电气接地装置原理、电阻计算及实操测试VIP免费

接 地 装 置目录1接地的基本概念CONTENTS接地装置的型式2接地电阻的计算34测量注意事项01接地的基本概念接地的基本概念1一、接地的分类1234工作接地保护接地防雷接地静电接地为释放静电电荷、防止静电危险而设置的接地。如易燃油、天燃气罐和管道的接地等。接地的基本概念1二、接地的几个基本概念1) 接地体人工接地体和自然接地体；接地装置1水平接地体和垂直接地体；2 ) 接地线3 ) 接地装置接地体和接地线的总和称接地装置。接地的基本概念12345地：电气上的地，其特点是该处土壤中没有电流，即该处电位等于零。接触电压与跨步电压接触电压：接地电阻土壤电阻率02接地装置的型式接地装置的型式2一、接地电阻的要求1KV 以上电气设备接地电阻允许值： (Ω)• 1 、大接地短路电流系统：；• 2 、小接地短路电流系统：• 3 、小接地短路电流系统中无避雷线的配电线路杆塔： 30• 4 、有避雷线的配电线路杆塔： 10-30 （与 ρ 的大小有）•5 、配电变压器： 100KV 及以上 4 ； 100KV 及以下 10 ；• 6 、独立避雷针： 10• 7 、人身安全接地： 4接地装置的型式2二、接地装置的型式1. 有避雷线的线路1 ） ρ ≤ 100Ω .m 的潮湿地区：可利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地，不必另设防雷接地。3) 300 < ρ ≤ 2000Ω.m 的地区：一般采用水平敷设的人工接地装置，接地体埋深不宜小于 0.5m 。5) 居民区和水田中的接地装置，包括临时接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。2 ） 100 < ρ ≤ 300Ω .m 的地区：除了利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外，还应设人工接地装置，接地体埋深不宜小于 0.6-0.8m 。4 ) ρ > 2000Ω.m 的地区：可采用 6-8 根总长度不超过 500m 的放射形接地体，伸长接地体只在 40-60m 有效，不宜太长。接地装置的型式2不同土壤电阻率地区的线路杆塔的典型接地装置土壤电阻率ρ （ Ω.m ）接地装置地面示意图工频接地电阻估算值 R（ Ω ）冲击接地电阻估算值Ri（ Ω ）60KA 下100KA 下100 以下107.44.5100-30015139.5300-5001513.512.8500-1000201715.6接地装置的型式2土壤电阻率ρ （ Ω.m ）接地装置地面示意图工频接地电阻估算值 R（ Ω ）冲击接地电阻估算值 Ri(Ω)60KA 下100KA 下1000-20002520192000-40003022204000 以上6 条 100m 或 8条 80m射线，或者 2 条连续伸长接地线不规定3029接地装置的型式22. 变电所接地网变电所接地网应满足工作、安全和防雷保护的接地要求。一般的做法是根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面加装集中接地体以满足防雷接地的要求。变电所接地网的接地体一般以水平接地体为主，并采用网格形，以便使地面电位比较均匀。接地网均压带的总根数在 18 根及以下时，用长孔地网较经济；在 19 根及以上时，用方孔地网较经济。接地网常用 4×40m 扁钢或∅ 20mm 圆钢敷设，埋地 0.6-0.8m ，其面积大体与变电所的面积相同，两水平接地带的间距约为 3-10m ，需按接触电压和跨步电压的要求确定。接地装置的型式2接地网的总电阻 R 可以估算：R= 0.4 4 𝜌√S+ 𝜌L ≈ 0.5 𝜌√S𝛺式中 L— 接地电体的总长度 m;S-- 接地网的总面积 ;ρ- 土壤电阻率 Ω .m;03接地电阻的计算接地电阻的计算3一、工频接地电阻1. 单根垂直接地体的接地电阻R gc=𝜌2 𝜋 d (𝑙𝑛 8ld − 1) 𝛺式中 Z 接地体长度 m ；d - 接 地 体 用 圆 钢 时 的 直 径 m ， 若 为 角 钢 时 ，d=0.84b(b 为角钢边宽 ) ，若用扁钢， d=0.5b(b 为扁钢宽度 )接地电阻的计算32. 水平接地体的接地电阻R g p=𝜌2 𝜋 l (𝑙𝑛 l2d h + A) 𝛺式中 Z- 接地体的总长度 m ；d-- 水平接地体的直径 m ；h-- 水平接地体的埋设深度直径 m ;A-- 水平接地体的形状系数；接地电阻的计算3二、冲击接地电阻冲击系数 a 值可按下述经验公式计算：a=10.9+a¿¿¿式中 a— 系数，采用垂直接地体时为 0.9 ，采用水平接地体时为 2.2 ；I— 通过每根接地体的雷电流幅值（ KA ）；ρ- 土壤电阻率（ KΩ.m ），取雷季中最大可能值；l 一棒或带的长度，或圆环接地体的圆环直径 m 。接地电阻的计算3三、接地电阻的测量方法1. 测量方法及接线测量接地电阻的方法最常用的有电压、电流法，比率计法和电桥法。对大型接地装置如 110kV 及以上变电所接地网，或地网对角线 D≥ 60m 的地网不能采用比率计法和电桥法，而应采用电压、电流表法，且施加的电流要达到一定值，测量导则要求不宜小于 30A 。接地电阻的计算31) 电压、电流法采用电压、电流法测量接地电阻的试验接线如图 -1 所示。这是一种常用的方法。T1T2○-U(V)-PV(A)PA图 -1 电压电流法测接地电阻的试验接线施加电源后，同时读取电流表和电压表值，并按下式计算接地电阻，即：Rs= UI式中 Rs-- 接地电阻， Ω ；U-- 实测电压， V ；I-- 实测电流， A 。接地电阻的计算3T2T1◯UP V(A)PA23T1- 隔离变压器；T2- 变压器；1- 接地网；2- 电压极；3- 电流极图 -1 电压电流法测接地电阻的试验接线图 -1 中，隔离变压器 T1 可使用发电厂或变电所的厂用变或所用变 50-200KV ，把二次侧的中性点和接地解开，专作提供试验电源用；调压器 T2 可使用 50-200KVA 的移圈式或其它形式的调压器；电压表 PV 要求准确级不低于 1.0 级，电压表的输入阻抗不小于 100kΩ ，最好用的分辨率不大于 1% 的数字电压表（满量程约为 50V ）；电流表 PA 准确级不低于 1.0 级。接地电阻的计算31) 电极为直线布置发电厂和变电所接地网接地电阻采用直线布置三极时，其电极布置和电位分布如图 -2 所示，其原理接线如图 -2 所示。23d 12d 1 323图 -2 测量工频地装置的直线三极法电极和电位分布示意图接地电阻的计算3(1)按图 -2 接好试验接线，并检查无误。直线三极法是指电流极和电压极沿直线布置，三极是指被测接地体 1 、测量用的电压极 2 和测量用的电流极 3 。一般， d13 = ( 4 ∼ 5 ) D， d12 =（ 0.5 ~ 0.6 ) d13 ， D 为被测接地装置最大对角线的长度，点 2 可以认为是处在实际的零电位区内。实验步骤如下(2) 用调压器升压，并记录相对应的电压和电流值，直之升到预定值，比如 60A ，并记录对应的电压值。(3) 将电压极 2 沿接地体和电流极方向前后移动三次，每次移动的距离为 d13 的 5% 左右，重复以上试验；三次测得的接地值的差值小于电阻值的差值小于 5% 时即可。然后三个数的算术平均值，作为接地体的接地电阻。接地电阻的计算3如果令 ，取 时， 时，分别测得接地体的接地电阻为 Rg1 、 Rg2 、 Rg3, 则接地体的接地电阻 Rg 为 :Rg=2.16 Rg1−1.9 Rg2+0.73 Rg3接地电阻的计算3231d 1 2d 1 3PA-iAPV˙EV32图 -3 三极法的原理接线图如果 d13 取 (4-5)D 有困难时，在土壤电阻率较为均匀的地区可取d13=2D,d12=1.2D; 土壤电阻率不均匀的地区可取 d13=3D,d12=1.7D 。接地电阻的计算32. 电极为三角形的布置电极三角形布置示意图如图 -4 所示。此时，一般取 d12=d13≥2D ，夹角♀2d221θd 23d 1363图 -4 电极三角形布置图1- 接地体； 2- 电压极； 3- 电流极接地电阻的计算3测量大型接地体的接地电阻时，宜用电压、电流表达、电极采用三角形布置。因为它与直线法比较有下列优点：1) 可以减小引线间互感的影响；2) 在不均匀土壤中，当 d13=2D 时，用三角形法的测量结果，相当于 3D 直线法的测量结果；用三角形的测量结果，相当于 3D 直线法的测量结果；3 ）三角形法，电压极附近的电位变化较缓，从 29 到 60° 的电位变化相当于直线法从 0.618d13 到 0.5d13 的电位变化。接地电阻的计算3接地电阻 Rg 为Rg=U12I [1−a(1d13+ 1d12−1√d122 +d132 −2d12d13𝑐𝑜𝑠 𝜃)]式中 U12-- 电压极与被测接地装置之间的电压；I-- 通过接地装置流入地中的测试电流；a-- 被测接地装置的等效球半径；d12-- 电压极和被测接地装置的等效中心距离；d13-- 电流极和被测接地装置的等效中心距离；θ -- 电流极和接地装置等效中心的连线与电流极和接地装置等效中心的连接线之间的夹角，一般取d12≈d13≈2D , 𝜃=30接地电阻的计算33. 测量工频接地电阻当被测接地装置的对角线较长，或在某些地区（山区或城区）按要求布置电流极和电压极有困难时，可以利用变电所的一回输电线的两相导线作为电流线和电压线。由于两相导即电压线与电流线之间的距离较小，电压线与电流线之间的互感会引起测量误差。这时可用四极补偿法进行测量。图 -5 是消除电压线和电流线之间的互感影响的四极法的原理接线图。图 -5 的四极是指被测接地装置 1 、测量用的电压极 2 、电流极 3 以及辅助电极 4 、辅助电极 4 离被测接地装置边缘的距离 d14=30-100m ，用高输入阻抗电压表测量 1 、 2 ， 1 、 4 和 2 、 4 之间的电压。电压 U12 、 U14 和 U24 以及通过接地装置流入地中的电流 I ，得到被测接地装置的工频接地电阻。接地电阻的计算3i2 o-˙E4 0-3241- 被测接地装置；2- 测量电压极；3- 测量电流极；4- 辅助电极四极法测量工频接地电阻的原理接线图图 -5Rg=12U14 I (U122 +U122 −U242 )式中 U12— 被测接地装置 1 和电压极 2 之间的电压；U14- 被测接地装置 1 和辅助极 4 之间的电压；U24-- 电压极 2 和辅助极 4 之间的电压；I 一通近接地装置流入地中的试验电流。接地电阻的计算3同时为了减少电压线和电流线这间互感的影响，可使用架空线的一相作电流线，另外再从地面放一根电压测试线，两根丝沿同一方向布线，但应间距一定的距离，最好能大于 10m 。在试验中如遇到升电流有困难时，应检查架空线路的导线接头是否接触好，接触电阻是否过大，电流极和电压极的接地是否可靠，如不可靠处理，如在测试电流极和电压极四周加盐水处理。如我们有一次在做一水电厂的接地电阻测试时，调压器调到满量程却升不起电流，最后检查是由于试验时所用的 35kV 架空线路导线弓子接头长期失修、氧化，使接头处电阻过大所致，经处理后电流才会升到预定值。04测量注意事项测量注意事项41) 试验时用交流电源测量接地电阻时，应采用独立电源，通常单独的所用变压器，并把中性和接地点打开，以防分流引出误差，或升不起电流，也可使用 1:1 的隔离变压器，其中性点接至被测接地体，相线接至电流极。电压的高低根据电流回路阻抗和所需要的升的电流进行估算。在满足测量要求的前提下，应尽量采用较低的电压。2) 在许多变电所中，输电线路的架空地线是与变电所接地装置连接在一起的，这会影响变电所接地装置接地电阻的测量结果，因此，在测量时，应把架空线路的避雷线与变电所接地装置的电连接断开。测量注意事项43 ) 电流极处因要注入较大的电流，会对附近的人畜造成伤害，因此，在测量时要有专人监护。4) 在试验时电流引线要流过较大的电流，因此，电流回路要有较大的导线截面。电工后院2) 比率计法U~3M1123d 1 2d23d...