火力發(fā)電廠大型接地網(wǎng)與防雷檢測實(shí)踐

火力發(fā)電廠大型接地網(wǎng)與防雷檢測實(shí)踐李小龍【摘要】通過火力發(fā)電廠大型接地網(wǎng)與防雷檢測實(shí)踐,對氣象部門涉足較少的電力生產(chǎn)企業(yè)防雷檢測進(jìn)行了有益的探索.文章介紹了火力發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)流程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及電力系統(tǒng)安全作業(yè)要求,確定了重點(diǎn)檢測區(qū)域、檢測方法、檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測周期要求.為火力發(fā)電廠大型接地網(wǎng)防雷檢測工作提供參考.期刊名稱】《內(nèi)蒙古氣象》年(卷),期】2014(000)005【總頁數(shù)】5頁(P57-61)【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;防雷;接地檢測【作者】李小龍【作者單位】河北省防雷中心,河北石家莊050021【正文語種】中文【中圖分類】TU895引言河北省防雷中心自2008年開展大型地網(wǎng)檢測以來，承接了30多家電廠，150余次的大型接地網(wǎng)防雷檢測任務(wù)，檢測范圍涵蓋了河北省主要發(fā)電企業(yè)。大型接地網(wǎng)的檢測，在安全教育、勞動(dòng)保護(hù)、檢測儀表、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)方法、檢測周期以及合格標(biāo)準(zhǔn)等方面，與普通建筑物的防雷檢測有較大的差別。通過近幾年的檢測、探索和實(shí)踐，基本掌握了火力發(fā)電廠大型接地網(wǎng)與防雷檢測技術(shù)，并得到相關(guān)電力企業(yè)的一致認(rèn)可?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)流程及結(jié)構(gòu)組成發(fā)電廠是電力系統(tǒng)中將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的工廠。其中，以煤炭、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠為火電廠。目前，我國火力發(fā)電廠使用的燃料主要為煤炭，其主力發(fā)電廠為凝汽式發(fā)電廠?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)一般有三個(gè)系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)；由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。根據(jù)火力發(fā)電廠的生產(chǎn)流程和管理體制，以及各建、構(gòu)筑物的功能要求，火力電廠一般由以下區(qū)域組成：主廠房（除塵器、引風(fēng)機(jī)、煙道和煙囪及靠近汽機(jī)房的各類變壓器），配電裝置，燃料及其運(yùn)輸、存儲設(shè)施，供水系統(tǒng)，化學(xué)水處理、循環(huán)水處理、凈化站、污水站，檢修維護(hù)、材料庫，廠前行政管理和生活服務(wù)設(shè)施建、構(gòu)筑物。電廠防雷裝置與普通建筑物防雷裝置的差異防直擊雷接閃桿保護(hù)范圍計(jì)算方法——折線法我國電力系統(tǒng)接閃桿保護(hù)范圍的設(shè)計(jì)一直采用折線法，它與GB-50057提倡的滾球法有很大差異，具體見參閱參考文獻(xiàn)［1］。此方法設(shè)計(jì)直觀，計(jì)算方便，節(jié)省投資；電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證明，其失效率為0.5%，平均1400a才發(fā)生一次，總體來看是安全有效的。防直擊雷設(shè)施設(shè)置火力發(fā)電廠防雷保護(hù)主要采用煙囪、涼水塔等高大建筑作為接閃器，保護(hù)低矮建筑及電氣設(shè)施。升壓站、變壓器等變配電設(shè)施主要通過架設(shè)在門構(gòu)架的接閃桿及獨(dú)立接閃桿進(jìn)行防雷保護(hù)。重油罐區(qū)、氫站、氨區(qū)防雷采用獨(dú)立接閃桿進(jìn)行保護(hù)，這不同于其它規(guī)范利用罐體本體防雷的做法。主廠房、主控制室、配電裝置室和35kV及以下變電所的屋頂提倡采用金屬屋頂或金屬結(jié)構(gòu)框架，此種情況防雷只需將金屬部分接地即可；如采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，則將其焊接成網(wǎng)并接地；若采用非導(dǎo)電的屋頂時(shí)，則采用接閃帶保護(hù)，接閃帶的網(wǎng)格為5~10m,每隔10~20m設(shè)引下線接地一次。接地裝置主接地網(wǎng)發(fā)電廠的主接地網(wǎng)指由垂直、水平接地極組成，供發(fā)電廠使用兼有泄流和均壓作用的較大型的水平網(wǎng)狀接地裝置。一般接地極埋深不小于0.6m，以水平接地體為主，垂直接地體為輔，網(wǎng)內(nèi)敷設(shè)等間距或不等間距的均壓帶，均壓帶間距不宜小于5m，網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的一半。應(yīng)充分利用建筑基礎(chǔ)鋼筋作為接地網(wǎng)的一部分。主接地網(wǎng)的水平接地體與建筑物外墻的距離不宜小于1.5m；垂直接地極的間距不應(yīng)小于其長度的兩倍。所有進(jìn)出的金屬管道、管線與主接地網(wǎng)相連接，所有電氣裝置、配電系統(tǒng)的接地，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各種接地和符合距離要求的防雷接地，都連接到這個(gè)主接地網(wǎng)上。集中接地裝置為了加強(qiáng)對直擊雷雷電流的散流作用，降低對地電位，在主接地網(wǎng)的防雷引下線接地處，在不同方向敷設(shè)3~5根的垂直接地極，這就叫集中接地裝置。架構(gòu)上裝的接閃桿以及主廠房頂為保護(hù)設(shè)備而安裝的接閃桿，都采用集中接地裝置，設(shè)備的接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離接閃桿接地引下線的入地點(diǎn)。煙囪附近的引風(fēng)機(jī)及其電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼應(yīng)與主地網(wǎng)連接，并應(yīng)設(shè)集中接地裝置，該接地裝置宜與煙囪的接地裝置分開。獨(dú)立接地裝置獨(dú)立接閃桿(線)宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其接地電阻不宜超過10Q。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但接閃桿與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長度不得小于15m。防雷過電壓和保護(hù)措施發(fā)電廠的過電壓有閃電電涌侵入過電壓和內(nèi)部故障或操作引起的過電壓，常選用閥式SPD、排氣式SPD和保護(hù)間隙來實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。SPD的選型應(yīng)根據(jù)不同的電壓范圍、不同的系統(tǒng)，按照《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》(DL/620-1997)的規(guī)定來選擇。檢測方法與內(nèi)容檢測安全作業(yè)要求安全培訓(xùn)教育按照電力系統(tǒng)的安全規(guī)程要求，檢測人員首先應(yīng)取得電力行業(yè)高壓進(jìn)網(wǎng)作業(yè)資格證后，方可從業(yè)。在具體檢測時(shí)，電廠安全部門還會組織安全培訓(xùn)教育，技術(shù)人員必須通過其現(xiàn)場考試，才可進(jìn)場檢測。此外，檢測還應(yīng)按照電廠的工作票制度、工作許可制度、工作監(jiān)護(hù)制度辦理相應(yīng)手續(xù)。勞動(dòng)保護(hù)與著裝要求檢測人員工作時(shí)必須穿工作服，戴安全帽。工作服袖口必須扣好，不應(yīng)有可能被轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器絞住的部分。禁止戴圍巾和穿長服。工作服禁止使用尼龍、化纖或綿、化纖混紡的衣料制作，以防工作服遇火燃燒加重?zé)齻潭取９ぷ魅藛T進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場，禁止穿拖鞋、涼鞋，女工作人員禁止穿裙子、穿高跟鞋，長發(fā)必須盤入工作帽內(nèi)。在帶電裝置或場所工作時(shí)，要戴絕緣手套。接觸高溫物體時(shí)，要戴手套和穿專用防護(hù)工作服。出入易燃易爆場所必須穿相應(yīng)防靜電服裝。危險(xiǎn)區(qū)域確定開展電廠防雷檢測，應(yīng)與電廠溝通并查閱有關(guān)技術(shù)資料，確定危險(xiǎn)源和重點(diǎn)檢測部位、區(qū)域?；鹆Πl(fā)電廠按照生產(chǎn)過程中使用、加工物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性，將火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域分為5類(見表1)。表1電廠主要建筑在生產(chǎn)過程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級建筑物名稱火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域等級供氫站，儲氫罐甲貯氧罐、氨區(qū)乙室內(nèi)卸煤裝置、翻車機(jī)室、碎煤機(jī)室、轉(zhuǎn)運(yùn)站及配煤樓、封閉式運(yùn)煤棧橋、運(yùn)煤隧道、干煤棚、解凍室、點(diǎn)火油罐、供應(yīng)和裝卸油泵房、棧臺(柴油、重油、渣油)、屋內(nèi)配電裝置樓(內(nèi)有每臺充油量大于60kg的設(shè)備)、屋外配電裝置、變壓器室、油處理室、露天油庫、變壓器檢修間、柴油發(fā)電機(jī)房、材料庫丙屋內(nèi)配電裝置樓(內(nèi)有每臺充油量小于或等于60kg的設(shè)備)、啟動(dòng)鍋爐房、空氣壓縮機(jī)室(有潤滑油)、主廠房(汽機(jī)房、除氧間、煤倉間、鍋爐房、集中控制樓或集中控制室)、吸風(fēng)機(jī)室、除塵構(gòu)筑物、煙囪丁生活、消防水泵房、穩(wěn)定劑室、加藥設(shè)備室、冷卻塔、化學(xué)水處理室、循環(huán)水處理室、電氣控制樓、微波樓、繼電器室、排水、污水泵房、污水處理構(gòu)筑物、辦公樓、戊由表1可以看出，供氫站、儲氫罐、氨區(qū)、貯氧罐為較危險(xiǎn)場所，應(yīng)作為重點(diǎn)區(qū)域部位檢測。檢測依據(jù)《交流電氣裝置接地》(DL/621—1997)，《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》(DL/620—1997)，《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057—2010)，《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343—2012)，《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》(DL/T475—2006)，《接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則第一部分：常規(guī)測量》(GB/T17949.1—2000)，《防雷裝置安全檢測技術(shù)規(guī)范》(GB/T21431—2008)，《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50150—2006)。3.4檢測周期按照《防雷裝置安全檢測技術(shù)規(guī)范》(GB/T21431—2008)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一般建筑每年檢測一次，易燃易爆物品和危險(xiǎn)化學(xué)物品的生產(chǎn)、儲存設(shè)施和場所的防雷裝置每半年檢測一次。按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》(DL/T475—2006)規(guī)定，電氣完整性測試每年進(jìn)行一次，地網(wǎng)阻抗每5_6a檢測一次。因此，氫站、氨區(qū)、油庫等易燃易爆場所及危化場所檢測周期為半年；一般建筑防雷檢測、主廠區(qū)設(shè)備電氣完整性測試周期為一年，地網(wǎng)阻抗檢測周期等為5~6ao3.5主接地網(wǎng)接地阻抗檢測防雷接地網(wǎng)的功能不僅在防患雷擊故障對人身和設(shè)備造成的危害，而且要防患電氣錯(cuò)誤造成各種斷路故障對電力系統(tǒng)安全構(gòu)成的威脅。因此，精確評估測量其性能狀況至關(guān)重要。3.5.1檢測方法火力發(fā)電廠接地網(wǎng)對角線一般在300_1000m，屬于大型接地網(wǎng)。根據(jù)《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》(DL/T475—2006)的有關(guān)要求，通常采用電流一電壓表三極法。該法又包括直線法和夾角法兩種，使用較多的是直線法，具體接線如圖1所示。圖1防雷接地網(wǎng)直線法電極布置圖(a)和原理接線圖(b)注：G—被測接地裝置；P—測量用的電壓極；C—測量用的電流極；A—交流電流表；V—交流電壓表;D—被測接地裝置的最大對角線長度。dGC—電流極C與被測接地裝置G邊緣的距離；dGP—電壓極P與被測接地裝置G邊緣的距離電流線采用4mm2多股銅絞線，電位線采用2.5mm2多股銅絞線。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況和試驗(yàn)條件，圖1中測量用的電流極C和電壓極P離被測接地裝置G邊緣的距離為dGC二(4_5)D和dGP二(0.5_0.6)dGC,D為被測接地裝置的最大對角線長度，點(diǎn)P可以認(rèn)為是處在實(shí)際的零電位區(qū)內(nèi)。為了較準(zhǔn)確地找到實(shí)際零電位區(qū)時(shí)，可把電壓極沿測量用電流極與被測接地裝置之間連接線方向移動(dòng)3次，每次移動(dòng)的距離約為dGC的5%，測量電壓極P與接地裝置G之間的電壓。如果電壓表的3次指示值之間的相對誤差不超過5%，則可以把中間位置作為測量用電壓極的位置。在測試大型接地裝置時(shí)，應(yīng)使電流線和電位線保持盡量遠(yuǎn)的距離，以減小互感耦合對測試結(jié)果的影響。一般應(yīng)至少保持5m以上的距離。另外，測試試驗(yàn)產(chǎn)生的電流達(dá)3~20A,因此要特別注意試驗(yàn)的安全問題，重點(diǎn)做好電流極和試驗(yàn)回路的看護(hù)。儀器儀表介紹目前市面上的儀表多為異頻小電流法(類工頻法)儀表，通過向被測地網(wǎng)注入一個(gè)異于工頻又接近工頻的信號進(jìn)行測試。要求儀表的準(zhǔn)確度不低于1.0級；工作電源(AC)為220V±10%,50Hz;頻率范圍在45~65Hz；頻率步進(jìn)幅度1Hz;頻率穩(wěn)定度小于200Ppm；輸出電壓0~180V；最大輸出功率1200VA；環(huán)境溫度40°C,輸出功率為1200VA的情況下可連續(xù)使用。合格判定標(biāo)準(zhǔn)接地阻抗一般選取升壓站、變壓器、主廠房等幾個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測試。按以下要求判斷接地阻抗是否符合要求。⑴《交流電氣裝置的接地》(DL/T621—1997)中規(guī)定，發(fā)電廠、變電所一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合：式中，I為流經(jīng)接地裝置的入地短路電流。比較實(shí)測值與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)理論值大小。《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50150—2006)規(guī)定R<0.5QO3.6電氣完整性檢測接地裝置的電氣完整性是指接地裝置中應(yīng)該接地的各種電氣設(shè)備之間，接地裝置的各部分與各設(shè)備之間的電氣連接性，即直流電阻值，也稱為電氣導(dǎo)通性。在進(jìn)行電氣完整性檢測時(shí)，首先選定一個(gè)與主地網(wǎng)連接良好的設(shè)備的接地引下線做基準(zhǔn)參考點(diǎn)，然后測試周圍電氣設(shè)備接地部分與該基準(zhǔn)參考點(diǎn)之間的直流電阻。對于測量電氣完整性儀表的電流大小《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)》(DL/T475—2006)中未作規(guī)定，該規(guī)范只要求分辨率為1mQ,準(zhǔn)確度不低于1.0級。但是，實(shí)際測試中采用不同大小測試電流對直流電阻測試結(jié)果不同。表2為同一儀表采用不同測試電流對10標(biāo)準(zhǔn)電阻測試的數(shù)據(jù)。表2采用不同測試電流對10標(biāo)準(zhǔn)電阻測試數(shù)據(jù)/m010標(biāo)準(zhǔn)電阻測試電流為1A的直流電阻測試電流為750mA的直流電阻測試電流為200mA時(shí)直流電阻1號9909939962號9839849873號987990992由以上比對試驗(yàn)可知，電流越大直流電阻越小，如果要得到更準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，應(yīng)選取盡可能小的測試電流。但火電廠地網(wǎng)中雜散電流較多，電流太小易受其干擾。因此，《防雷裝置安全檢測技術(shù)規(guī)范》(GB/T21431—2008)等規(guī)范要求，最小電流不低于0.2A。電氣完整性測試結(jié)果的判斷：電阻50m0以下為良好；大于200m0為狀況不佳；10以上的為未與主地網(wǎng)連接；獨(dú)立接閃桿應(yīng)大于500m0。3.7常規(guī)建筑物、設(shè)施防雷檢測電廠中獨(dú)立接閃桿的接地電阻可以采用小電流地阻測試儀檢測，采用激光測距儀等測量其高度。辦公建筑和附屬用房可以按照《防雷裝置安全檢測技術(shù)規(guī)范》(GB/T21431—2008)提供的測試方法要求檢測。具體檢測項(xiàng)目如下：接閃桿保護(hù)范圍、接地電阻：計(jì)算廠區(qū)獨(dú)立接閃桿保護(hù)范圍，測試接地電阻。（2）常規(guī)建筑（除主要廠房以外）：包括辦公樓、宿舍樓、輸煤系統(tǒng)、涼水塔、附屬用房等建筑，檢測接閃器規(guī)格尺寸、網(wǎng)格尺寸、引下線間距，接地電阻，等電位連接等情況。（3）電子信息系統(tǒng)：包括電子間、儀表控制室、監(jiān)控機(jī)房、通信機(jī)房、計(jì)算機(jī)機(jī)房等，檢測機(jī)柜、服務(wù)器、UPS、配電柜等的等電位狀況，電源浪涌保護(hù)器性能參數(shù)，屏蔽措施、靜電接地等。（4）重點(diǎn)區(qū)域：包括供氫站、儲氫罐、氨區(qū)、貯氧罐較危險(xiǎn)場所。檢測罐體、管道、燈桿、泵站等的接地電阻，各法蘭、儀表、管道的跨接過渡電阻，靜電泄放球接地電阻，引下線間距、材料規(guī)格尺寸、連接狀況等。火力發(fā)電廠防雷檢測中經(jīng)常遇到的一些問題及解決方法（1）