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降阻剂在接地工程中的应用

降阻剂在接地工程中的应用

类型:降阻剂 加入时间:2012-1-10 返回列表
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  我国国土面积中70%以上是山地、丘陵、沙漠,自然土壤率一般在几百欧上千欧,在这些地区设置接地装置很难达到规定的要求,其工频电阻和冲击电阻都有待改善,在工业比较集中的地区,不仅土地资源紧缺而且价格高昂,也是机械系统供电中心,工频接地短路电流随之增大,要求接地装置的工频接地电阻更小 ,因此从建设投资和经济性上都期待新的措施来改善现有传统接地。

  一、降阻剂的性能

  我国在70年代开始研究降阻剂,通过几十年的发展,技术已经比较完善, 已经在接地工程中作为辅助材料和技术手段开始大量使用,质量合格的降阻剂应具备以下接地工程技术特性:

  1、 好的导电性

  降阻剂本身的电阻率应远小于自然土壤电阻率,只有这样才具备实际价值

  由于一般的土壤电阻率ρ=10²~10³Ω.m,所以降阻剂要求ρ≤5Ω.m 。

  2、长效降阻功能

  接地工程属于地下隐蔽工程,其土壤的含水量受环境、季节影响变化比较大

  因此要求降阻剂的功能要长期有效,其使用寿命应大于30年。投入使用应无失效或其它不良反映。

  3、 提高金属耐腐蚀性能

  降阻剂是接地电极和土壤之间的媒介物,除了要考虑地下环境的影响外还要考虑接地装置在泻流时形成的电化作用,降阻剂不仅本身应无腐蚀性,还要对金属起到保护作用,提高接地装置的使用寿命,降阻剂的pH值应在7-12之间,呈碱性或弱碱性,既能有效的防止土壤中的酸、碱、盐、湿度影响,有可以在金属接地极表面形成钝化保护膜。

  4、耐受大电流冲击

  接地装置正常运行时只是不平衡电流,通常只是毫安到安培级电流,遭到雷击或短路电流时,接地极下泻的电流高达千安到百千安,降阻剂在大电流的情况下不发热、燃烧或形成挥发物。

  5、具有一定的负阻特性

  由于土壤中存在一定的空气间隙,因而接地装置在自然土壤中的接地电阻呈现有电容性,准确地说应称为接地阻抗。而且工频下的接地电阻要比冲击波下的冲击阻抗大,这样就使接地装置在大的电流冲击下的暂态地电位比按欧姆定律推算的地电位低,使得接地装置更趋安全。这就要求降阻剂的电性能具有非线性,

  数学表达式为:ρ=ρ0*δa

  式中:ρ -冲击波下降阻剂的电阻率Ω.m

  ρ0-降阻剂的阻性常数,Ω.m

  δ -电流密度,A/mm2

  a - 非线性指数,要求a<0

  显然,这一特性类似与避雷器阀片的特性方程U=C.Iª ,当指数a是一负值时意味着电阻率随电流密度增加会自动地下降,时接地装置在流入电流急增时,暂态电位则升高不多,起到类似于阀片电阻的作用。当然,降阻剂于避雷器相比存在一定的差距,但在接地装置上还是起到了应有作用。

  6、对环境无污染、无毒、无异味

  降阻剂是要埋在地下的,施工时要于施工人员接触,这就要求降阻剂本身应无毒、无刺激性气味,敷设地下后于土壤接触,其成分不对自然土壤造成污染不含任何有毒的重金属和其它有毒元素,同时也不能造成地下水污染。

  7、易于施工

  应用降阻剂的接地工程有很多是在山区、野外,因条件所限,没有良好施工条件,如有严格配比要求,就会限制其应用范围,所以要求降阻剂要易于施工不应添加特定的设备。

  二、降阻剂检验标准

  国内现有几百家生产企业在生产降阻剂,质量参差不齐,鉴于其现状,武高所制定了《降阻剂技术标准》,规定其具体参数范围,将降阻剂的各项性能指标参数规定如下:

  1、基本理化参数:

  电阻率ρ≤5.0Ω.m ,pH应在7-13.0之间,中性偏碱。

  2、 大电流冲击载流特性

  (1)工频大电流冲击 电流i≥10A,持续时间t≥10s,耐受5次,间隔时间td≥30min,允许试样电阻的变化率ΔR≤+20%。

  (2)冲击大电流 波形为8/20μs,Iimp ≥1KA,冲击20次,间隔时间td≥50s

  允许试样电阻的变化率ΔR≤+20%

  3、 环境理化性能

  (1)脱水性能检验 试样在恒温箱中T=60±1℃,静止12h后的电阻于脱水前相比较。

  (2)冷热循环试验 试验品在水中浸泡24h后,沥水24h,再在T=120℃恒温箱中24h后,再浸泡于水中24h共2-3次循环。

  (3)浸泡试验 试验品在水中浸泡28天,每浸泡24h后,取出沥水0.5h,测定其10KA下的电阻。

  4、 稳定性试验

  降阻剂随接地材料埋于地下后,一年中最大值于平均值之比Rmax/R≤1.5,

  最初试验期t≥120天。

  5、 耐腐性能试验

  降阻剂是接地的辅助材料,使用后要求不能影响金属接地极的正常使用寿命,不致于因降阻剂的使用而加剧接地极的腐蚀速度,所以规定:

  (1)在纯降阻剂中的钢铁的腐蚀速率r≤0.3mm/a 。

  (2)钢铁电极于降阻剂掩埋于地中后其腐蚀速率r≤0.5mm/a 。

  三、降阻剂在接地工程中用量(表1)

  接地装置主要由垂直接地和水平接地组成,降阻剂的应用加大了接地极的尺寸,有效地增大接地装置的泻流面积,使接地电阻降低,对于设计阶段的接地装置应掌握以下几点:

  (1)在接地工程实际点测量土壤电阻率ρ的实际测量值。

  (2)按有关防雷设计规范的接地电阻和其它相关要求。

  (3)按设计的有效面积和设备布置基本情况。

  按照以上几点,选择降阻剂用量,优化设计,以最小的经济投入获得最好的技术指标,降阻剂的实际降阻效果比较重要,如果选择质量不过关产品,会产生不利的反应如:加速腐蚀 、没有降低接地电阻等,选择产品很重要,比较好品牌如SRART 降阻剂、CJ-I降阻剂 等产品质优价廉,对于应用降阻剂的接地装置,要求其具有自然土壤中接地装置的冲击系数≤1.0,依靠的不仅是自然土壤中的气隙,而是降阻剂本身的负阻性、电流密度增加时电阻率自动下降,有利于暂态电位的下降。在防雷接地中就要选择作过冲击电流耐受试验并有实际应用实例的降阻剂 。

  表1

  水平接地 土壤电阻率ρ 降阻剂kg

  ρ1000-3000 40-60kg/m

  ρ500-1000 20-40kg/m

  ρ100-500 5-20kg/m

  垂直接地 ρ1000-3000 20-40kg/m

  ρ500-1000 15-20kg/m

  ρ100-500 8-15kg/m

  四、降阻剂的施工方法:

  1、垂直接地

  接地工程中的垂直接地极,主要选用钢、铜,如角钢、圆钢、铜棒等,在应用降阻剂时,应选用管材如钢管、铜棒,规格在φ20-55mm,设计长度1.5-2.5m,管壁厚度在1.5-3.0mm。

  施工步骤:

  (1)先按接地系统的设计图纸将接地极的实际位置标示在施工现场。

  (2)利用钻孔工具,按照标示桩钻孔,达到设计要求的孔径和深度。

  (3)将接地极放入孔内的中心位置,降阻剂于水按1 :1的比例在容器内搅拌均匀;将搅拌好降阻剂敷于接地极周围,降阻剂敷设16-24小时封土夯实在缺水的地区;也可用干粉直接置于接地极的周围;即可封土夯实。如有必要也可用灌浆机采用压力灌注,压力在20-150kpa控制保证降阻剂有足够的渗透深度,并和土壤接触紧密。

  2、水平接地

  水平连接线一般选择扁钢或圆钢其施工程序如下:

  (1)按照施工图纸开挖接地沟,大型接地网可以用机械设备开挖,达到设计要求。

  (2)将沟内的砾石、岩石碎片取出,在沟低铺垫细土,厚度在3-5cm。

  (3)将降阻剂搅拌均匀,平铺在沟低,厚度在2-3cm

  (4)在将准备好的水平接地体沿沟中心线敷好,并将需要焊接的引下线于水平接地地体焊接好引出地面,焊接点要涂抹防锈漆。

  (5)将调制好的降阻剂沿水平接地体敷设一层,完毕后,取比较细的土壤在上面敷上一层,厚约20cm,铺平后,撒一遍水,最后将原土回填到沟内夯实,稍高于地面。

  对于缺水的山上,同样可以用干粉,只是效果要在一个月后才能显现出来,用量稍大,但比较简便无需调制。如果施工在冬季进行,就需合理组织施工力量,按工序安排做到开挖一段敷设一段,保证施工质量。在我国的西北地区如青海、西藏海拔高,冻土带长年结冻,在设计接地时应考虑用深井接地代替水平接地

  这对于降低冻土带接地装置的接地电阻,比增大接地面积更为有效。

  五、降阻剂试验数据:

  SRART型降阻剂

  ★ 试验目的:检测该型降阻剂的使用效果

  ★ 试验情况:在坡地上开挖两条相同沟槽,土壤电阻率在700Ω.m,长度在2m,两沟槽相距8m,地质为红土含沙夹杂石块,土壤湿度在5%,将A槽内放置一根扁钢,并将土回填到沟内,夯实回填土。在B槽内放置同样一根扁钢,使用SRART降阻剂10kg,敷在扁钢周围,回填原土壤夯实。

  ★ 测试设备:MODEL4150电阻测试仪

  ★ 埋设时间:2004年4月1日。

  ★ 检测时间:2004年4月3日

  ★ 实验结果:

  SRART接地降阻剂实验数据

  时间 天气 气温℃ A未加降阻剂Ω B加降阻剂Ω 降阻率%

  4月3日 晴 33 65 26 60

  4月15日 晴 34 65 20.8 68

  4月19日 多云 30 63 18.8 70

  4月25日 晴 36 68 17 75

  5月1日 晴 33 65 18 73

  5月8日 多云 28 60 16 78

  六、结束语

  降阻剂已在我国广大电力企业、通讯行业等部门得到应用,逐渐成为改善接地系统技术性能和安全运行的技术措施之一,将逐步在其它需接地的行业得到广泛应用,降阻剂的开发已有几十年的历史,但还不是所有的降阻剂都具备应有的技术性能,所以生产企业应与高校等研究单位加强联系,提高产品的技术性能使产品性能规范化。

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