接地裝置能否符合規(guī)程要求,主要指標(biāo)為接地電阻。接地電阻實際是兩部分電阻之和,一部分是接地體金屬物的電阻,另一部分是整個大地的電阻也稱流散電阻。由于金屬接地體的電阻很小,因此接地電阻主要決定于流散電阻的大小。流散電阻主要由接地裝置的結(jié)構(gòu)和土壤電阻率決定,土壤的電阻率越低,流散電阻也就越低。一些地區(qū)土壤電阻率較大,致使接地電阻值超出規(guī)程要求。為有效降低克拉瑪依地區(qū)接地電阻,通過近10年來我們在該地區(qū)工作中的不斷探索研究,總結(jié)出一些有效降低接地電阻的措施。
接地系統(tǒng)技術(shù)要求和計算方法
1 接地系統(tǒng)的技術(shù)要求
a)需接地的設(shè)備容量越大,接地電阻應(yīng)越小。
b)需接地的設(shè)備越重要,接地電阻應(yīng)越小。
c)需接地設(shè)備工作性質(zhì)不同,接地電阻要求也不同。
d)設(shè)備數(shù)量越多或價值越大,要求接地電阻越小。
e)幾臺設(shè)備共同的接地裝置,接地電阻應(yīng)以接地要求最高的一臺設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)。
原則上接地電阻越小越好,但施工中應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)合理的原則,部分接地裝置的技術(shù)規(guī)范見表1。
2 接地電阻計算方法
為了達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求中的接地電阻值,在設(shè)計、制作接地裝置時可采用理論與實際相接合的原則,利用經(jīng)驗公式計算出接地電阻值。
a)人工接地電阻的計算方式:單根垂直接地體的接地電阻公式:RE(1)≈ρ/L,其中ρ表示土壤電阻率(Ω·m),L表示接地體的長度(m),RE(1)表示單根垂直接地體的電阻(Ω)。
b)多根垂直接地的接地電阻公式:RE≈RE(1)/nη其中n表示n支接地體,η表示利用系數(shù),RE大小主要由接地體的距離、長度、數(shù)目決定,利用系數(shù)可在防雷技術(shù)規(guī)程匯編中查找。
c)環(huán)形接地網(wǎng)接地電阻公式RE≈0.6ρ/A1/2, ρ表示土壤電阻率(Ω·m),A表示環(huán)網(wǎng)接地帶所包圍的面積(m2)
在確定接地裝置施工方案時,施工人員首先要測出施工地點土壤電阻率,再利用上述3個經(jīng)驗公式計算出接地電阻值,依據(jù)計算出的電阻值結(jié)果。確定最終的施工方案,通過計算使施工方案的合理性、有效性大大提高,便于施工成本降低。
有效降低接地電阻的措施
克拉瑪依地區(qū)的土壤電阻率一般為1000~400Ω·m,為有效降低接地電阻,通過我們在該地區(qū)多年施工情況來看,可以從以下幾個方面考慮:
1 從接地裝置的材料選用方面考慮
接地材料一般選用結(jié)構(gòu)鋼制成。必須對材料進(jìn)行檢查,材料不應(yīng)存在嚴(yán)重的銹蝕、厚薄或粗細(xì)不均勻等現(xiàn)象。垂直安裝的接地體通常用角鋼或鋼管制成,雖然角鋼制成的接地體在散流效果方面比鋼管差一點,但施工難度小、成本低,所以現(xiàn)場安裝一般采用角鋼。規(guī)范中要求的比較理想的為50mm×50mm×5mm的鍍鋅角鋼,但由于當(dāng)?shù)匾恍┑胤降耐寥栏g性嚴(yán)重,逐漸改用63mm×63mm×6mm的鍍鋅角鋼,實踐中證明其防腐效果較好。在施工過程中發(fā)現(xiàn),有些單位采購來的鍍鋅角鋼或扁鋼雖然都是電鍍的,但是防腐效果較差,引起接地電阻增大,對這些地區(qū)建議采用熱鍍鋅材料。
2 從人工接地體的安裝形式方面考慮
對于垂直接地體的埋設(shè)安裝,要求接地體與土壤必須保持有效的接觸,因此要求接地極的埋設(shè)深度在2~3m左右比較合適,埋土深度太淺、太深對減少流散電阻效果均不明顯。同時,接地體與接地體的間距為接地極的2倍是比較合理的,可減少屏蔽效應(yīng)而造成的接地裝置利用率下降的問題。垂直安裝的接地體應(yīng)采用角鋼或鋼管制成,角鋼制成的接地體在散流效果方面雖比鋼差一點,但施工較為容易。為了減少建筑物的接觸電壓,接地與建筑物的基礎(chǔ)間應(yīng)保持不小于1.5m的水平距離,一般最好取2~3m。
3 從人工處理換土法方面考慮
為了降低接地電阻,過去我們常采用外引接地方法,即使電氣裝置的土壤電阻率較低(克拉瑪依地區(qū)的土壤電阻率一般為1000~400Ω·m),但實際效果也并不理想?;蛘卟捎迷黾咏拥伢w的方法,但效果不太好,而且材料的消耗比較大。在實踐中采用了人工處理換土法,效果較好。我們在新疆油田采油三廠五二西區(qū)采用了此方法。通過在接地體周圍土壤中加入煤渣、木炭、碳墨或爐黑等,以提高接地體周圍土壤的導(dǎo)電率,同時將氧化銅等溶液澆在接地體周圍,對降低土壤電阻率起到較好效果。但對環(huán)境有一定程度污染。
在克拉瑪依石西油田臨時接地采用的方法是在接地體周圍0.5m及接地體埋深1/3處挖一個坑,然后將鹽和木炭灰一層隔一層地依次填入坑內(nèi),每層鹽的厚度1~2cm,并將鹽用水濕潤,最上層用土覆蓋。采用上述方法,也能提高接地體周圍土壤的導(dǎo)電率,達(dá)到降低接地電阻的目的,滿足設(shè)計要求。在無材料的時候,我們采取了換土的方法,挖一個2~3m的坑,將黑土代替電阻較高的土壤。
4 采用降阻劑法
降阻劑表面有活性劑,粒度較細(xì),吸水后施用于接地體與土壤間,能夠使金屬與土壤緊密地接觸,形成足夠大的電流流通面,有效減小接地電阻;另一方面,它能向周圍土壤滲透,降低周圍土壤電阻率,在接地體周圍形成一個變化平緩的低電阻率區(qū)域?,F(xiàn)在國內(nèi)使用較多的是成都富蘭克林-民生的降阻劑,這種降阻劑是一種良好的導(dǎo)體,降阻效果顯著,性能穩(wěn)定,使用周期長,無腐蝕性。
結(jié)束語
正確掌握降低接地電阻的施工方法,無論是對生產(chǎn)、儲存設(shè)施的安全運行,還是建筑物的防雷都是必要的,只有當(dāng)接地電阻值降到規(guī)范要求以內(nèi),各種接地措施才能成為防止間接接觸電擊的有效安全技術(shù)措施。