在电力系统的运行中,接地电阻扮演着至关重要的角色,其核心使命便是确保人身安全。
当故障电流或是雷击电流产生时,必须借助接地装置迅速将其导入地下,以此有效降低电击以及火灾发生的风险。
较低的接地电阻意味着能提供更优的电流通路,加快故障电流的泄放速度,防止电压在设备外壳或其他可供人员接触的部位积聚,进而极大程度地减少电击危险的发生概率。
比如,一旦某设备的外壳意外带电,低接地电阻所构建的低阻路径就能及时将电流快速引入地下,避免人员因触碰带电外壳而遭遇电击事故。
那么,究竟该如何降低接地电阻呢?下面为大家详细介绍六种实用方法。
1、优化土壤材质降电阻
利用低电阻系数的土壤进行置换是一种常见且有效的手段。
像粘土,泥炭,黑土以及砂质粘土等都是理想的替代材料,必要时还可选用焦碳,木炭等。
具体的置换范围设定在接地体周围1-2米的区域内,以及近地面侧大于等于接地极长度的1/3区域。
经过这样的处理后,接地电阻大致可减小至原来的3/5左右。
2、在接地体周围的土壤中添加特定物质也能显著改善导电性能。
常用的有食盐,煤渣,炭末,炉灰,焦灰等,其中食盐的应用最为广泛。
由于食盐对降低土填电阻系数效果显著,受季节变化影响较小,且成本低廉,所以备受青睐。
操作时,需在每根接地体周边挖掘直径约0.5-1.0米的坑,然后按照一层食盐,一层土壤的顺序交替填入。
一般而言,食盐层厚度约为1厘米,土壤层厚度约10厘米,并且每层盐都要适当用水湿润。
对于一根管形接地体来说,耗盐量大约在30-40千克。
这种方法在砂质土壤中可将接地电阻降至原来的1/6-1/8,在砂质粘土中则可降至原来的2/5-1/3。
若再添加约10千克的木炭,效果会更佳,因为木炭作为固体导电体,不易被溶解,渗透和腐蚀,作用时间较长。
不过,此方法也存在一定局限性,如对岩石及含石量较多的土壤效果不佳,会降低接地体的稳定性,加速其锈蚀进程,而且随着盐分逐渐溶化流失,接地电阻会慢慢增大。
因此,在使用人工处理方法后,大约每两年就需要进行一次重新处理。
3、外引式接地
特别是在山丘地区,当地土壤难以满足较低的接地电阻要求时,如果附近存在水源或者电阻系数较低的土壤区域,就可以充分利用这些有利条件制作接地极或敷设水下接地网,然后通过接地线(如扁钢带)将其引入作为外引式接地。
但需要注意的是,外引接地装置应避开人行通道,以防止跨步电压触电;当穿过公路时,外引线的埋深不得小于0.8米。
4、导电性混凝土
在水泥中掺入碳质纤维来制作接地极也是一种新颖的方去。
例如,在1立方米的水泥中加入约100千克的碳质纤维,制成直径为1米的半球状接地极,经测试,其工接地电阻相较于普通混凝土可降低约30。
这种方法常用于防雷接地装置。
为了进一步降低冲击接地电阻值,还可以同时在导电性混凝土中埋入针状接地极,使放电电晕能够从针尖持续波及碳质纤维,从而有效降低冲击接地电阻值。
5、化学处理法
采用以碳粉和生石灰等为主要原料制成的障阻剂进行化学处理也是一种可行的方案。
由于该降阻剂不含电介质,能够在土壤中长期稳定使用,不会因地下水的作用而流失,因此可以获得既无公害又稳定的低接地电阻,相比使用减阻剂处理土壤前可降低约1/2。
在坚硬的岩盘地带,将埋设接地线与使用降阻剂相结合的方法尤为有效,可使接地电阻比仅埋设接地线时降低约40。
施工寸,只需在挖掘好并敷设好接地线的沟内撒上粉状降阻剂或长效降阻剂,再回填旧日土壤即可达到良好效果。
6、钻孔深埋法
国外早已报道并实际应用了钻孔深埋法来降低接地电阻,近年来我国也开始采用这一新技术。
该方法所使用的垂直接地体长度根据地质条件而定,一般为5-10米,长则效果不明显且施工难度加大。
接地体通常选用20-75毫米的圆钢,不同直径的圆钢对接地电阻值影响甚微,此方法适用于建筑物密集或接地网敷设区域狭窄的情况,在这些场合下,传统方法往往难以找到合适的埋设位置,且无法保证安全距离。
虽然可以通过在接地体上要盖沥青绝缘层等措施来保障安全,但这会增加施工工作是和成本。
深埋法对含砂土壤效果最佳,因为含砂层大多位于3米以内的表面层,而地层深处的土壤电阻系数较。
此外,它也适用于多石的岩盘地区。
施工时,可采用50毫米及以上的小型人工螺旋钻或钻机打孔,在孔穴中埋设20-75毫米的圆钢接地体,并灌入碳粉浆(用碳纤维拌水制成)或泥浆。
最后将多个经过同样处理的接体并联起来,便构成了完整的接地系统。
采用本方法施工的接地体受季节影响小,能够获得稳定的接地电阻值,同时由于深埋地下,跨步电压也明显减小,这对于保障人身安全具有重要意义。
而且该法施工便捷,成本不高,效果显著,具有广阔的推广应用前景。
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