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1、大型设备安装工程中的电气接地保护技术分析探讨 摘要:本文结合笔者多年工业设备电气施工实践,介绍了土壤特性对接地系统的影响,提出了接地电阻的正确测量方法,并结合几种大型设备电气接地保护安装施工对其电气接地保护技术要点几故障电流的监测进行了深入探讨。 关键词:大型设备;安装工程;电气接地保护;接地电阻;故障电流 1引言 在工业设备安装过程中,电气接地是必不可少的,接地系统的正确安装不仅可以保护建筑物和设备免遭意外的故障电流或雷电导致的损坏,而且还具有保护人身安全的作用,接地系统的安装看上去似乎简单,但实际上这是一个非常复杂
2、的问题。 目前我国的建筑安装施工规范中介绍了常规的接地工艺,这种接地工艺对传统的简单电气设备是可行的,但是对于复杂的建筑物如智能化建筑和复杂的大型重要设备如发电机组,常规的接地方法将难以满足要求,甚至会埋下事故隐患。为此,对接地安装工程中的土壤影响、接地电阻的测量以及接地故障电流的监测方法进行探讨有很强的现实意义。 2土壤特性对电气接地系统的影响分析 在安装电力设备时,良好的接地系统是为了给故障电流和雷电感应电流提供一个流入大地的低阻抗通道,以保证在电气设备发生故障和雷电袭击时获得最大程度的安全。但是,实现接地系统的正确安装
3、不仅要求掌握有关标准、导体材料以及正确的连接方法,还必须考虑不同的土壤条件。因为土壤电阻对埋设导体的总阻抗有显著影响。为此,在接地施工中,应该首先考虑土壤的以下特性: 1)含水量:一般来说,含水量越高,土壤电阻率越低,含水量降到10%以下时,电阻率将显著增加。 2)土壤温度:温度低于冰点会使电阻率增高,所以在高寒地区,需要将接地极挖到冻土层以下,以保持低电阻值的接地。 3)土壤类型:黑色土壤或有机物含量高的土壤能够保持较多的水分并且具有较好的电解性能,所以电阻率较低,沙土泄水快且含水量和电解性能差,故阻抗较高,岩石和灰渣性土壤不含水
4、分和电解物质,故电阻率很高。各种不同土壤的电阻率见表1。 土壤类型一般最小最大填土(灰渣、含盐份残渣),白土、黏土、含砂土,含有不同比例成分的砂和石子,含少量白土或沙土的砂和石块。 为了正确埋设接地系统,需要首先用电阻测试仪测量土壤的电阻率,通常采用的测量方法有三种:四点测量法(最精确)、三点测量法(变化深度)、两点测量法。 在测得土壤的电阻率后,对于电阻率不合要求的土壤应该设法降低电阻率,其方法有三个:5 1)增加土壤的含水量,但是这种方法不易实现。 2)在土壤中加硫酸铜、硫酸镁或氯化钠等盐类。这种方法成本较低,但存在的问题是
5、,当盐类被冲洗掉后,土壤会恢复到加盐以前的状态,为此必须定期对接地系统补充盐分,此外,有些盐类可能会腐蚀导线。 3)采用接地增效剂,采用接地增效剂不仅能改善接地性能,而且效能稳定,无须维护。在选择增效剂时应当注意它要和接地极、引线以及连接材料兼容。目前可供选择的增效剂有以下几种: a膨润土:考虑到在膨润土内只有通过离子的移动才产生导电作用。所以要求膨润土必须湿润。因为在失去水分时。膨润土的体积减小电阻率变大。同时膨润土的收缩使它与周围土壤的接触不再紧密。从而进一步增加接地电阻。 b碳粉:碳粉因其主要成分为碳质,所以导电性能很好。但缺
6、点是可能被地下水冲刷掉。 c导电水泥:这是一种无腐蚀性的低电阻增效剂,并且可以在湿态和干态下使用。在干态下,它可以从周围土壤中吸收水分并固化并在其结构内部保持水分,湿态使用时,可用水将导电水泥调成泥浆倒入装有接地线的沟内或灌入接地极的周围,导电水泥便可形成一个稳定的高导电性能的块。 3接地电阻的正确测量 电气接地系统的安装验收的主要依据是接地电阻是否符合要求,因此接地电阻的正确测量十分重要,要做到正确测量接地电阻,工程技术人员必须掌握以下要点: 1)选用合适的测量仪器不能用万用表测量接地电阻,因为万用表用两点法测出的是两连
7、接点间的环路电阻,其中包括两点问土壤的电阻,它无法消除由于存在瞬变电流而引起的误差。 2)选择正确的测量方法,图l给出了正确的测量原理图,图中含有电压和电流两个回路,用测得的数据和欧姆定律可以得到接地电阻值。这种测试电路测得的电流为方波,它能消除电网电源中谐波电流的影响,从而摆脱了瞬变电流的干扰。 3)考虑测量时的环境条件。就接地极而言,大地是一个电阻性的包绕环境,此包绕环境的固有特性决定于土壤的种类、接地极的形状和电气要求。此外,包绕环境随时间变化,例如温度和湿度。为此在测量接地电阻时应该考虑整个临界土壤容积的电阻值,因为它能影
8、响发生接地故障时流入大地的电流大小。 4)正确布置辅助接地极。在测量时,辅助接地极的正确布置是十分重要的。由于辅助接地极的正确定位与土壤湿度以及有无其它地下埋设物等因素有关,因此需要将辅助接
