一、现场分析
现场防雷接地施工场地:长166.75米,宽134米。需要对现场房屋,金属结构,设备做接地,其接地电阻值达到0.5欧姆。对于达到0.5欧姆的接地系统施工,常规的降阻材料使用的效果不明显。
当接地电阻过高时,发生接地故障时,会使中性点电压偏移增大。例如在一些高土壤电阻率地区的供电系统,土壤电阻率可能高达数千欧姆每米,一旦发生接地故障,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。
二、安装材料分析
1.原有设计安装材料
原有设计安装材料为铜绞线、扁钢和镀锌圆钢接地极为接地网使用的降阻方式,这几种材料结合做为传统的接地材料,在正常土壤环境下使用效果还可以起到良好的降阻效果。在砂石岩石情况下,降阻效果不明显。依据图纸,在原来的材料清单下,大概能达到不到15欧姆左右的电阻,不能达到原来的接地电阻0.5欧姆以下的要求。
现场为正常土壤环境,本案所给出土壤电阻率,大约在384.566Ω·m-1089.818Ω·m左右,根据现场情况,为了计算更准确,不同的接地材料采用不同土壤电阻率来计算。
为了满足接地电阻要求,现需要采用新型接地材料:离子接地极Φ50*2500和铜绞线、零欧符合接地体以及高效缓释剂相互配合才能理论上才能达到0.5欧姆以下接地电阻的可能性。
1):根据计算单根离子接地极接地在现场环境使用下后的电阻值约为197欧姆
2):当使用离子接地极数量达到280根时候接地电阻值约为0.774欧姆。
3):接地网使用120mm²铜绞线时候约1300米其接地电阻值达到约26.625欧姆
4):使用离子接地极和铜绞线配合使用时,其接地电阻值约为0.75欧姆.
故:使用铜绞线和纯铜离子接地极,在大量开挖的情况下,电阻降到0.5欧姆也是不可实现。
采用深井接地加装零欧接地体来和离子接地极组成的接地系统共同降阻,是实现接地电阻不大于0.5欧姆的优化解决方案。
2.零欧接地体材料
在提供的电阻率的环境下,单一的降阻方法往往难以达到理想的效果,因此需要综合运用多种降阻方法。例如,在某些情况下,可以同时采用土壤改良、深埋接地体和引入外接地网等方法。通过换土降低接地体周围土壤电阻率,增加接地体埋深以利用深层低电阻率土壤,再结合外接地网扩大接地面积,从而实现更好的降阻效果。
新的降阻方式我们采用零欧接地体做为主要接地材料,实现1欧姆的接地电阻要求,零欧复合接地体的构件是经高温烧结和高温电解而生产成形,因此在石墨内部充满很多密实的气孔,杂质不易渗透到石墨中,同时有水分易吸收性,能电性比一般接地材料高出很多。
零欧接地体通过潮解反应,释放电解离子,从而降低土壤电阻率。根据最快泄流的模型,以安装点为中心,可以有效地降低接地电阻。这种方法在一些高土壤电阻率地区的得到了应用,取得了较好的降阻效果。同时采用增加良好土壤和降阻剂。土壤改良是一种常见的降阻方法。用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤,一般换掉接地体上部 1/3 长度、周围 0.3 米以内的土壤。例如在一些高土壤电阻率地区的工程中,通过换土有效降低了接地电阻。在土壤中混入降阻剂,保持土壤的活跃性,有长期降阻的效果。
三、接地电阻计算
地网接地电阻受到土质、天气条件、接地体总长度、材质、埋设深度、地网结构等多个因素影响。准确计算其接地电阻值比较困难。但可以尽量客观地进行测算,减少地网设计中的偏差。
2.深埋零欧接地体后的接地电阻
根据岩土报告,场区20米处的土壤电阻率分布为上层,中层,下层,
第一层理区深度:=20m;
平均土壤电阻率:776.86Ω·m
第二层理区深度:=10m;
平均土壤电阻率:=815.72Ω·m
层理方向的土壤电阻率:810.81Ω·m
该层状结构岩土的非各向同性系数λ和平均电阻率为:768.43Ω·m
零欧接地体做为新型材料,暂时没有录入计算系统,我们暂时以钢棒做为代替,零欧接地体是同等尺寸下钢棒单根工频接地接地电阻的0.3左右,按照计算方式钢管阻值为2.42欧姆,零欧接地体的安装后的接地电阻为0.73欧姆左右
3.接地电阻计算
根据水平接地和垂直接地的数据测算,水平接地的电阻约为0.75欧姆,垂直接地的电阻为0.77欧姆,水平接地的垂直接地并入地网后,计算接地系统的接地电阻。
经计算,接地电阻为0.49欧姆,可以达到现场要求,同时现场需要开挖和打深井,添加降阻剂等辅助降阻措施,降阻效果会更加好,考虑到施工环境的复杂性,根据现场的实际测量情况,可以增加水平和垂直接地装置。