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      防雷技術

      輸電線路桿塔防雷接地技術

      發布時間:2017-07-20  

      輸電線路桿塔防雷接地技術
        架空線路桿塔的接地裝置,因運行環境惡劣,極易受到腐蝕和外力破壞,經對架空輸電線路桿塔接地的多年追蹤調查,發現輸電電路的接地主要存在以下問題:
      一、腐蝕問題。容易發生腐蝕的部位主要有:
      1)接地引下線與水平或才垂直接地體的連接處,由于腐蝕電位不同極易發生電化學腐蝕,有的已經形成電氣上的開路。
      2)接地線與桿塔的連接螺絲處,由于腐蝕、螺絲生銹,用表計測量,接觸電阻非常高,有的已經形成電氣上的開路。
      3)接地引下線本身,由于所處位置比較潮濕,運行條件惡劣,運行中又沒有按期進行必要的防腐保護,因而腐蝕速度較快,特別是運行10年以上的接地線,作熱穩定校核時不能滿足短路電流熱穩定的要求。
      4)水平接地題本身,有的埋深不夠,特別是一些山區的輸電線路桿塔,由于地質為石頭,或土層薄、埋深有的不足30㎝,回填土又是用碎石回填、土中含氧量高,極容易發生吸氧腐蝕,在酸性土壤中的接地體容易發生吸氧腐蝕;在海邊的桿塔容易發生化學和電化學腐蝕。再加上設計時為了節省材料往往采用比較小的截面。由于電網的發展,接地短路電流變大,已不能滿足接地短路電流熱穩定的要求。
      一、防雷接地設計標準及規范
      (GB50057-2010)《建筑物防雷設計規范》
      (GB50343-2012)《建筑物電子信息系統防雷技術規范》
      (GB50169-2010)《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》
       ( 99D501-1)標準《國家建筑標準設計圖集(防雷與接地安裝)》
      二、接地分類
      1)工作接地
      2)保護接地
      3)直流接地
      4)防雷接地 
      5)防靜電接地
      6)屏蔽接地
      三、防雷接地概述
      接地施工分為以下幾個方面:
        1)根據實際現場情況,測試土壤或砂石土壤電阻率。
        2)測試土壤的腐蝕度、考慮地區的氣象環境如:干旱少雨、冰凍深度、雷雨季節。
        2)根據環境選擇施工工具、材料并制定挖掘方案,一般采用深井、口型或環形、L型接地較多。
        3)選擇接地材料。主要考慮:對環境的污染、使用壽命、施工難度、運輸、造價成本等。
      從施工難易度分析:
         1、高風沙高腐蝕高地阻材料使用:燒制接地模塊+鋅包鋼或絕緣線纜+高純石墨降阻劑+陰極接地材料+石墨線纜導線+熱焊接(此套餐優點:使用壽命長、容易降低接地電阻。缺點:造價高、材料市場少,一般廠家生產模塊為壓制模塊)
         2、高地阻石塊地區使用材料:離子接地棒+鍍銅絞線+鍍鋅管+石墨降阻劑+普通接地模塊(優點:導電性能好、使用壽命長。缺點:施工難度大、造價高)
         3、砂質土壤高地阻環境使用材料:A:燒制接地模塊+高純降阻劑+鍍銅或鍍鋅材料連接。B:深井銅包鋼+離子接地棒+高純降阻劑結合。
         4、紅土泥土或電阻率低的環境下:鍍鋅、鍍銅、燒制模塊都可以使用,效果好。
       國內優秀防雷接地材料或施工品牌:偉信防雷、捷力通防雷
      四、測試土壤電阻率
      土壤電阻率是單位長度土壤電阻的平均值,單位是 歐姆·米。
      土壤電阻率是接地工程計算中一個常用的參數,直接影響接地裝置接地電阻的大小、地網地面電位分布、接觸電壓和跨步電壓。
      土壤電阻率是決定接地體電阻的重要因素,為了合理設計接地裝置,必須對土壤電阻率進行實測,以便用實測電阻率做接地電阻的計算參數。
      測量土壤電阻率的方法之一是對接地體進行接地電阻測量,測得接地體接地電阻后,再按下面的公式計算土壤電阻率。
      用鋼管或圓鋼作接地體時ρ=2πRjL/(ln(4L/d))=RjL/(0.336lg(4L/d))Ωcm
      其中L為鋼管或圓鋼入地長度,單位m
      d為鋼管或圓鋼直徑,單位m
      Rj為測出的接地電阻值,單位Ω
      用扁鋼作接地體時
      ρ=2πRjL/(ln(2L^2/(bh)))=RjL/(0.336lg(2L^2/(bh)))Ωcm
      其中 L為扁鋼長度,單位m
      b為扁鋼厚度,單位m
      h為埋設深度,單位m。
      然后要知道水平接地體的電阻,采用垂直接地體的電阻是多少,最后才能計算。
      根據地網土層的土壤電阻率,采用下式計算接地模塊用量:
      水平埋置,單個模塊接地電阻:
      Rj =0.068×[ρ÷(a×b)-2]
      并聯后總接地電阻:Rnj = Rj /nη
      式中:ρ―土壤電阻率(Ω/m)
      a、b―接地模塊的長、寬(m);
      Rj―單個模塊接地電阻(Ω);
      Rnj―總接地電阻(Ω);
      n―接地模塊個數;
      η―模塊調整系數,一般取0.6―0.9。
      五、塔桿防雷接地系統
      塔桿接地說明 
         桿塔基站專用接地裝置是作為通用行業標準,對桿塔接地電阻的要求到10Ω以下,因為只有這樣才能提高線路的耐雷水平,有效地限制雷擊跳閘率,從而保證電網的安全穩定運行。
      桿塔接地型式  
         原塔桿有單獨的接地裝置,可利用桿塔和鋼筋混凝土桿自然接地或另設雷電保護接地裝置。自然接地電阻符合不要求時,需要重新增加防雷接地裝置。

      根據塔桿的原接地示意圖,可以保持塔桿原接地的水平裝置,把垂直接地重新安裝,跟原接地鏈接。垂直接地裝置采用圖示的燒制石墨型接地模塊-方形,用柔性石墨纜和石墨連接螺栓鏈接原水平裝置和燒制石墨型接地模塊-方形。
        也可以根據塔桿的接地電阻要求,對塔桿重新布置防雷接地:一、塔桿環形地網在周邊挖一個邊長為5米深度為0.8米的坑,接地體水平敷設,固定完畢后加高純物理降阻劑。二、一字型地網即在塔桿基礎引下開挖寬為0.8米,深度大于0.8米、長度大于10米水平敷設接地體,鏈接后敷設降阻劑。
         本接地采用40*4石墨纜和塔體相連,柔性石墨纜和石連接螺栓鏈接接地體扁鋼和燒制石墨型接地模塊-圓柱形,達到接地電阻要求。
      3、燒制模塊連接示意圖


      六,接地材料
      1、垂直接地體材料
      垂直接地體可采用燒制型燒制石墨型接地模塊-圓柱形、銅包鋼接地棒、銅材、熱鍍鋅鋼材(鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼)、離子接地棒、鋅包鋼或其它新型接地材料。
      2、水平接地體材料
      水平接地體一般采用純銅線、鍍銅線、熱鍍鋅扁鋼、鋅包鋼等。
      3、地網施工布置
      地網布置依據地形設計為口型、一字。
      4、地網挖掘
      接地地網挖掘深度0.8米,根據土壤如:石頭、沙土、建筑垃圾、黃土等情況,北方城市一定要達到凍土層以下。
      5、焊接與防腐處理
      接地體(線)的連接應采用焊接或螺栓固定,焊接處焊縫應飽滿并有足夠的機械強度,常見的焊接分為:電焊與放熱焊接。焊接不得有夾渣、咬肉、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷,焊接處的藥皮敲凈后,刷瀝青做防腐處理。

         采用搭接焊時,其焊接長度如下:1)鍍鋅扁鋼不小于其寬度的2倍,三面施焊。(當扁鋼寬度不同時,搭接長度以寬的為準)。敷設前扁鋼需調直,煨彎不得過死,直線段上不應有明顯彎曲,并應立放。2)、鍍鋅圓鋼焊接長度為其直徑的6倍并應雙面施焊(當直徑不同時,搭接長度以直徑大的為準)。3)鍍鋅圓鋼與鍍鋅扁鋼連接時,其長度為圓鋼直徑的6倍。4 )鍍鋅扁鋼與鍍鋅鋼管焊接時,為了連接可靠,除應在其接觸部位兩側進行焊接處,還應直接將扁鋼本身彎成弧形與鋼管焊接。 
      6、燒制型接地體工作原理和特點     
          地網的接地電阻主要由接地體、連接材料、輔助接地體組成,其中接地體與土壤的接觸電阻和入地電流在土壤中的擴散電流是接地電阻的主要部分。
          傳統的接地體多為金屬導體,如扁鋼、圓鋼、角鋼、鋼管、銅棒、銅板等。用傳統接地材料做地網受季節影響較大,接地電阻不夠穩定,鋼材及鍍鋅扁鋼地網使用壽命相對較短,在土壤電阻率特別高的條件下難以解決接地問題。純銅接地材料成本高并且容易腐蝕。
      燒制型系列接地模塊450*450*40高導電性、穩定性、耐腐蝕、不質變的膨脹石墨材料為主體,在1800度高溫煅燒、具有以下特點 :
      (1)  采用化學穩定非金屬導體材料作為模塊的導電介質,其導電性不受季節影響;
      (2) 能吸濕保濕、能保持與土壤有效接觸,接地電阻低;
      (3) 在高土壤電阻率地區,能有效降低地網接地電阻;
      (4) 耐大工頻和沖擊電流沖擊,電阻穩定;
      (5) 耐腐蝕、無毒、使用壽命長、安裝簡便;
      連接材質有石墨線纜、石墨連接螺栓、柔性石墨線、鍍鋅扁鋼、鍍銅扁鋼、鍍錫等材料

      編輯單位:陜西偉信防雷 科技有限公司

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