接地網(wǎng)的方式 及防腐方法

1、1、工作接地在正?；虍惓Ｇ闆r下，為了保證正常且可靠地運(yùn)行，必須將供電系統(tǒng)中的某點(diǎn)與地做可 靠的金屬連接，稱為工作接地。如變壓器的中性點(diǎn)與接地裝置的可靠金屬連接等。其作用： 降低人體的接觸電壓，在中性點(diǎn)對(duì)地絕緣的系統(tǒng)中，當(dāng)一相接地，而人體又觸及另一相時(shí)， 人體將受到線電壓，但對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，人體受到的為相電壓。迅速切斷故障設(shè)備。在 中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)中，一相接地時(shí)，接地電流僅為電容電流和泄漏電流，數(shù)值很小，不足以 使保護(hù)裝置動(dòng)作以切斷故障設(shè)備。在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，發(fā)生碰地時(shí)將引起單相接地短路， 能使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作以切斷故障。減輕高壓竄人低壓的危險(xiǎn)。2、保護(hù)接地在正常工作狀態(tài)下，各種電器的外殼是

2、不帶電的。但由于某些原因，造成設(shè)備絕緣損壞后 可能使外殼帶電，人或動(dòng)物一旦接觸到這種外殼帶電的設(shè)備就有觸電的危險(xiǎn)。為了防止這種 現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)危及人身安全，將電器設(shè)備正常時(shí)不帶電的金屬外殼、配電裝置的金屬部分同大 地做良好的電氣連接，稱作保護(hù)接地。圖1，設(shè)備外殼不接地。當(dāng)故障時(shí)，由于帶電線路對(duì) 地電容存在，將產(chǎn)生電容電流。又因?yàn)樵O(shè)備外殼與大地間的接觸電阻較大，若忽略其分流做 用，則故障電流將全部由地中經(jīng)人體返回設(shè)備外殼。即人體中的電流為：Ir=Ijd。由于人觸 電的危害程度主要決定于通過人體的電流。人體最小的感覺電流工頻約為1mA，直流約為 5口入。當(dāng)工頻電流超過10mA時(shí)，手已難于擺脫電源；當(dāng)超

3、過50mA且觸電時(shí)間超過1530s， 即可致命，所以，在絕緣損壞時(shí)，人碰觸到電器設(shè)備外殼是很危險(xiǎn)的。若要使人們觸及絕緣 損壞的電器設(shè)備外殼不遭受觸電的危險(xiǎn)，關(guān)鍵是減少設(shè)備外殼與大地間的接觸電阻，使流過 人體的電流在安全要求的允許范圍內(nèi)。保護(hù)接地的目的就在于此。如圖2所示，采用保護(hù)接 地后，流入人體的電流為：Ir=Ijd*rjd/（rr+rjd）。式中：Ijd接地電流（A）； Ir流入人體電流（A）； rjd接地電阻（Q）； rr人體電阻（Q）。由于人體電阻遠(yuǎn)大于接地電阻,則上式可以簡化為：Ir= rjd/rr。流過人體的電流Ir與接地電阻rjd和接地電 流Ijd成正比。因此，為了保證人身安全，

4、應(yīng)設(shè)法盡量減少接地電阻和故障電流的值。Ir圖1變電所（站）中需要保護(hù)接地的的部分一般有變壓器及各種電器設(shè)備的底座和外殼、 開關(guān)電器的操作機(jī)構(gòu)、互感器副邊繞組、配電屏與控制屏的框架、屋外配電裝置的金屬架構(gòu)、 鋼筋混凝土架構(gòu)、電纜金屬支架以及靠近帶電部分的金屬遮欄、金屬門等。3、保護(hù)接零電器設(shè)備的中性點(diǎn)接地時(shí)，該點(diǎn)稱作零點(diǎn)。由零點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱作零。電器設(shè)備的外 殼與零線連接時(shí)，稱作保護(hù)接零。在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中采用保護(hù)接地時(shí)，由于 中性點(diǎn)接地電阻設(shè)備外殼接地電阻值較大，而系統(tǒng)電壓又低（如220v），使得碰殼故障電流 Ijd較小，無法起動(dòng)保護(hù)裝置切斷電源，設(shè)備外殼長期帶電，危及人身安全，由

5、于在低壓電 網(wǎng)中為減少接地電阻而敷設(shè)接地網(wǎng)不經(jīng)濟(jì)，故通常是利用已有的零線作為保護(hù)接地線，形成 保護(hù)接零的保護(hù)方式。零線電阻小，故障時(shí)電流較大，使保護(hù)裝置可靠地動(dòng)作切除電源，保 證了人身及設(shè)備安全。此方法簡單、經(jīng)濟(jì)、故在低壓電網(wǎng)中較多采用。當(dāng)零線斷線而未采用重復(fù)接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相碰殼故障后，零線電位升高，故障相 對(duì)零線電壓下降，而非故障相對(duì)零電壓升高，接近線電壓，將產(chǎn)生不良后果。如產(chǎn)生故障相 所接的電器電壓不夠，非故障相所接的用電器將產(chǎn)生高電壓而燒毀等。為了避免此類事故發(fā) 生低壓用電器應(yīng)采用重復(fù)接地。由于重復(fù)接地點(diǎn)與大地可靠連接，零線電位不再升高，保證 了人身及設(shè)備的安全。值得注意的是，采用重

6、復(fù)接地也不是絕對(duì)安全的。因?yàn)橹貜?fù)接地點(diǎn)固定不變，而零線斷線點(diǎn) 不定。當(dāng)零線某點(diǎn)斷線后仍可能使一部分設(shè)備外殼帶有危險(xiǎn)電壓。4、防雷接地防雷及接地清單計(jì)價(jià)中的計(jì)量單位為項(xiàng)，清單計(jì)價(jià)表中的綜合單價(jià)為每項(xiàng)的價(jià)。提清 單量時(shí)，如防雷及接地各自為一個(gè)系統(tǒng)，則可分別計(jì)算一個(gè)防雷裝置和一個(gè)接地裝置。如 防雷及接地合用一組接地極，則可合并為一個(gè)編碼，清單量為一項(xiàng)。接地裝置項(xiàng)目特征 應(yīng)表述清除接地母線的材質(zhì)、規(guī)格、敷設(shè)部位(室內(nèi)還是室外)及接地極的材質(zhì)、規(guī)格。 如需作特別處理，如換土、化學(xué)處理時(shí)應(yīng)表述出。工程內(nèi)容應(yīng)按實(shí)際需要描述清楚，只作 定性描述不作定量分析，既只描述工程內(nèi)容，不提出工程數(shù)量。防雷裝置和接地裝置

7、一 樣對(duì)于項(xiàng)目特征須按設(shè)計(jì)要求表述清楚，工程內(nèi)容描述清楚。防雷及接地裝置接地電阻 試驗(yàn)應(yīng)作編碼，其一項(xiàng)中不含接地電阻試驗(yàn)。2.接地極一般用鋼。三、接地網(wǎng)腐蝕與防腐措施1主要腐蝕形式鋼材表面的微觀不均勻性會(huì)引用，電位較負(fù)的金屬發(fā)生溶解而腐蝕，有的變電站新敷 設(shè)的接地裝置比原來起不同部位的電位差，形成腐蝕微電池；兩種不同金屬電氣連接后形成電偶腐蝕作的老接地裝置腐蝕得快，其中的原因之 一就是新老接地裝置之間的電位差形成電偶腐蝕，新地網(wǎng)成為陽極被腐蝕，舊地網(wǎng)作為陰極 獲得保護(hù)；土壤的不均勻性引起金屬不同區(qū)域間產(chǎn)生電位差，形成客觀腐蝕電池，如變電站 土壤壓實(shí)程度不一致，就會(huì)引起接地裝置的腐蝕；土壤中存在

8、的微生物腐蝕。變電站接地裝置的防腐措施分析變電站接地裝置一般都采取防腐措施，但方法并不一致，本文對(duì)這些防腐蝕措施進(jìn)行比 較分析，從而推薦出最佳防腐措施。2防腐蝕的幾種措施為了便于比較分析，用一個(gè)220 kV變電站接地裝置例子加以說明。設(shè)流過接地引下線 的短路電流為31 kA，短路持續(xù)時(shí)間取0. 65 s，引下線采用全電流，地網(wǎng)與引下線分流系 數(shù)取75%。3. 2.1熱鍍鋅扁鋼采用熱鍍鋅扁鋼是多數(shù)變電站接地裝置采用的防腐措施，它主要利用高溫?zé)峤r(shí)所形成 的鋅合金層本身的防腐特征。滿足熱穩(wěn)定要求的扁鋼截面最小為 31X103XV0.65/70=357mm2,可以選取60X6的扁鋼，再考慮每年平均腐

9、蝕0. 1mm，截面 還應(yīng)增加50%，變電站接地裝置大約需要鋼材24 t，材料費(fèi)約為12萬元。2.2銅接地裝置美國等很多國家都用銅做變電站接地裝置，這主要是考慮到變電站接地裝置的重要性和銅的耐腐蝕性和穩(wěn)定性。我國解放前，也曾大量采用銅作為接地體，像天津塘沽110 kV變 電站(解放前建)的接地網(wǎng)用的是銅材，至今仍合格。據(jù)資料介紹，銅腐蝕不存在點(diǎn)蝕，屬表面均勻腐蝕，銅在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材 的（1/5）（1/10）。從出土的幾千年前的青銅器來看，銅的確具有很高的穩(wěn)定性和抗腐 蝕性。銅接地引下線的最小截面為31X103X”0.65/210=119mm2,考慮一定裕度，最終可 選取30X5銅帶

10、，變電站接地裝置約需9.5t銅材，按1999年市場價(jià)，如果選取黃銅，材 料費(fèi)約為21萬元，如果選取紫銅，材料費(fèi)為26萬元。2.3陰極保護(hù)法變電站中采用埋入電位更負(fù)的活潑金屬與被保護(hù)金屬偶接，從而具有減緩或阻止腐蝕的 作用。根據(jù)提供保護(hù)電流方式的不同，陰極保護(hù)法又可分為犧牲陽極和外加電流兩種。國內(nèi) 有的單位又將犧牲陽極法加以改進(jìn)，鋼體上涂上導(dǎo)電涂料，雖然具體實(shí)施上略有差異，但基 本原理是相同的，造價(jià)也差不多。上述220 kV變電站接地裝置需不鍍鋅裸鋼16 t，鋼材費(fèi)約為4.8萬元，防腐費(fèi)約15 萬元，兩項(xiàng)主材費(fèi)約為19. 8萬元。3. 2.4外層保護(hù)法目前，國內(nèi)許多單位正在研制用于變電站接地裝置

11、的導(dǎo)電防腐材料。目前有兩種材料在 國內(nèi)已有應(yīng)用，一種是近年來用于地網(wǎng)防腐的KV導(dǎo)電防腐涂料，它是一種涂料，直接涂刷 于裸鋼上；另一種是降阻防蝕化學(xué)劑，主要用于巖石地區(qū)接地裝置的降阻和散流，但也有單 位只是將它用于防腐蝕，由于這種用途應(yīng)用單位較少，加之本身有一定腐蝕性，故實(shí)用性不 大。由于接地網(wǎng)長期埋設(shè)在土壤中,運(yùn)行環(huán)境惡劣，且不斷受到化學(xué)和電化學(xué)腐蝕,進(jìn)而極 大地影響了接地網(wǎng)的熱穩(wěn)定性和電連續(xù)性。采用導(dǎo)電防腐涂料是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的措施。對(duì)于防止一般土壤的腐蝕，它和鍍鋅方 法相比，顯然有明顯的優(yōu)點(diǎn)，其壽命可達(dá)到30年以上，如果半島以上幾種方法中的二種及 二種以上的防腐措施結(jié)合起來使用，即所謂的

12、實(shí)行多重保護(hù)的方法，則接地網(wǎng)的防腐是可以 得到根本解決的。或許有人要問：能否做到在防腐的同時(shí)又有兼顧降阻呢?回答是肯定可以 做到的。那就是可以在使用導(dǎo)電防腐涂料的同時(shí)，結(jié)合利用低電阻率的輔助材料來置換接地 網(wǎng)周圍土壤的方法來達(dá)到目的。在這里我們推薦使用物理降阻劑這一輔助材料來置換接地網(wǎng) 周圍的土壤，來實(shí)現(xiàn)在防腐的同時(shí)兼顧起降阻的作用。1997年以后一種新型的物理降阻劑問世，從而使降阻劑明顯地分成化學(xué)降阻劑和物理 降劑二大類型。在選用降阻劑時(shí)應(yīng)該分清這二類不同導(dǎo)電機(jī)理的降阻劑。化學(xué)降阻劑無論是液態(tài)、固態(tài)還是有機(jī)、無機(jī)型的，其共同特點(diǎn)是以電妥質(zhì)為導(dǎo)電主體， 其導(dǎo)電機(jī)理類似于土壤的導(dǎo)電機(jī)理，鄧只有在

13、水“參予”時(shí)，電解質(zhì)才能電離，從而成為導(dǎo) 電主體。當(dāng)電解質(zhì)濃度越高，其導(dǎo)電率也越力也即電阻率越低），降阻效果越明顯。然而這 種導(dǎo)電性能不可避免地帶來對(duì)金屬電極的腐蝕。由于其電解質(zhì)含量一般占組分總含量的 25%64%，這要比一般土壤中可溶鹽含量2%5%約高出10多倍，這不能不說是造成接地裝 置腐蝕的主要原因。由于化學(xué)降阻劑在降阻時(shí)離不開水的“參予”，這就使得在干旱缺水地 工使用時(shí)，將大大減弱其降阻效果。而在多雨水地區(qū)，則由于長年的雨水沖刷及地下水位的 漲落，也將因電解質(zhì)的流失而逐漸失去降阻能力。這是化學(xué)降阻劑難以克服的自身固有的弱 點(diǎn)。物理降阻劑是以非電解質(zhì)的固體粉末為導(dǎo)電材料，并以強(qiáng)堿弱酸為膠

14、凝物，這從很大程 度上減輕了對(duì)金屬電極的腐蝕。同時(shí)它不受季節(jié)性雨水的影響（水只在施工時(shí)起膠凝作用）， 因此其導(dǎo)電特性不受酸堿鹽、高低溫、干濕度所限，而直接靠本身的導(dǎo)電粉末起到降阻作用。 這對(duì)于干旱、少雨、高寒的地區(qū)，更容易滿足接地電阻穩(wěn)定性的要求?；瘜W(xué)降阻劑在失水后 電阻率會(huì)升高，水泡后電阻率又下降，經(jīng)冷凍后電阻率又驟然升高，這也充分說明了離子導(dǎo) 電的特點(diǎn)。而物理降阻劑，因是導(dǎo)電粉末組成的，其電阻率小于凝膜的電阻率，存放失水后 電阻率反而略有下降，而在高低溫狀態(tài)下電阻率始終穩(wěn)定在1 F以下。另外半化學(xué)降阻劑和物理降阻劑分別包在金屬塊的外面，與未包降阻劑的金屬塊同時(shí)埋 于PH值為6的酸性土壤中進(jìn)

15、行對(duì)比試驗(yàn)。60天后檢查發(fā)現(xiàn)，沒包降阻劑的金屬塊銹蝕嚴(yán)重， 包以化學(xué)降阻劑金屬塊局部有明顯的腐蝕斑點(diǎn)，而包以物理阻劑的金屬塊幾乎無腐蝕斑點(diǎn)， 這也說明了物理降阻劑對(duì)金屬的腐蝕性微不足道，大大延長了接地裝置的使用壽命。由此可見，物理降阻劑明顯優(yōu)于化學(xué)降阻劑。故近幾年來在接地裝置的降阻中有逐漸取 代化學(xué)降阻劑的趨勢。在這里我們充分注意和利用了物理降阻劑的幾乎無腐蝕性這一顯著特 點(diǎn)，使接地裝置的外圍再次形成一層有一定厚度的防腐層，使得接地裝置在滿足接地電阻的 同時(shí)，更加延長了涂以導(dǎo)電防腐涂料的鋼體本身的腐蝕年限，實(shí)現(xiàn)了雙重保護(hù)的目的?？赡苡腥艘獑枺苯佑梦锢斫底鑴┎灰部梢赃_(dá)到防腐和降阻的雙重目的嗎?

16、這是偏面的 認(rèn)識(shí)。直接使用物理降阻劑，雖然對(duì)鋼體實(shí)施了包圍，看起來鋼體不會(huì)腐蝕了，但實(shí)際上并 非如此。這是因?yàn)殇擉w相借助降阻劑層與外界的腐蝕介質(zhì)完全隔離是做不到的。有研究表明 鋼的平均腐蝕為70mg/cm2年。而形成這種腐蝕僅需要11mg/cm2年的水和30mg/cm2年 的氧。一般的外層保護(hù)大概具有1901122mg/cm 2年的透水率和453mg/cm2年氧的滲 透率，因此長期以后，鋼體本身阻擋不住水和氧的滲透而腐蝕。何況鋼體表面就是在干燥的 空氣中就有約2g/m2的吸附水，而在接近露點(diǎn)的濕空氣中吸水更強(qiáng)約為20g/m2。所以鋼體 表面在經(jīng)過涂以導(dǎo)電防腐涂料后，將能抵抗外圍層的水和氧的滲透

17、而引起的腐蝕，這里的外 圍層實(shí)際上也起到了阻止水和氧的滲透，客觀上起到了保護(hù)鋼體表面涂層的使用壽命，從而 延長了接地網(wǎng)的使用年限。這就是雙層的基本原理，也是兼顧降阻的一種防腐綜合措施的新 思路。那么對(duì)于腐蝕更加嚴(yán)重的地區(qū)或重要設(shè)施，即復(fù)合材料（鍍鋅等）加上導(dǎo)電防腐涂料加 上物理降阻劑，形成對(duì)接地裝置的三重保護(hù)，足以使接地裝置的運(yùn)行壽命達(dá)到50年。當(dāng)然 對(duì)于一般不需要降阻或土質(zhì)狀況較好的地區(qū)或一些低壓配電網(wǎng)中，我們可以單獨(dú)使用導(dǎo)電防 腐涂料來防止接地網(wǎng)的腐蝕。而對(duì)于大部分的110kV及以上的變電站，或110kV及以上的輸 電線路及其它電力設(shè)施，推薦采用導(dǎo)電防腐涂料加物理mg/cm 2年的所謂雙重

18、保護(hù)的方 法。據(jù)估計(jì)，這種“二合一”的雙重保護(hù)的方法，其成本提高約10%，故可謂是一咱經(jīng)濟(jì)實(shí) 用，簡單易行的方法。以上對(duì)接地裝置的防腐問題，介紹了許多國內(nèi)外的新技術(shù)?？梢栽O(shè)想從根本上解決接地 網(wǎng)的腐蝕問題，真正做到一次施工，永久收益是可期望的。采用二種及二種以上的綜合保護(hù) 的方法，雖然從一次投資需要提高10%以上，但從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，隨著電網(wǎng)體制的改革， 對(duì)發(fā)供電的可靠性要求越來越高，上述的一些附加投資獲得的將是明顯的、豐厚的社會(huì)效益 和經(jīng)濟(jì)效益，這又何樂而不為呢?相信隨著接地風(fēng)的防腐綜合措施的推廣應(yīng)用，不僅將促使 人們?cè)谕顿Y觀念上發(fā)生質(zhì)的改變，更主要的將會(huì)增加電網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性，最終得到巨

19、大 實(shí)惠的還是廣大的運(yùn)行單位及用戶。節(jié)點(diǎn)撕裂與分層約簡23 34（b）元版塊網(wǎng)絡(luò)中的元版塊11165.1單相接地故障1、發(fā)生接地時(shí)，由于非故障相對(duì)地電壓升高（完全接地時(shí)升至線電壓值）系統(tǒng)中的絕緣薄 弱點(diǎn)可能擊穿，造成短路故障；2、接地故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞設(shè)備并可能發(fā)展成相間短路故障；3、接地故障點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧時(shí)，在一定條件下產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓，其值可達(dá)相電壓的 2.53倍，對(duì)系統(tǒng)絕緣危害很大。4、發(fā)生弧光接地時(shí)，產(chǎn)生過電壓，非故障相電壓很高電壓互感器高壓保險(xiǎn)可能熔斷，甚至 可能燒壞電壓互感器。5.2單相接地故障的現(xiàn)象及處理5.2.1、電壓互感器保險(xiǎn)熔斷1）當(dāng)電壓互感器高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，受電壓

20、二次回路的負(fù)載影響，熔斷相電壓降低，但 不為零，此時(shí)其他兩相電壓應(yīng)保持為正常相電壓或稍低。同時(shí)由于斷相出現(xiàn)在互感器高壓側(cè)， 互感器低壓側(cè)會(huì)出現(xiàn)零序電壓，大小高于接地信號(hào)定值，會(huì)發(fā)出接地信號(hào)。退出電壓互感器， 更換保險(xiǎn)后投入運(yùn)行。2）當(dāng)電壓互感器低壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，在二次側(cè)的反映和高壓保險(xiǎn)基本類似，但是由于保險(xiǎn)熔 斷發(fā)生在低壓側(cè)，影響的將只是某一個(gè)繞組的電壓，不會(huì)出現(xiàn)零序電壓。在這種情況下，中 央信號(hào)報(bào)警“電壓互感器斷線”，熔斷相電壓為零，另兩相電壓正常，可以確認(rèn)為該低壓保 險(xiǎn)熔斷，否則，判斷為互感器高壓保險(xiǎn)熔斷。退出保護(hù)更換二次保險(xiǎn)。5.2.2、用變壓器對(duì)空載母線充電時(shí)開關(guān)三相合閘不同期，三相對(duì)地電容不平衡，使中性點(diǎn)位 移，三相電壓不對(duì)稱，也會(huì)報(bào)接地信號(hào)。這種情況只在操作時(shí)發(fā)生，只要檢查母線及配出設(shè) 備無異常，即可以判定，投入一條線路接地信號(hào)就會(huì)消失。5.2.3、系統(tǒng)的接地故障線路發(fā)生接地，是電網(wǎng)中最常見的非正常運(yùn)行狀態(tài)，沿線桿塔、橫擔(dān)、絕緣子、避雷器等設(shè) 備，線路兩旁樹枝，落小物體等都容易引起系統(tǒng)接地，尤其大風(fēng)和雷雨天氣，接地現(xiàn)象更是 頻繁發(fā)生。1）金屬性接地：線路斷線，電源側(cè)直接接地，易造成