衡;随着消弧线圈接地系统的推广, 以暂态原理作为判线依据, 判线原理不受消弧线圈的影响, 确保判线的准确性;暂态信号幅度强, 分辨率高, 接地故障初始阶段产生暂态高频振荡电流, 其幅度可达工频稳态电流的十几倍甚至几十倍, 频率在300Hz～3000Hz之间, 幅度强, 信号丰富;对瞬间接地及间歇性接地效果好;现场单相接地故障中, 过渡过程产生高幅值的高频振荡电流, 使故障点产生电弧游离, 产生持续性电弧或间歇电弧接地, 在弧光接地工况下, 基于稳态的选线原理失灵, 而基于暂态的选线原理, 选线是不受影响的。

3 改造效果探讨

(1) 变电站系统改造后, 有效防止了在发生单相接地故障时弧光不能自熄、弧光接地过电压、铁磁谐振及事故扩大等现象并可根据接地选线装置迅速、准确判断故障线路, 确保了设备安全稳定运行和供电可靠性。同时, 根据变电站母线电容电流的实际测量结果及配电网的网架结构, 并根据中性点经消弧线圈接地方式的瞬间单相接地故障不断电、供电可靠性较高、明显降低人身伤亡和设备损坏的概率、通讯干扰小、改造投资少等优点, 可以提出配电网远期中性点接地改造方式为中性点经消弧线圈的构想及较合适的改造方案。

(2) 配电网采用中性点经消弧线圈接地方式, 实际运行情况表明, 不管系统是金属性接地、高阻接地或母线接地, 自动调谐接地补偿装置均能正确动作, 而且补偿时间快, 残流小, 选线正确, 有效的抑制配网线路单相接地故障向相间短路故障发展, 防止了故障扩大。同时, 根据需要可以对故障线路进行跳闸处理。

(3) 采用中性点经消弧线圈接地, 当系统发生瞬间单相接地故障时, 接地电流通过消弧线圈呈电感电流, 与电容电流的方向相反, 可以使接地处的电流变得很小或等于零, 从而消除了接地处的电弧以及由此引起的各种危害, 自动消除故障, 不会引起继电保护和断路器动作, 大大提高了电力系统的供电可靠性。

参考文献

[1]肖白, 束洪春, 高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].继电器, 2001 (4) .

[2]许赫男, 许吉红.小电流接地系统单相接地故障分析及保护方法[J].中国高新技术企业, 2009 (4) .

[3]孙建中, 严君国, 全晓阳, 等.接地选线定位装置的发展及应用[J].农村电气化, 2004 (3) .

[4]平绍勋, 等.10kV配网小电阻接地运行分析[J].高电压技术, 2002, 28 (9) :51～55.

供水系统机电设备防雷改造 第8篇

近几年来, 随着全集团公司用水量的增加, 我公司不断开拓水源地, 随之而来的是管路、电气线路的延伸和增加, 有许多机电设备位于雷电多发区, 使雷击事故不断增加, 雷击跳闸故障频频发生。加上各种新设备陆续使用, 由雷电故障造成新设备烧毁的现象时有发生。仅2007年在雷雨天就烧毁6台超声波流量计, 价值18万元;2008年烧毁2台, 价值6万元。因雷击事故给我公司平均每年造成的直接和间接经济损失达35万元。通过我们对输电线路的雷击跳闸率进行统计分析表明, 山区或雷区输电线路频频发生雷击跳闸故障。测量雷电故障所在杆塔接地电阻值大部分都偏大。进一步检测分析, 杆塔接地装置均不同程度地存在一些缺陷。原因是设计不合理、施工不严格不规范、运行环境恶劣或运行维护不及时。对超声波流量计烧毁事故统计分析, 也多在山区或雷区, 主要由于雷雨天感应过电压造成。根据以上分析, 我们着力于设计、施工、运行维护几个方面, 对我公司机电设备的防雷措施进行改造。

1 防雷接地装置存在的问题

通过我们对全公司防雷接地装置排查摸底, 主要问题有以下几个方面:1) 接地网设计不合理。由于土壤电阻率的测量资料不齐全和对雷电活动情况的不了解, 设计采用的接地形式不合理, 造成高土壤电阻率地区接地体面积过小, 接地电阻过大, 或者对雷电活动频繁地区的杆塔接地电阻设计值过大。2) 接地体敷设未达到规范要求。未按设计施工, 往往出现接地体埋深不够, 回填土未达要求, 填土后又未夯实;接地引下线与接地体及接地体与接地体之间焊接未达标等, 使得接地电阻过大。3) 接地引下线与接地体容易腐蚀。接地装置发生腐蚀后, 接地体碳钢材料起层、松散、有效直径变小, 甚至会出现多处断裂。腐蚀的接地网, 其导电性能大大降低, 接地电阻增大, 接地装置连接不规范。4) 接地装置由于设计没有明确要求或施工等原因, 存在接地装置各部分或与杆塔各部分之间接连不规范的问题, 没有形成可靠的电气连接。5) 外力破坏使线路失去接地保护。随着钢材等金属材料的涨价, 线路接地装置的引下线和接地体的被盗等外力破坏的现象日益严重, 往往使线路连续多基杆塔失去接地保护。

2 防雷改造的具体措施

针对以上分析, 我们有针对性地进行改造, 主要从7个方面进行:1) 规范接地装置的安装。根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的要求, 对于钢筋混凝土杆, 应加装导线横担与接地引下线的连接线, 利用杆塔爬梯作为引下线的加装专门的接地引下线。同时, 连接部分的螺栓应配有垫片和弹簧垫片, 防止螺栓松动, 处理好连接点的问题, 消除接触电阻的影响。2) 增强接地装置的防腐性能。引下线全部采用35 mm 2钢绞线或Φ16圆钢, 连接板与引下线焊接后进行热镀锌处理, 焊接处按有关规定达到一定的搭接长度, 避免出现虚焊、假焊现象, 在焊接处刷防锈漆进行防腐处理。时庄水厂位于耕地及低洼地带, 且近几年来施工建厂较多, 土壤腐蚀性较强, 我们适当增大了接地体截面, 并刷漆。处理不合格接地装置回填土时要求土质均匀, 不含杂质, 每填土30 cm夯实一次, 使之与接地体紧密接触。大斗沟加压站进线杆接地装置照此处理。3) 合理选择接地装置并使用接地模块。荣华皂加压站属于高土壤电阻率地区, 在3533、3544出线接地装置采用连接伸长接地体, 并使用以石墨粉为主要材料的接地模块, 取得了非常好的效果。4) 确保接地装置施工质量。在时庄水厂和荣华皂加压站等接地装置施工现场, 接地沟槽的开挖、接地装置的敷设、接地体的连接、防腐措施的实施、焊接质量的跟进、重要结构部位的检查等进行严格施工。严禁使用劣质材料, 防止发生电偶电池腐蚀、加速接地体的腐蚀的现象。5) 提高绝缘配置。绝缘配置是影响线路耐雷水平的重要参数, 严重污染降低了绝缘子的绝缘性能, 影响到线路的耐雷水平。为减小绝缘子绝缘性能降低带来的影响, 特别是雷雨季节来临之前, 我们对发现的零值绝缘子及时更换, 对污染严重的绝缘子串进行清扫或更换。在北山加压站线路实验小学处, 我们把容易与树头搭接造成接地和受雷击的1 000 m裸导线换成了带绝缘皮的交联聚乙烯架空绝缘线, 提高了线路的耐雷水平。6) 利用接地电阻降阻剂。降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂, 具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围, 网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充, 使它不致于随地下水和雨水而流失, 因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新的且积极推广普及的方法。目前我公司机电部门已着手对云冈沟、口泉沟的加压站线路的接地电阻进行测试, 下一步我们将对接地电阻高的部位, 在接地极周围敷设降阻剂, 可以起到增大接地极外形尺寸、降低接触电阻的作用, 足够小的接地电阻值和安全可靠的防雷接地装置是防雷的重要保证。7) 加大线路巡视力度。利用周二、周四下站和春检加大线路巡视, 尽可能减少线路接地装置的引下线和接地体被盗等外力破坏。

针对不断烧毁超声波流量计的问题, 我们查阅仪器的使用说明书, 未见有关方面说明, 咨询生产厂家也没有好的办法。我公司专门抽调技术人员组成攻关小组研究攻关, 对事故发生时现场供电状况、天气等因素进行统计分析, 发现事故都发生在雷雨天, 并且供电状况电压、电流无异常现象。我们研究认为, 事故的发生主要是由于雷电在超声波流量计及导线上产生感应过电压, 感应电荷失去束缚后形成冲击电流烧毁超声波流量计, 而且超声波流量计属于精密仪器, 受电流冲击后极易损坏。由于以往我公司只在高压线路和高压配电设备安装防雷装置, 对仪器、仪表的防雷处理没有经验, 无借鉴之处。经过攻关小组研究决定, 在流量计进线安装YH5WS-0.5/2.6 (压敏电阻型) 氧化锌避雷器, 同时导线全部用金属管穿管处理, 流量计放在全金属封闭的闸箱内, 使流量计和导线实现全屏蔽。金属管和闸箱通过可靠的接地装置与大地紧密连接, 使感应电压产生的感应电荷产生在金属管和闸箱上, 并通过接地装置把感应电流迅速泻入大地。这样双管齐下, 对超声波流量计进行防雷保护。

3 供水系统机电设备防雷改造的意义

在公司领导正确指导和全体员工的共同努力下, 我们抓住设计、施工、运行维护这几个环节, 对供水系统进行全面的防雷整改, 尤其是对超声波流量计的防雷设计, 大大降低了雷击事故。经统计, 近几年雷击跳闸率逐渐减低, 从2007年的5%跳闸率到2013年全部改造完毕没有发生一起跳闸事故;从2007年烧毁6台超声波流量计、2008年烧毁2台, 到2013年没有烧毁事故, 说明我们的工作是卓有成效的, 流量计防护装置的设计是可行的。2007年和2013年对比来看, 由于2013年均未发生跳闸和超声波流量计烧毁事故, 没有因跳闸事故减少供水量, 降低了断路器的维护费用。

1) 从经济效益来看:由跳闸和烧毁流量计两项每年可降低直接经济损失25万元、间接经济损失10万元。

2) 从社会效益来讲, 为我公司仪器仪表的防雷保护积累了经验, 减少了兄弟单位的损失。

通过咨询超声波流量计的防雷保护, 国内生产厂家没有进行设计, 各用户对出现雷击事故也没有什么好的解决办法。

4 结语

供水系统机电设备防雷应从工程设计阶段就认真加以考虑, 根据实际情况, 采取切实可行的防雷方案, 需要对设计规划论证阶段、接地材料和形式的选择、导体截面热稳定和机械强度的校验、施工过程质量管理、工程交接验收环节的项目, 进行检查和周期性运行维护工作, 才能长期保证接地装置的良好质量, 从根本上防止发生雷击事故。选用质量可靠的机电设备和高性能防雷设备, 做好符合要求的共用接地网, 综合考虑防雷与接地, 只有这样, 我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。目前存在的问题是我们应用年限短, 技术数据不够全面、丰富, 难免出现各种疏漏。我公司会继续关注, 不断积累经验, 为仪器、仪表的防雷保护趟出一条新路。

摘要：通过对供水系统机电设备存在的防雷薄弱问题进行全面分析, 在此基础上针对性地进行防雷改造, 保证了供水机电设备的安全运行, 取得了良好的经济效益和社会效益。

发电机转子接地保护改造分析 第9篇

发电机正常运行时, 励磁回路对地有一定的绝缘电阻和分布电容, 它们的大小与发电机转子的结构、冷却方式等有关。转子绕组接地是发电机常见故障之一, 转子绝缘损坏可能引起励磁回路接地故障, 常见的是一点接地故障。由于一点接地不构成电流通路, 且励磁电压仍然正常, 因此对发电机无直接损坏, 但作用在励磁绕组对地绝缘介质上的电压将升高, 极易在绝缘薄弱处导致第二点接地。一旦发生两点接地, 故障后的转子绕组部分被短路, 不仅破坏了发电机气隙磁场的对称性, 引起机组的剧烈振动及无功出力降低, 还可能烧损转子, 造成轴系和汽机磁化, 甚至引起局部发热使转子发生缓慢变形而形成偏心, 进一步加剧振动。 因此, 在发现转子绕组发生一点接地时, 应迅速采取措施消除故障, 恢复机组正常运行。

1 转子接地保护配置现状

某电厂2台机组的励磁系统均采用ABB的UNITROL5000自动励磁调节系统。为实现对转子绕组的绝缘监测, 每套励磁调节系统均在直流出线柜配置了一套UNS 3020a电桥式转子接地保护装置。该保护装置能实现对发电机转子一点接地的绝缘监测, 可分两段设置。转子接地保护装置测量发电机转子绕组与接地大轴间的电容, 通过R/C测量桥判断转子绝缘状况后输出不平衡电压, 然后将不平衡电压与设定值比较输出报警信号或跳闸指令。转子接地保护原理如图1所示。

由图1 可知, 发电机转子绕组与接地大轴间的固有电容CR加上耦合电容CK1和CK2构成R/C测量桥4个桥臂中的一条, 匹配电容CX支路构成另一桥臂, 再加上2个高值电阻R支路构成一个完整的R/C测量桥。 正常情况下, CK1和CK2远大于CR, 在电桥调整平衡即满足CX=1/[ (1/ (CK1+CK2) +1/CR]时, 跨越电桥的电位量非常小, 装置无输出。当发电机转子绕组发生接地故障时, 转子绕组电容被故障漏电阻分流, 固有电容CR值改变, 电桥平衡被打破, 跨越电桥的电位量上升并输出不平衡电压U+, 接地保护装置根据U+值与设定值比较的结果决定转子接地保护I段动作发出报警信号或转子接地保护II段动作发出跳闸指令。

对于转子接地保护I段报警检测回路, 输出的基准电压通过R1401和Rf1进行分压, 并与不平衡输出电压比较。当在tA1时间内始终有不平衡输出电压大于其整定值电压, 且无闭锁信号时, 置位继电器将输出结果置1。若同时检测到转子接地保护装置无内部和外部test信号, 即可启动向FIO 2 板的DI15 发 “GND FLT 1STSTAGE ”信号, 并且转子接地保护装置面板上ST1I段报警红灯亮。

不平衡输出电压同样送入转子接地保护II段跳闸检测回路, 其工作原理与I段报警检测回路相同, 只是II段跳闸时的整定电阻设定为500Ω, tA1与tA2均整定为3s。若II段达到动作条件, 则可启动向FIO 2板的DI16发 “GND FLT 2ndSTAGE”信号, 并且转子接地保护装置面板上ST2II段报警红灯亮。

2 转子接地保护频繁误报警现象与原因分析

2.1 报警现象

2013年10月14 日5 时11 分27 秒, #1 机OPS来“GEN1ROTOR GROUND FAULT ”报警。现场检查发现#1机励磁系统ECT上来152报警 (ROTOR GROUND FAULT) ;3分41秒后, 在转子接地保护装置UNS3020a面板上复位该报警, 报警消除;但几个小时后报警再次出现, 于是通知继保人员进厂处理。

现场检查发现转子接地保护装置ST1灯亮, 无法手动复归;打开励磁调节柜 (ER) , 测量大轴接地碳刷电压为AC 348mV;打开#1机励磁直流出线柜柜门, 拆下转子接地保护装置UNS 3020a盖板, 测量励磁系统转子不平衡电压在AC 1.02V左右, 机组正常运行。在转子接地保护装置及回路正常的情况下, 励磁系统转子不平衡电压不应超过200mV, 但在此次事件中超过接地保护装置报警值, 故ECT发出152报警。随后, 测得大轴接地碳刷接至励磁调节柜内X49/1、2上的N600电压已降为240mV, 由此推测大轴接地碳刷接至端子排上端子时可能存在接触不良或松动现象。 重新紧固该端子后, 报警复归; 但3min后, 报警再次出现, 始终无法复位。

2.2 原因分析

由于152报警始终无法复归, 故障又始终存在, 因此决定检查转子绕组的绝缘情况, 即分别测量转子正、负极直流母排对地绝缘情况。厂家建议使用高压测量表计检测转子正、负极直流母排对地电压是否平衡, 以确认转子是否真正一点接地。经查, 励磁直流出线柜内正、负极直流母排布置非常紧凑, 对地电压分别为+23.9V、 -23.7V左右, 即正、负极直流母排对地电压平衡, 至此可排除机组转子一点接地的可能性。

UNS 3020a转子接地保护装置在2013年#1机组大修进行发变组整组起动试验期间校验正常, 汽轮机转速为3 000r/min时U+在70mV左右 (正常值在200mV以内) , 当时现场一点接地I段报警定值为2 500Ω (此时URf1在0.71V左右) , II段跳闸定值为500Ω (此时URf2在2.47V左右) 。每次#1 机组励磁系统出现152 报警时, 现场测量U+均在1.02V左右, 达到I段报警定值, 故励磁系统报警功能正常。由此可知, 转子接地保护装置运行正常。

根据现场实际检测情况推测, 转子接地保护装置误报警的故障点很可能在其测量回路中, 如发电机转子大轴接地碳刷本身与转子的接触, 接地碳刷至励磁系统内部测量回路的接线。机组震动、碳刷积灰、碳刷磨损等均会影响接地碳刷与大轴的接触电阻, 而且转子经大轴及接地碳刷后对地分布电容的变化也会影响轴电压对地值, 进一步影响转子接地检测装置的电桥平衡, 当到达报警设置值后, 装置将会误动作, 发出相关报警信号。

对现场可能引起转子接地报警的各种因素进行逐一排查后, 判断发电机转子大轴接地碳刷接触不良是引起此次接地误报警的原因。于是, 利用大修机会, 更换转子大轴接地碳刷。大修后, 励磁系统动态下转子接地保护装置定值调试试验中及并网后各负荷段的U+均小于75mV, 说明处理效果良好, 转子接地保护的测量回路异常问题得以基本解决。

3 转子接地保护改造方案

该发电厂的转子接地保护装置是根据惠斯通电桥原理设计的, 测量发电机转子绕组与接地大轴间的电容, 灵敏度较高, 但是在日常运行中极易受现场工况的影响而误报警。

目前的励磁回路一点接地保护主要采用电桥式、叠加直流电压式、 叠加交流电压式和乒乓式等不同原理的保护。其中, 乒乓式一点接地保护能测出一点接地位置和过渡电阻大小, 相对其它保护灵敏度较高, 且灵敏度不随接地点位置变化。转子接地保护由于反映的是直流分量且有一定时间延迟以躲开开关切换的暂态过程, 因此与励磁回路对地分布电容无关。乒乓式转子接地保护工作电路如图2所示。

S1、S2是两个电子开关, 由时钟脉冲控制其状态。S1闭合时S2打开, S2闭合时S1打开, 两者像打乒乓球一样循环交替地闭合又打开, 因此称之为乒乓式转子接地保护。当励磁绕组经电阻Rg1发生一点接地短路时, 励磁电势等效为aE和 (1-a) E (0≤a≤1) 。电阻R为高阻, R1为低阻, 接地保护装置在乒乓切换过程中所对应的两种工作状态下, 取样电阻R1上的电压分别为U1和U′1;此过程中励磁电压是变化的, 假设该电压分别为E和E′。

在转子绕组没有接地故障时, 图2中的Rg1是不存在的, 取样电阻R1上的电压为零, 接地保护装置检测转子回路绝缘良好。假设转子回路绝缘损坏, 在A点发生一点接地故障, 那么接地保护装置通过控制电子开关的导通和关断来改变电路结构参数, 然后测量转子励磁电压和取样电阻R1上的电压, 通过网孔方程, 求解转子接地电阻和接地位置。

当S1 导通, S2 关断时, 假设此时转子励磁电压为E, 取样电阻R1上的电压为U1, 则:

当S2导通, S1关断时,

由式 (1) ~式 (6) 可得:

通过以上计算, 可确定发生励磁绕组一点接地故障时的接地电阻和故障位置。

转子一点接地时, 根据切换采样式 (乒乓式) 一点接地保护计算出接地点a值。若发生转子两点接地, 则a值会有变化, 达到一定值时判为转子两点接地, 根据控制字动作于跳闸。

目前, 该发电厂的发变组保护采用南瑞继保RCS-985B型微机保护, 配置了乒乓式转子接地保护, 但根据《防止电力生产事故二十五项反事故措施》2014 版11.2.2要求, 发电机转子一点接地保护装置原则上应安装于励磁系统柜。鉴于此, 不能采用安装在集控室、电子间的发变组保护装置中的转子接地保护, 必须在励磁系统柜内单独配置。

调研发现, 南瑞继保RCS-985RS型保护测控装置可替代目前发电机励磁系统内部的ABB UNS3020a转子一点接地保护装置, 实现转子接地保护功能, 而且具有以下优点:采用兵乓式转子接地保护原理, 反映直流分量, 且有一定时间延时躲开开关切换暂态过程, 与励磁回路对地分布电容无关, 不易受运行工况影响, 不易误动;实时显示转子绕组对大轴绝缘电阻; 转子一点接地后显示接地位置;具有高精度隔离放大器;隔离电压2 500V;采用光耦继电器切换开关。

4 结束语

该发电厂目前采用ABBUNITROL 5000 励磁系统中的电桥式转子接地保护装置实现转子一点接地保护, 但受现场工况影响, 自投运以来多次发生误告警。经过深入调研分析, 决定采用南瑞继保RCS-985RS型保护测控装置替代现有的电桥式转子接地保护装置。

参考文献

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