浅谈发电企业接地装置的运行与维护

crazy 发表于 2010-7-12 15:01:17

摘要：本文对发电企业防雷接地保护原理进行描述，对接地的作用作了详细的介绍，同时对发电企业的接地装置日常维护进行阐述。
    关键词：电气设备;接地装置;接地电阻;防雷
    随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。 
1  接地概述
    电气设备的任何部分与大地(土壤)间作良好的电气连接称为接地。接地是确保电气设备正常工作和安全防护的重要措施。电气设备接地通过接地装置实施。接地装置由接地体和接地线组成。与土壤直接接触的金属体称为接地体；连接电气设备与接地体之间的导线(或导体)称为接地线。接地网是接地系统的基础，由接地环（网）、接地极（体）和引下线组成，以往常有种误解，把接地环作为接地的主体，很少使用接地体，在接地要求不高或地质条件相当优越的情况下，接地环也能够起到接地的作用，但是通常的情况下，这是不可行的，接地环可以起到辅助接地地作用，主导作用是用接地体来完成的。影响接地效果的几个因素有土壤电阻率、接地体的选择.接地材料的防腐和合理的布划接地网络。影响接地电阻的因素很多：接地桩的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对地电阻进行测量是必不可少的。
    接地装置是由埋入土中的金属接地体（角钢、扁钢、钢管等）和连接用的接地线构成。电力行业按接地的目的，电气设备的接地可分为：工作接地、防雷接地、保护接地、仪控接地。       工作接地：是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地，其作用是稳定电网对地电位，从而可使对地绝缘降低。 
    防雷接地：是针对防雷保护的需要而设置的接地。例如避雷针（线）、避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入大地，以利于降低雷过电压，故又称过电压保护接地。 
    保护接地：也称安全接地，是为了人身安全而设置的接地，即电气设备外壳(包括电缆皮)必须接地，以防外壳带电危及人身安全。 
    仪控接地：发电厂的热力控制系统、数据采集系统、计算机监控系统、晶体管或微机型继电保护系统和远动通信系统等，为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。也称为电子系统接地。 
接地电阻的基本概念： 
    接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率，如果有电流流过时，则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后，它以电流场的形式向四处扩散，离接地点愈远，半球形的散流面积愈大，地中的电流密度就愈小，因此可认为在较远处（15—20m以外），单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零，该处电位已为零电位。
2  防雷接地的作用
2.1 接闪
    接闪装置就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网，接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。 
2.2 均压 
    接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。室内的金属设施、电气装置和电子设备，如果其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时，则应该用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，室内的所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，并最后与等电位连接母排相连。 
2.3 屏蔽 
    屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断。所有的屏蔽套、壳等均需要接地。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。 
2.4 接地 
    接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。   
2.5 分流（保护） 
    这是现代防雷技术迅猛发展的重点，是保护各种电子设备或电气系统的关键措施。所谓分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线）与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器SPD，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处分流入地了。雷电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电子设备来说是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流（即不少于三级防雷保护）。现在避雷器的研究与发展，也超出了分流的范围。有些避雷器可直接串联在信号线或天线的馈线上，它们能让有用信号顺畅通过，而对雷电过压波进行阻隔。采用分流这一防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如信号避雷器的接入应不影响系统的传输速率；天馈避雷器在通带内的损耗要尽量小；若使用在定向设备上，不能导致定位误差。 本文共 2 页,第      页
2.6  躲避
    在建筑物基建选址时，就应该躲开多雷区或易遭雷击的地点，以免日后增大防雷工程的开支和费用。当雷电发生时，关闭设备，拔掉电源插头。 
3  运行与维护
    接地装置运行中，接地线和接地体会因外力破坏或腐蚀而损伤或断裂，接地电阻也会随土壤变化而发生变化，因此，必须对接地装置定期进行检查和试验。一般情况下，应每年对变(配)电所的接地装置一般每年检查一次，同时进行接地电阻测量工作，对各种防雷装置的接地装置每年在雷雨季前检查一次。特别是对化学附近，含有酸、碱、盐等化学成分的土壤地带应检查地面下500mm以上部位的接地体的腐蚀程度。防止酸碱等物质对地网造成严重的腐蚀。接地网每次检查时应检查电气设备与接地线、接地线与接地网连接情况，要牢固可靠。近年来，南方地区多采用铜材料作为接地体，以提高接地效果，减少腐蚀程度，这无非要提高防雷装置的造价，增加工程的成本，南方雨水天气较多，接地体易腐蚀。而在北方天气干燥，加之采用铜接地造价较高，因此北方易使用镀锌扁钢做为接地体。
    接地网的安装过程中应将主网干线上的镀锌扁钢应竖直放置，减少锈蚀速度。控制室的接地应形成环网，主干线穿过控制室时，应从两侧往楼上引接地线，且楼房的基石钢筋应与接地主干线连接，以改善接地效果。穿墙套管的接地应设在室外，且每组的接地线都应引至主干线，以提高运行人员和室内二次设备的安全性。一次设备的接地线不得往电缆沟内的接地扁钢上连接，也不应悬空穿越电缆沟。接地网水平接地极铺设后，回填土时，接地网下要用干净的原土，不得将脏土或碎石填到下部。经验表明，接地体的电阻主要决定于它与地的接触电阻。我们在打接地棒后立即测量其接地电阻值时测得某一数值；只要抓住接地棒的上端摇一摇，再测时其接地电阻值将增加。这是因为接地棒与其附近的土壤脱离的缘故。在钻孔埋接地体的时候，灌水和填土后其接地电阻值将有一变化时期。开始其接地电阻值小，后来变大(土壤与接地体脱离)，长时期后又变小(因土壤压实)。用碳棒和碳质模块做接地体时其接地电阻值并不如计算那样理想，但是如果在它们的周围涂以LRCP降阻剂则可较理想地达到预期的接地电阻值。这些都说明接地体与地的接触电阻是决定接地电阻的重要因素。
4  结束语 
    发电企业的防雷接地是保证人身设备安全运行的重要安全措施，防雷接地保护随着科技的发展，对防雷接地有了新的地规范和标准，特别对计算机网络系统进行防雷，应根据机房所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵机房设备的主要来源，进行整体防护。发电企业应严格对照便准进行防雷接地从设计施工到日常维护的标准执行，从而保证人身及设备的安全稳定运行。
     作者简介： 卢玉东，1974年生人，东北电力大学1998年毕业，从事大唐双鸭山热电有限公司安全监察部副主任岗位。 任丰雷：1979年生人，东北电力大学2005年毕业，从事大唐双鸭山热电有限公司设备管理部电气专业点检员岗位。
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