接地技術課件

接地技術1四個方面的內容接地技術基礎深孔與垂直接地極的作用允許地電位升高問題三峽樞紐電站接地2第一部分接地技術基礎3接地的定義在電力系統(tǒng)中為了工作和安全的需要，常將電力系統(tǒng)及其電氣設備的某些部分經導線與大地相連4接地（一般的定義）將電力系統(tǒng)或建筑物中的電氣裝置、設施的某些導電部分，經導線連至大地電極導線：接地線大地電極：接地極IEEE交流變電站接地安全導則（GuideforSafetyinACSubstationGrounding）5接地（更準確的定義）一種有意或無意的導電連接，由于這種連接，可使電路或電氣設備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導電體接地的目的是：(a)使連接到地的導體具有等于或近似于大地（或代替大地的導電體）的電位；(b)引導入地電流流入和流出大地（或代替大地的導電體）（GB/T17949.1-20004.1）IEC61024建筑物防雷保護6工作接地為了降低電力設備的絕緣水平，110kV及以上的電力系統(tǒng)多采用中性點接地的運行方式在兩線一地的雙極直流輸電系統(tǒng)中，也需要將其中性點接地7防雷接地為了減輕雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設施都必須配備相應的接地裝置以便把雷電流導入大地8保護接地為了保證人身安全，電氣設備的外殼必須接地當電氣設備絕緣損壞導致外殼帶電時，流過保護接地體的故障電流應該使相應的保護裝置動作，切除已損壞的設備或使外殼的電位在安全值以下9主放電photobySteveAlbertofNOAA10雷電byLeslieChatfieldonAugust21,1987atMardeninBritain11雷擊建筑物物12接地電阻接地電阻是是電流I經過接地極極流入大地地時，接地地極的電位位V對I的比值，它它主要是大大地所呈現(xiàn)現(xiàn)的電阻接地電阻與與大地的結結構、土壤壤電阻率有有關，還與與接地體的的幾何尺寸寸有關，在在雷電沖擊擊電流下還還與沖擊電電流的波形形和幅值相相關13電流通過接接地體的效效應接地電極及及周圍的土土壤發(fā)熱接地極的電電位升高，，可能使設設備受到過過電壓的作作用損壞地面上出現(xiàn)現(xiàn)的地位梯梯度會使人人體受到跨跨步電勢和和接觸電勢勢的作用減輕上述效效應，接地地電阻越小小越好14對接地電阻的的要求110kV以上的交交流系統(tǒng)，，短路電流流I接地體的壓壓降不超過過2000VR<2000/II>4000，R<0.5I>4000，R<5（新規(guī)程程中規(guī)定））防雷接地一一般為4-3015接地技術研研究的內容容接地電阻的的計算跨步電勢和和接觸電勢勢的計算土壤電阻率率的測量接地電阻的的測量跨步電勢和和接觸電勢勢的測量土壤發(fā)熱的的計算及電電極的防腐腐措施16均勻土壤中中直流和工工頻接地電電極均勻土壤是是最簡單的的模型直流接地電電極的計算算中不用考考慮電感的的影響工頻接地電電極的計算算中也基本本不用考慮慮電感的影影響對建立基本本認識有重重要意義17接地電阻和和地中電位位分布以半球形接接地電極為為例計算簡單、、有理論解解當不考慮大大地回流的的影響，接接地極的電電位為接地地電極與無無窮遠零位位面之間的的電位差18半球接地電電極19電流密度與與電場強度度電流密度J電場強度E20半球電極電電位分布式中R為接地電阻阻為土壤電阻阻率a為半球電極極的半徑21半球電極接地地電阻式中R為接地電阻為土壤電阻率率a為半球電極的的半徑22a到10a之之間的接地電電阻a到無窮遠的的接地電阻10a到無窮窮遠的接地電電阻a到10a的的接地電阻23無限大媒質圓圓環(huán)形電極(1)24無限大媒質圓圓環(huán)形電極(2)25無限大媒質圓圓環(huán)形電極極的電位26無限大媒質圓圓環(huán)形電極極的電阻27圓環(huán)形電極（（埋深h）28圓環(huán)形電極的的電阻（埋深深h）29圓盤形電極圓盤形電極表表面的電位分分布是極不均均勻的按平均電位法法會引起較大大的誤差準確的計算，，應從拉普拉拉斯方程求解解拉麥方法，等等位面和特定定曲面相吻合合的方法30曲面成為等勢勢面的條件曲面F（x，y，，x）=C成為等勢面的的條件是它的的拉普拉斯除以以它的梯度的平方方只能是C的函數31共焦二次曲面面滿足前面提到到的條件參考書解廣潤高高壓靜電場場斯邁思靜靜電學與電電動力學32圓盤形電極接接地電阻（無無窮大介質））33圓盤形電極34圓盤形電極接接地電阻（埋埋深h）之一35圓盤形電極接接地電阻（埋埋深h）之二

插值值法36埋深對接地電電阻的影響根據前面的公公式當h=0.02b時可見與h=0的誤差不不超過3%37變電站地網接接地電阻的估估算設變電站的占占地面積為A全部鋪滿鋼材材，成為金屬屬板，接地電電阻最小只敷設占地面面積外框，成成為金屬“環(huán)環(huán)”，接地電電阻最大38算例當取A=100*100m，h=0.8,b=56.42,=100m最小值R=0.435最大值R=0.734接地電阻的下下降(0.734-0.435)/0.734=0.4139近似計算公式式40第二部分深孔與垂直接接地極的作用用41垂直接地體對對接地電阻的的影響假定在地網下下密密麻麻打打長度為a的接地棒一般a遠小于地網的的半徑（a=2.5）用半個扁球體體來計算接地地電阻42帶垂直接地體體的地網43計算公式44模擬計算結果果與計算結果果99根404mm281根根2.5m長長的棒地網面積模模擬試驗驗理理論計計算10000m2-2.8%7225m2-3%6480m23.2%4%2500m25.7%5.2%900m28%8.4%45垂直接地體對對接地網降阻阻作用的理論論分析結果（（a=3）接地網面積A（m2）接地網等值半徑（m）降阻率（%）30×3016.99.950×5028.26.390×9050.83.6100×10056.43.2200×200112.81.746垂直接地體對對接地網降阻阻作用的理論論分析結果（（a=50））接地網面積A（m2）接地網的等值半徑（m）降阻率（%）90×9050.836.0100×10056.433.8200×200112.821.1300×300169.315.3400×400225.712.0500×500282.19.947數值分析計算算垂直接地極極的效果數值計算（邊邊界元法）分分析垂直接地地體對接地網網的降阻作用用，主要討論論了三種情況況：1.在接地地網中每個均均壓帶的交叉叉點處打入垂垂直接地體2.沿接地網網四周一根緊緊接一根地打打入垂直接地地體；3.在接地網網四周均壓帶帶的接點處打打入垂直接地地體。48垂直接地體在在接地網中每每個均壓帶的的交叉點處打打入時的降阻阻作用接地網面積（m2）垂直接地體長度（m）降阻率（%）網孔數為10×10網孔數為15×15100×10025507510027.041.550.256.128.242.150.356.2200×20025507510014.827.536.042.416.228.936.842.5400×4002550751008.216.423.428.98.616.823.829.2600×6002550751004.9910.916.521.35.211.817.622.449沿接地網四周周一根緊接一一根地打入垂垂直接地體時時，垂直接地地體的降阻率率y垂直接地體接地網dxzzPαxr

50沿接地網四周周一根緊接一一根地打入垂垂直接地體時時，垂直接地地體的降阻率率接地網面積（m2）等值半徑（m）垂直接地體長度（m）降阻率（%）100×10056.425507510023.839.048.253.5200×200112.825507510012.324.332.839.6400×400225.62550751006.314.119.925.7600×600338.52550751004.18.613.817.651沿接地網四周周均壓帶的接接點打入垂直直接地體時，，垂直接地體體的降阻率接地網面積（m2）垂直接地體長度（m）降阻率（%）100×10025507510022.037.647.452.4200×20025507510011.022.531.438.1400×4002550751005.712.318.023.4600×6002550751003.57.812.216.252第三部分允許地電位升升高問題53地網電位允許許升高接地標準中有效接地和低低電阻接地系系統(tǒng)中發(fā)電廠廠、變電所的的接地裝置的的接地電阻R一般情況下下應滿足R2000/I相當多的變電電站和電廠并并不滿足上述述規(guī)定54影響提高允許許地網電位升升高值的因素素控制電纜的工工頻耐壓特性性是影響提高高允許地網電電位升高值的的因素之一，，我們對此進進行了大量的的試驗研究繼電器在系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生故障時時應該安全可可靠地動作，，這對系統(tǒng)的的安全與穩(wěn)定定有著極其重重要的意義耐壓試驗針對對控制電纜和和繼電器進行行55試驗電路圖56試驗方案針對控制電纜纜在到達保護護屏后，芯線線從電纜中分分離出來，在在分離處做電電纜頭和未做做電纜頭的兩兩種情況的絕絕緣特性進行行試驗做了電纜頭的的帶鎧電纜，，針對電纜頭頭有無尖端兩兩種情況的絕絕緣特性進行行試驗對有鎧和無鎧鎧的兩種情況況的絕緣特性性進行試驗針對單根芯線線在緊靠保護護屏和角鐵兩兩種情況下的的絕緣特性進進行試驗針對電纜芯線線到電纜頭間間的沿面放電電電壓進行試試驗57電纜的伏秒特特性（未做電電纜頭）58電纜頭及尖端端對絕緣特性性的影響(1)

ZR-KVVP2-7×1.559電纜頭及尖端端對絕緣特性性的影響(2)KVVP2-14×1.060單根絕緣電線線的絕緣特性性試驗電纜敷設時，，單根電纜可可能會緊靠保保護屏再到端端子排，而保保護屏是接地地的，所以有有必要對單根根芯線的絕緣緣進行試驗。。試驗分兩種種情況，（1）芯線緊靠靠角鐵的楞角角，（2）芯芯線緊靠金屬屬平面。試品品只選用了ZR-KVVP2-71.5型電纜纜。試驗結果為加加壓時間在30秒以內，，其擊穿電壓壓均為40kV，表明單單根芯線的絕絕緣耐壓值大大大高于全部部芯線對屏蔽蔽層間的絕緣緣耐壓值。61電纜沿面放電電電壓與沿面面長度的關系系62繼電器擊穿放放電專用繼電器擊擊穿放電的形形式一般是沿沿面放電，放電是在繼電電器外殼定位位螺栓和線圈圈接線柱之間間的沿面進行行通用繼電器試試驗中還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)加上底座時時，放電主要要是沿底座的的表面進行，，一般情況下下，它并不影影響到繼電器器的性能63通用繼電器工工頻擊穿電壓壓伏秒特性64固態(tài)繼電器放放電普通封裝的固固態(tài)繼電器擊擊穿時，幾乎乎都是合閘即即擊穿，并可可看見明顯的的火花放電，，聽見明顯的的放電聲，環(huán)環(huán)氧封裝的固固態(tài)繼電器擊擊穿時則未能能觀察到繼電電器內部放電電現(xiàn)象。普通封裝的兩兩種固態(tài)繼電電器，其耐壓壓主要取決于于采用的光電電隔離器件，，最低擊穿電電壓為5.0kV。環(huán)氧氧封裝的兩種種固態(tài)繼電器器的耐壓高，，在9kV以以上，這可能能與它們的內內部結構、封封裝固體材料料等因素有關關65結論（1）1）電纜的工工頻伏秒特性性是較平坦的的，從工程的的角度來看可可近似為一條條水平直線。。2）當電纜的的屏蔽層剝去去長度在2cm以內時，，其沿面放電電電壓的耐受受強度可達5kV/cm。3）如果按大大型電力系統(tǒng)統(tǒng)能在30s內切除故障障考慮（實際際上會在1s內切除），，從控制電纜纜的絕緣特性性來看，允許許地電位升高高l5kV是是可能的。在在此電壓下為為保證不出現(xiàn)現(xiàn)電纜的沿面面閃絡，電纜纜的屏蔽層應應剝掉4cm。66結論（2）4）由試驗可可知，擊穿位位置均在靠近近屏蔽層有尖尖角處，尤其其是鋼鎧屏蔽蔽層在做電纜纜頭時所產生生的尖端，會會使絕緣的工工頻耐壓值大大大下降，所所以在做電纜纜頭時應特別別要求避免產產生尖端。同同時，一定要要注意切不可可損傷絕緣層層。5）繼電器的的工頻伏秒特特性是很平坦坦的，在0-30s的范范圍內可以認認為是一條水水平直線。6）對專用繼繼電器、通用用繼電器和環(huán)環(huán)氧封裝的固固態(tài)繼電器的的絕緣性能而而言，地電位位升高到5.0kV是可可以承受的。。7）基于安全全考慮，若地地電位升高到到5kV，不不宜采用普通通封裝的固態(tài)態(tài)繼電器。67第四部分三峽樞紐電站站接地68電站概況三峽水利樞紐紐工程規(guī)模巨巨大，電站安安裝26臺單單機容量700MW水輪輪發(fā)電機組，，在電力系統(tǒng)統(tǒng)中占有舉足足輕重的地位位三峽工程的接接地裝置設計計能否滿足要要求，是關系系到電站安全全運行的重大大問題由于三峽樞紐紐工程地處花花崗巖地區(qū)，，屬高電阻率率地區(qū)三峽樞紐擁有有大量的結構構鋼筋和各種種金屬結構物物，在接地設設計中充分利利用樞紐建筑筑物的自然接接地體。單相短路電流流64kA，，入地電流33.4kA69樞紐接地裝置置出五部分組組成（1）（1）大壩接接地裝置：三三峽大壩全長長約2km，，利用大壩上上游迎水面結結構表面鋼筋筋，網孔為20m×20m，垂直地地網面積為239000m2。在上游圍堰堰庫底敷設人人工接地網，，水平地網面面積為264800m2（2）左、右右岸電站接地地裝置：三峽峽左、右岸電電站接地裝置置布置相同，，充分利用水水下鋼結構物物連成一體，，鋼結構物有有：尾水護坦坦結構鋼筋、、尾水底板結結構鋼筋、蝸蝸殼、錐管、、進水壓力鋼鋼管等。左岸岸電站水平接接地網面積為為2880m2，右岸電站水水平按地網面面積為35400m270樞紐接地裝置置出五部分組組成（2）（3）泄水閘閘接地裝置：：泄水閘全長長583m，，有22個底底孔、23個個深孔和22個表孔。利利用閘門槽鋼鋼結構與上游游迎水面結構構鋼筋連接，，閘門槽鋼結結構頂端與壩壩頂部機軌道道連接，底端端與泄洪壩段段的深孔底板板接地網和1~7號泄洪洪壩段下游護護坦水平接地地網連接，泄泄洪壩段水平平接地面積為為7200m2。泄洪壩段上游游圍堰內敷設水水平人工接地網網與泄洪壩段的的深孔底板接地地網連接，人工工接地網面積為為264800m2。（4）永久船閘閘接地裝置：雙雙線五級船閘全全長1600m，將船閘的閘閘室底板和側墻墻結構鋼筋與貫貫穿五級船閘兩兩側四條輸水廊廊道結構鋼筋連連接一體。上下下游導航墻的表表層結構鋼筋與與船閘側墻鋼筋筋和人字門連接接一起。永久船船閘水平接地網網面積為108800m271樞紐接地裝置出出五部分組成（（3）（5）臨時船閘閘和升船機接地地裝置：臨時船船閘為一級船閘閘，船閘上下游游導航墻表層結結構鋼筋大與閘閘室底板結構鋼鋼筋和人字門連連接一起。臨時時船閘水平和垂垂直地網面積為為142356m2。利用升船機滑滑道將升船機蓄蓄水槽接地網與與金屬沉船箱連連接，蓄水槽水水平接地網面積積為3300m2。臨時船閘接地地網與升船機接接地網緊挨在一一起，利用結構構鋼筋將兩接地地網連接一起1000000m272三峽計算模型73計算方法邊界元法并經多次模擬實實驗檢驗程序用瓊脂模擬長江江、水模擬土壤壤用水模擬長江、、瓊脂模擬土壤壤天然沙池模擬計算和試驗結果果的誤差在8%以內74計算結果以前經多次測量量長江水電阻率率為27m~30m，此次測量時時所測水電阻率率為28m。故計算樞紐紐接地裝置接地地電阻時，采用用30m水電阻率計算算。根據測量的上、、下游水位、水水電阻率和測量量接地電阻值，，利用接地電阻阻計算程序經多多次試算出河床床和兩岸土壤的的等效電阻率為為785m。然后用接地地電阻計算程序序計算目