接地技術(shù)課件

接地技術(shù)1四個(gè)方面的內(nèi)容接地技術(shù)基礎(chǔ)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(shù)基礎(chǔ)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(shè)備的某些部分經(jīng)導(dǎo)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(shè)施的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)導(dǎo)線連至大地電極導(dǎo)線：接地線大地電極：接地極IEEE交流變電站接地安全導(dǎo)則（GuideforSafetyinACSubstationGrounding）5接地（更準(zhǔn)確的定義）一種有意或無意的導(dǎo)電連接，由于這種連接，可使電路或電氣設(shè)備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導(dǎo)電體接地的目的是：(a)使連接到地的導(dǎo)體具有等于或近似于大地（或代替大地的導(dǎo)電體）的電位；(b)引導(dǎo)入地電流流入和流出大地（或代替大地的導(dǎo)電體）（GB/T17949.1-20004.1）IEC61024建筑物防雷保護(hù)6工作接地為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，110kV及以上的電力系統(tǒng)多采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)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(diǎn)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(shè)施都必須配備相應(yīng)的接地裝置以便把雷電流導(dǎo)入大地8保護(hù)接地為了保證人身安全，電氣設(shè)備的外殼必須接地當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞導(dǎo)致外殼帶電時(shí)，流過保護(hù)接地體的故障電流應(yīng)該使相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除已損壞的設(shè)備或使外殼的電位在安全值以下9主放電photobySteveAlbertofNOAA10雷電byLeslieChatfieldonAugust21,1987atMardeninBritain11雷擊建建筑物物12接地電電阻接地電電阻是是電流流I經(jīng)過接接地極極流入入大地地時(shí)，，接地地極的的電位位V對(duì)I的比值值，它它主要要是大大地所所呈現(xiàn)現(xiàn)的電電阻接地電電阻與與大地地的結(jié)結(jié)構(gòu)、、土壤壤電阻阻率有有關(guān)，，還與與接地地體的的幾何何尺寸寸有關(guān)關(guān)，在在雷電電沖擊擊電流流下還還與沖沖擊電電流的的波形形和幅幅值相相關(guān)13電流通通過接接地體體的效效應(yīng)接地電電極及及周圍圍的土土壤發(fā)發(fā)熱接地極極的電電位升升高，，可能能使設(shè)設(shè)備受受到過過電壓壓的作作用損損壞地面上上出現(xiàn)現(xiàn)的地地位梯梯度會(huì)會(huì)使人人體受受到跨跨步電電勢(shì)和和接觸觸電勢(shì)勢(shì)的作作用減輕上上述效效應(yīng)，，接地地電阻阻越小小越好好14對(duì)接地電電阻的的要求求110kV以上的的交流流系統(tǒng)統(tǒng)，短短路電電流I接地體體的壓壓降不不超過過2000VR<2000/II>4000，R<0.5I>4000，R<5（新規(guī)程程中規(guī)規(guī)定））防雷接接地一一般為為4-3015接地技技術(shù)研研究的的內(nèi)容容接地電電阻的的計(jì)算算跨步電電勢(shì)和和接觸觸電勢(shì)勢(shì)的計(jì)計(jì)算土壤電電阻率率的測(cè)測(cè)量接地電電阻的的測(cè)量量跨步電電勢(shì)和和接觸觸電勢(shì)勢(shì)的測(cè)測(cè)量土壤發(fā)發(fā)熱的的計(jì)算算及電電極的的防腐腐措施施16均勻土土壤中中直流流和工工頻接接地電電極均勻土土壤是是最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的模型型直流接接地電電極的的計(jì)算算中不不用考考慮電電感的的影響響工頻接接地電電極的的計(jì)算算中也也基本本不用用考慮慮電感感的影影響對(duì)建立立基本本認(rèn)識(shí)識(shí)有重重要意意義17接地電阻和地中中電位分布以半球形接地電電極為例計(jì)算簡(jiǎn)單、有理理論解當(dāng)不考慮大地回回流的影響，接接地極的電位為為接地電極與無無窮遠(yuǎn)零位面之之間的電位差18半球接地電極19電流密度與電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度電流密度J電場(chǎng)強(qiáng)度E20半球電極電位分分布式中R為接地電阻為土壤電阻率a為半球電極的半徑徑21半球電極接地電電阻式中R為接地電阻為土壤電阻率a為半球電極的半徑徑22a到10a之間的接地電阻阻a到無窮遠(yuǎn)的接地地電阻10a到無窮遠(yuǎn)的接地地電阻a到10a的接地電阻23無限大媒質(zhì)圓環(huán)環(huán)形電極(1)24無限大媒質(zhì)圓環(huán)環(huán)形電極(2)25無限大媒質(zhì)圓圓環(huán)形電極的電電位26無限大媒質(zhì)圓圓環(huán)形電極的電電阻27圓環(huán)形電極（埋埋深h）28圓環(huán)形電極的電電阻（埋深h）29圓盤形電極圓盤形電極表面面的電位分布是是極不均勻的按平均電位法會(huì)會(huì)引起較大的誤誤差準(zhǔn)確的計(jì)算，應(yīng)應(yīng)從拉普拉斯方方程求解拉麥方法，等位位面和特定曲面面相吻合的方法法30曲面成為等勢(shì)面面的條件曲面F（x，y，x）=C成為等勢(shì)面的條條件是它的拉普拉斯除以它的梯度的平方只只能是C的函數(shù)31共焦二次曲面滿足前面提到的的條件參考書解廣潤(rùn)高高壓靜電場(chǎng)斯邁思靜靜電學(xué)與電動(dòng)力力學(xué)32圓盤形電極接地地電阻（無窮大大介質(zhì)）33圓盤形電極34圓盤形電極接地地電阻（埋深h）之一35圓盤形電極接地地電阻（埋深h）之二

插值法36埋深對(duì)接地電阻阻的影響根據(jù)前面的公式式當(dāng)h=0.02b時(shí)可見與h=0的誤差不超過3%37變電站地網(wǎng)接地地電阻的估算設(shè)變電站的占地地面積為A全部鋪滿鋼材，，成為金屬板，，接地電阻最小小只敷設(shè)占地面積積外框，成為金金屬“環(huán)”，接接地電阻最大38算例當(dāng)取A=100*100m，h=0.8,b=56.42,=100m最小值R=0.435最大值R=0.734接地電阻的下降降(0.734-0.435)/0.734=0.4139近似計(jì)算公式40第二部分深孔與垂直接地地極的作用41垂直接地體對(duì)接接地電阻的影響響假定在地網(wǎng)下密密密麻麻打長(zhǎng)度度為a的接地棒一般a遠(yuǎn)小于于地網(wǎng)網(wǎng)的半半徑（（a=2.5）用半個(gè)扁扁球體體來計(jì)計(jì)算接接地電電阻42帶垂直直接地地體的的地網(wǎng)網(wǎng)43計(jì)算公公式44模擬計(jì)計(jì)算結(jié)結(jié)果與與計(jì)算算結(jié)果果99根404mm281根2.5m長(zhǎng)的棒棒地網(wǎng)面面積模模擬試試驗(yàn)理理論論計(jì)算算10000m2-2.8%7225m2-3%6480m23.2%4%2500m25.7%5.2%900m28%8.4%45垂直接接地體體對(duì)接接地網(wǎng)網(wǎng)降阻阻作用用的理理論分分析結(jié)結(jié)果（（a=3）接地網(wǎng)面積A（m2）接地網(wǎng)等值半徑（m）降阻率（%）30×3016.99.950×5028.26.390×9050.83.6100×10056.43.2200×200112.81.746垂直接接地體體對(duì)接接地網(wǎng)網(wǎng)降阻阻作用用的理理論分分析結(jié)結(jié)果（（a=50）接地網(wǎng)面積A（m2）接地網(wǎng)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(shù)值分分析計(jì)計(jì)算垂垂直接接地極極的效效果數(shù)值計(jì)計(jì)算（（邊界界元法法）分分析垂垂直接接地體體對(duì)接接地網(wǎng)網(wǎng)的降降阻作作用，，主要要討論論了三三種情情況：：1.在接地地網(wǎng)中中每個(gè)個(gè)均壓壓帶的的交叉叉點(diǎn)處處打入入垂直直接地地體2.沿接地地網(wǎng)四四周一一根緊緊接一一根地地打入入垂直直接地地體；；3.在接地地網(wǎng)四四周均均壓帶帶的接接點(diǎn)處處打入入垂直直接地地體。。48垂直接接地體體在接接地網(wǎng)網(wǎng)中每每個(gè)均均壓帶帶的交交叉點(diǎn)點(diǎn)處打打入時(shí)時(shí)的降降阻作作用接地網(wǎng)面積（m2）垂直接地體長(zhǎng)度（m）降阻率（%）網(wǎng)孔數(shù)為10×10網(wǎng)孔數(shù)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沿接地地網(wǎng)四四周一一根緊緊接一一根地地打入入垂直直接地地體時(shí)時(shí)，垂垂直接接地體體的降降阻率率y垂直接接地體體接地網(wǎng)網(wǎng)dxzzPαxr

50沿接地地網(wǎng)四四周一一根緊緊接一一根地地打入入垂直直接地地體時(shí)時(shí)，垂垂直接接地體體的降降阻率率接地網(wǎng)面積（m2）等值半徑（m）垂直接地體長(zhǎng)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沿接地地網(wǎng)四四周均均壓帶帶的接接點(diǎn)打打入垂垂直接接地體體時(shí)，，垂直直接地地體的的降阻阻率接地網(wǎng)面積（m2）垂直接地體長(zhǎng)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第三部部分允許地地電位位升高高問題題53地網(wǎng)電電位允允許升升高接地標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中中有效接接地和和低電電阻接接地系系統(tǒng)中中發(fā)電電廠、、變電電所的的接地地裝置置的接接地電電阻R一般情情況下下應(yīng)滿滿足R2000/I相當(dāng)多多的變變電站站和電電廠并并不滿滿足上上述規(guī)規(guī)定54影響提提高允允許地地網(wǎng)電電位升升高值值的因因素控制電電纜的的工頻頻耐壓壓特性性是影影響提提高允允許地地網(wǎng)電電位升升高值值的因因素之之一，，我們們對(duì)此此進(jìn)行行了大大量的的試驗(yàn)驗(yàn)研究究繼電器器在系系統(tǒng)發(fā)發(fā)生故故障時(shí)時(shí)應(yīng)該該安全全可靠靠地動(dòng)動(dòng)作，，這對(duì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)的安安全與與穩(wěn)定定有著著極其其重要要的意意義耐壓試試驗(yàn)針針對(duì)控控制電電纜和和繼電電器進(jìn)進(jìn)行55試驗(yàn)電電路圖圖56試驗(yàn)方方案針對(duì)控控制電電纜在在到達(dá)達(dá)保護(hù)護(hù)屏后后，芯芯線從從電纜纜中分分離出出來，，在分分離處處做電電纜頭頭和未未做電電纜頭頭的兩兩種情情況的的絕緣緣特性性進(jìn)行行試驗(yàn)驗(yàn)做了電電纜頭頭的帶帶鎧電電纜，，針對(duì)對(duì)電纜纜頭有有無尖尖端兩兩種情情況的的絕緣緣特性性進(jìn)行行試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)有鎧鎧和無無鎧的的兩種種情況況的絕絕緣特特性進(jìn)進(jìn)行試試驗(yàn)針對(duì)單單根芯芯線在在緊靠靠保護(hù)護(hù)屏和和角鐵鐵兩種種情況況下的的絕緣緣特性性進(jìn)行行試驗(yàn)驗(yàn)針對(duì)電電纜芯芯線到到電纜纜頭間間的沿沿面放放電電電壓進(jìn)進(jìn)行試試驗(yàn)57電纜的的伏秒秒特性性（未未做電電纜頭頭）58電纜頭頭及尖尖端對(duì)對(duì)絕緣緣特性性的影影響(1)ZR-KVVP2-7××1.559電纜頭頭及尖尖端對(duì)對(duì)絕緣緣特性性的影影響(2)KVVP2-14××1.060單根絕絕緣電電線的的絕緣緣特性性試驗(yàn)驗(yàn)電纜敷敷設(shè)時(shí)時(shí)，單單根電電纜可可能會(huì)會(huì)緊靠靠保護(hù)護(hù)屏再再到端端子排排，而而保護(hù)護(hù)屏是是接地地的，，所以以有必必要對(duì)對(duì)單根根芯線線的絕絕緣進(jìn)進(jìn)行試試驗(yàn)。。試驗(yàn)驗(yàn)分兩兩種情情況，，（1）芯線線緊靠靠角鐵鐵的楞楞角，，（2）芯線線緊靠靠金屬屬平面面。試試品只只選用用了ZR-KVVP2-71.5型電纜纜。試驗(yàn)結(jié)結(jié)果為為加壓壓時(shí)間間在30秒以內(nèi)內(nèi)，其其擊穿穿電壓壓均為為40kV，表明明單根根芯線線的絕絕緣耐耐壓值值大大大高于于全部部芯線線對(duì)屏屏蔽層層間的的絕緣緣耐壓壓值。。61電纜沿面面放電電電壓與沿沿面長(zhǎng)度度的關(guān)系系62繼電器擊擊穿放電電專用繼電電器擊穿穿放電的的形式一一般是沿沿面放電電，放電是在在繼電器器外殼定定位螺栓栓和線圈圈接線柱柱之間的的沿面進(jìn)進(jìn)行通用繼電電器試驗(yàn)驗(yàn)中還發(fā)發(fā)現(xiàn)加上上底座時(shí)時(shí)，放電電主要是是沿底座座的表面面進(jìn)行，，一般情情況下，，它并不不影響到到繼電器器的性能能63通用繼電電器工頻頻擊穿電電壓伏秒秒特性64固態(tài)繼電電器放電電普通封裝裝的固態(tài)態(tài)繼電器器擊穿時(shí)時(shí)，幾乎乎都是合合閘即擊擊穿，并并可看見見明顯的的火花放放電，聽聽見明顯顯的放電電聲，環(huán)環(huán)氧封裝裝的固態(tài)態(tài)繼電器器擊穿時(shí)時(shí)則未能能觀察到到繼電器器內(nèi)部放放電現(xiàn)象象。普通封裝裝的兩種種固態(tài)繼繼電器，，其耐壓壓主要取取決于采采用的光光電隔離離器件，，最低擊擊穿電壓壓為5.0kV。環(huán)氧封封裝的兩兩種固態(tài)態(tài)繼電器器的耐壓壓高，在在9kV以上，這這可能與與它們的的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)、封封裝固體體材料等等因素有有關(guān)65結(jié)論（1）1）電纜的的工頻伏伏秒特性性是較平平坦的，，從工程程的角度度來看可可近似為為一條水水平直線線。2）當(dāng)電纜纜的屏蔽蔽層剝?nèi)トラL(zhǎng)度在在2cm以內(nèi)時(shí)，，其沿面面放電電電壓的耐耐受強(qiáng)度度可達(dá)5kV/cm。3）如果按按大型電電力系統(tǒng)統(tǒng)能在30s內(nèi)切除故故障考慮慮（實(shí)際際上會(huì)在在1s內(nèi)切除）），從控控制電纜纜的絕緣緣特性來來看，允允許地電電位升高高l5kV是可能的的。在此此電壓下下為保證證不出現(xiàn)現(xiàn)電纜的的沿面閃閃絡(luò)，電電纜的屏屏蔽層應(yīng)應(yīng)剝掉4cm。66結(jié)論（2）4）由試驗(yàn)驗(yàn)可知，，擊穿位位置均在在靠近屏屏蔽層有有尖角處處，尤其其是鋼鎧鎧屏蔽層層在做電電纜頭時(shí)時(shí)所產(chǎn)生生的尖端端，會(huì)使使絕緣的的工頻耐耐壓值大大大下降降，所以以在做電電纜頭時(shí)時(shí)應(yīng)特別別要求避避免產(chǎn)生生尖端。。同時(shí)，，一定要要注意切切不可損損傷絕緣緣層。5）繼電器器的工頻頻伏秒特特性是很很平坦的的，在0-30s的范圍內(nèi)內(nèi)可以認(rèn)認(rèn)為是一一條水平平直線。。6）對(duì)專用用繼電器器、通用用繼電器器和環(huán)氧氧封裝的的固態(tài)繼繼電器的的絕緣性性能而言言，地電電位升高高到5.0kV是可以承承受的。。7）基于安安全考慮慮，若地地電位升升高到5kV，不宜采采用普通通封裝的的固態(tài)繼繼電器。。67第四部分分三峽樞紐紐電站接接地68電站概況況三峽水利利樞紐工工程規(guī)模模巨大，，電站安安裝26臺(tái)單機(jī)容容量700MW水輪發(fā)電電機(jī)組，，在電力力系統(tǒng)中中占有舉舉足輕重重的地位位三峽工程程的接地地裝置設(shè)設(shè)計(jì)能否否滿足要要求，是是關(guān)系到到電站安安全運(yùn)行行的重大大問題由于三峽峽樞紐工工程地處處花崗巖巖地區(qū)，，屬高電電阻率地地區(qū)三峽樞紐紐擁有大大量的結(jié)結(jié)構(gòu)鋼筋筋和各種種金屬結(jié)結(jié)構(gòu)物，，在接地地設(shè)計(jì)中中充分利利用樞紐紐建筑物物的自然然接地體體。單相短路路電流64kA，入地電電流33.4kA69樞紐接地地裝置出出五部分分組成（（1）（1）大壩接接地裝置置：三峽峽大壩全全長(zhǎng)約2km，利用大大壩上游游迎水面面結(jié)構(gòu)表表面鋼筋筋，網(wǎng)孔孔為20m××20m，垂直地地網(wǎng)面積積為239000m2。在上游游圍堰庫庫底敷設(shè)設(shè)人工接接地網(wǎng)，，水平地地網(wǎng)面積積為264800m2（2）左、右右岸電站站接地裝裝置：三三峽左、、右岸電電站接地地裝置布布置相同同，充分分利用水水下鋼結(jié)結(jié)構(gòu)物連連成一體體，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)物有有：尾水水護(hù)坦結(jié)結(jié)構(gòu)鋼筋筋、尾水水底板結(jié)結(jié)構(gòu)鋼筋筋、蝸殼殼、錐管管、進(jìn)水水壓力鋼鋼管等。。左岸電電站水平平接地網(wǎng)網(wǎng)面積為為2880m2，右岸電電站水平平按地網(wǎng)網(wǎng)面積為為35400m270樞紐接地地裝置出出五部分分組成（（2）（3）泄水閘閘接地裝裝置：泄泄水閘全全長(zhǎng)583m，有22個(gè)底孔、、23個(gè)深孔和和22個(gè)表孔。。利用閘閘門槽鋼鋼結(jié)構(gòu)與與上游迎迎水面結(jié)結(jié)構(gòu)鋼筋筋連接，，閘門槽槽鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)頂端與與壩頂部部機(jī)軌道道連接，，底端與與泄洪壩壩段的深深孔底板板接地網(wǎng)網(wǎng)和1~7號(hào)泄洪壩壩段下游游護(hù)坦水水平接地地網(wǎng)連接接，泄洪洪壩段水水平接地地面積為為7200m2。泄洪壩壩段上游游圍堰內(nèi)內(nèi)敷設(shè)水水平人工工接地網(wǎng)網(wǎng)與泄洪洪壩段的的深孔底底板接地地網(wǎng)連接接，人工工接地網(wǎng)網(wǎng)面積為為264800m2。（4）永久船船閘接地地裝置：：雙線五五級(jí)船閘閘全長(zhǎng)1600m，將船閘閘的閘室室底板和和側(cè)墻結(jié)結(jié)構(gòu)鋼筋筋與貫穿穿五級(jí)船船閘兩側(cè)側(cè)四條輸輸水廊道道結(jié)構(gòu)鋼鋼筋連接接一體。。上下游游導(dǎo)航墻墻的表層層結(jié)構(gòu)鋼鋼筋與船船閘側(cè)墻墻鋼筋和和人字門門連接一一起。永永久船閘閘水平接接地網(wǎng)面面積為108800m271樞紐接地地裝置出出五部分分組成（（3）（5）臨時(shí)船船閘和升升船機(jī)接接地裝置置：臨時(shí)時(shí)船閘為為一級(jí)船船閘，船船閘上下下游導(dǎo)航航墻表層層結(jié)構(gòu)鋼鋼筋大與與閘室底底板結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼筋和和人字門門連接一一起。臨臨時(shí)船閘閘水平和和垂直地地網(wǎng)面積積為142356m2。利用升升船機(jī)滑滑道將升升船機(jī)蓄蓄水槽接接地網(wǎng)與與金屬沉沉船箱連連接，蓄蓄水槽水水平接地地網(wǎng)面積積為3300m2。臨時(shí)船船閘接地地網(wǎng)與升升船機(jī)接接地網(wǎng)緊緊挨在一一起，利利用結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼筋將將兩接地地網(wǎng)連接接一起1000000m272三峽計(jì)算算模型73計(jì)算方法法邊界元法法并經(jīng)多次次模擬實(shí)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)驗(yàn)程序用瓊脂模模擬長(zhǎng)江江、水模模擬土壤壤用水模擬擬長(zhǎng)江、、瓊脂模模擬土壤壤天然沙池池模擬計(jì)算和試試驗(yàn)結(jié)果果的誤差差在8%以內(nèi)74計(jì)算結(jié)果果以前經(jīng)多多次測(cè)量量長(zhǎng)江水水電阻率率為27m~30m，此次測(cè)測(cè)量時(shí)所所測(cè)水電電阻率為為28m。故計(jì)算算樞紐接接地裝置置接地電電阻時(shí)，，采用30m水電阻率率計(jì)算。。根據(jù)測(cè)量量的上、、下游水水位、水水電阻率率和測(cè)量量接地電電阻值，，利用接接地電阻阻計(jì)算程程序經(jīng)多多次試算算出河床床和兩岸岸土壤的的等效電電阻率為為785m。然后用用接地電電阻計(jì)算算程序計(jì)計(jì)算目前前水位情情況的接接地電阻阻值，接接地電阻阻的計(jì)算算結(jié)果