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【摘要】本文针对本溪地区特有气候、环境及土壤条件,为更准确的掌握接地电阻季节换算系数数值,对输电线路杆塔防雷接地电阻季节换算系数进行的一系列研究,可供参考。
【关键词】接地电阻测试;接地电阻季节换算系数;土壤;温度
目前测量接地电阻的方法主要采用“接地摇表”进行测试,然后乘以接地电阻季节换算系数后求得。目前国内电力行业接地电阻季节换算系数,在没有取得经验数据的情况下,均参考执行下表:
在接地电阻为定值情况下,接地电阻季节换算系数是影响最终接地电阻是否准确的直接原因。
1.研究的范围和目标
1.1研究的范围
输电线路杆、塔接地电阻值的大小与土壤的化学成份及天气的温度和湿度有关。对本溪地区不同地域条件下,土壤电阻率、接地电阻值及土壤中含水量多少、土壤温度、化学成份、物理性质进行研究。
1.2目标
针对本溪地区特有地理环境开展以月、季为单位的监测,以1年为1个循环,针对同一杆、塔,同一地点,对土壤含水量、温度、土质、盐份、接地电阻进行监测,取得本溪地区不同土壤性质情况下的季节性土壤参数,从而换算出本溪地区准确的接地电阻季节换算系数。
2.影响季节性系数的因素
2.1水份及盐份对季节系数的影响
水及盐份对土壤电导电的影响可分为三种情况讨论:一是在干燥的情况下,导电基本靠土壤骨架,这时土壤电阻率较高;二是土壤由干燥到湿润,土壤湿度增大,导致土壤容液增多,此时土壤的导电特性变好,电阻率变小;三是当土壤中含水量相当高,含水量继续增加,导电离子浓度开始变小时,土壤电阻率会随着水分的增加而增大。
在实际中,绝大部分的杆塔接地电阻值会随着温度减小而变大,季节系数也随着干燥土壤层厚度的增加而增大。春季的土壤含水量少于其它季节,土壤电阻率则明显高于其它季节。考虑季节系数影响得出的干燥时期的接地电阻较接近实际,因此设计铁塔接地时土壤电阻率应选在春季测量。
2.2温度对季节系数的影响
温度主要通过影响土壤骨架电阻率及改变孔隙中水的状态对电阻率产生影响。骨架的导电能力非常差,所以骨架对土壤导电的影响较小。所以电阻率的变化,主要通过改变孔隙中水的状态来影响。综合温度对土壤孔隙中水份的影响,土壤是随着温度升高而下降。以砂土为例,0度以上温度逐渐降低,土壤电阻率逐渐增大;0度时土壤电阻率会出现跳变;0度以下温度逐渐降低时,土壤电阻率出现明显增大。因此冬季温度下降,季节系数也随冰冻土壤层厚度的增加而加大。
2.3土壤分层模型对季节系数的影响
实际中,土壤并不是均匀的,所以将土壤看成单层模型显然不符合实际,所以将土壤分成双层或多层模型可以更好的反映土壤的实际情况。这样可以更合理的分析季节因素对季节系数的影响程度,更接近实际。
3.具体实施措施
综合以上分析,结合自身实际条件,采取以下措施对本溪地区输电线路接地电阻季节系数进行了一系列研究。
3.1目前已具备的条件
3.1.1气象条件
本溪市地处辽宁省东南部山区,森林覆盖率达74.5%,全境总面积8411.3平方公里,呈亚铃形分布。属于中温带湿润气候区,全地区年平均气温为6.1℃~7.8℃,一年中最热为七月,月平均气温为24.3℃;最冷为一月,平均气温为零下14.3℃。雨量比较充足,年平均降水量为800-1000毫米,其中一多半集中在夏季的七、八月,该季节也是线路发生雷击跳闸最多的时候。
3.1.2设备
1.土壤墒情速测仪1台;2.环境温度仪1台;3.ZC-8型接地电阻测试仪1台及相关配套设备。
3.2主要措施
针对本溪地区实际情况,参照本溪地区雷区分布图,结合以往雷击线路跳闸经验确定雷击故障多发线路。从中我们选取三处比较有代表性的铁塔位置进行监测。第一处220kV渭卧线302号塔,海拨高度312米,土质为含有碎石的砂土;第二处为220kV卧兴线33号塔,海拨高度187米,土质为亚粘土;第二处为220kV卧兴线1号塔,海拨高度48米,土质为粘土。每次测试均在同一塔位的同一地点,监测周期为每月3-2次,监测数据包含土壤含水量、盐份、环境温度、土壤电阻率以及铁塔实际接地电阻值。
在实际测试中,土壤墒情测试仪接地棒采用4根长500毫米直径10毫米接地棒,打入地下250-450毫米进行测试;土壤电阻率与接地电阻测试时采用ZC-8型接地摇表,辅助接地棒采用直径15毫米,长600毫米,放线长度50米、100米进行测试。
通过一年的测试的数据发现,接地电阻值一年中的数值是发生变化的,因此在接地装置安装完毕即测一次阻值后,就确定接地装置接地电阻值是否合格是不正确的。在雨季之外,接地电阻值较大,分析因为土壤较干或因为冬季地表土壤冰冻导致土壤电阻较高。在雨季常规情况下土壤中含水量越高,土壤电阻率越小,但是从6、7、8月份测得的数据上分析,土壤含水量达到20%以上时,土壤电阻率下降很小,变化趋势有所下降。
一年中最大阻值与最小阻值之比小于10,因此无论何时测得的接地电阻值小于规定值的十分之一,则可确定该接地装置是合格的。否则的话,应在不同季节进行几次测量,加以分析,明确接地装置是否合格,不合格及时更换,确保线路可靠运行。
4.结论
通过一年来的测试,我们对每月测得的数据进行平均分析后得出本溪地区的接地电阻季节换算系数表如下:
从每月测得的分析数据不难看出,本溪地区冬季时间相对较长(大约5个月时间),雷雨季节比较集中(基本在6、7、8月份),考虑每年降雨量的不确定性(13年降雨量相对11年、12年较大),此季节不适合进行土壤电阻测量,因为土壤较湿,测得数据虽然合格,但其反应的不是最大值,并不可靠;进行接地电阻测试工作易选择在4、5月份进行,因为这四个月数据比较平稳,而且土壤相对干燥,对于接地电阻季节性系数来说也更加准确。
参考文献
[1]张忠瑞,王飞,张巍.辽宁电网输电线路舞动的气象影响分析[J].东北电力技术,2012,33(4).
[2]王战胜,严国志,应天来等.杆塔接地系统季节系数的机理探究[J].华中电力,2010(04).
【关键词】接地电阻测试;接地电阻季节换算系数;土壤;温度
目前测量接地电阻的方法主要采用“接地摇表”进行测试,然后乘以接地电阻季节换算系数后求得。目前国内电力行业接地电阻季节换算系数,在没有取得经验数据的情况下,均参考执行下表:
在接地电阻为定值情况下,接地电阻季节换算系数是影响最终接地电阻是否准确的直接原因。
1.研究的范围和目标
1.1研究的范围
输电线路杆、塔接地电阻值的大小与土壤的化学成份及天气的温度和湿度有关。对本溪地区不同地域条件下,土壤电阻率、接地电阻值及土壤中含水量多少、土壤温度、化学成份、物理性质进行研究。
1.2目标
针对本溪地区特有地理环境开展以月、季为单位的监测,以1年为1个循环,针对同一杆、塔,同一地点,对土壤含水量、温度、土质、盐份、接地电阻进行监测,取得本溪地区不同土壤性质情况下的季节性土壤参数,从而换算出本溪地区准确的接地电阻季节换算系数。
2.影响季节性系数的因素
2.1水份及盐份对季节系数的影响
水及盐份对土壤电导电的影响可分为三种情况讨论:一是在干燥的情况下,导电基本靠土壤骨架,这时土壤电阻率较高;二是土壤由干燥到湿润,土壤湿度增大,导致土壤容液增多,此时土壤的导电特性变好,电阻率变小;三是当土壤中含水量相当高,含水量继续增加,导电离子浓度开始变小时,土壤电阻率会随着水分的增加而增大。
在实际中,绝大部分的杆塔接地电阻值会随着温度减小而变大,季节系数也随着干燥土壤层厚度的增加而增大。春季的土壤含水量少于其它季节,土壤电阻率则明显高于其它季节。考虑季节系数影响得出的干燥时期的接地电阻较接近实际,因此设计铁塔接地时土壤电阻率应选在春季测量。
2.2温度对季节系数的影响
温度主要通过影响土壤骨架电阻率及改变孔隙中水的状态对电阻率产生影响。骨架的导电能力非常差,所以骨架对土壤导电的影响较小。所以电阻率的变化,主要通过改变孔隙中水的状态来影响。综合温度对土壤孔隙中水份的影响,土壤是随着温度升高而下降。以砂土为例,0度以上温度逐渐降低,土壤电阻率逐渐增大;0度时土壤电阻率会出现跳变;0度以下温度逐渐降低时,土壤电阻率出现明显增大。因此冬季温度下降,季节系数也随冰冻土壤层厚度的增加而加大。
2.3土壤分层模型对季节系数的影响
实际中,土壤并不是均匀的,所以将土壤看成单层模型显然不符合实际,所以将土壤分成双层或多层模型可以更好的反映土壤的实际情况。这样可以更合理的分析季节因素对季节系数的影响程度,更接近实际。
3.具体实施措施
综合以上分析,结合自身实际条件,采取以下措施对本溪地区输电线路接地电阻季节系数进行了一系列研究。
3.1目前已具备的条件
3.1.1气象条件
本溪市地处辽宁省东南部山区,森林覆盖率达74.5%,全境总面积8411.3平方公里,呈亚铃形分布。属于中温带湿润气候区,全地区年平均气温为6.1℃~7.8℃,一年中最热为七月,月平均气温为24.3℃;最冷为一月,平均气温为零下14.3℃。雨量比较充足,年平均降水量为800-1000毫米,其中一多半集中在夏季的七、八月,该季节也是线路发生雷击跳闸最多的时候。
3.1.2设备
1.土壤墒情速测仪1台;2.环境温度仪1台;3.ZC-8型接地电阻测试仪1台及相关配套设备。
3.2主要措施
针对本溪地区实际情况,参照本溪地区雷区分布图,结合以往雷击线路跳闸经验确定雷击故障多发线路。从中我们选取三处比较有代表性的铁塔位置进行监测。第一处220kV渭卧线302号塔,海拨高度312米,土质为含有碎石的砂土;第二处为220kV卧兴线33号塔,海拨高度187米,土质为亚粘土;第二处为220kV卧兴线1号塔,海拨高度48米,土质为粘土。每次测试均在同一塔位的同一地点,监测周期为每月3-2次,监测数据包含土壤含水量、盐份、环境温度、土壤电阻率以及铁塔实际接地电阻值。
在实际测试中,土壤墒情测试仪接地棒采用4根长500毫米直径10毫米接地棒,打入地下250-450毫米进行测试;土壤电阻率与接地电阻测试时采用ZC-8型接地摇表,辅助接地棒采用直径15毫米,长600毫米,放线长度50米、100米进行测试。
通过一年的测试的数据发现,接地电阻值一年中的数值是发生变化的,因此在接地装置安装完毕即测一次阻值后,就确定接地装置接地电阻值是否合格是不正确的。在雨季之外,接地电阻值较大,分析因为土壤较干或因为冬季地表土壤冰冻导致土壤电阻较高。在雨季常规情况下土壤中含水量越高,土壤电阻率越小,但是从6、7、8月份测得的数据上分析,土壤含水量达到20%以上时,土壤电阻率下降很小,变化趋势有所下降。
一年中最大阻值与最小阻值之比小于10,因此无论何时测得的接地电阻值小于规定值的十分之一,则可确定该接地装置是合格的。否则的话,应在不同季节进行几次测量,加以分析,明确接地装置是否合格,不合格及时更换,确保线路可靠运行。
4.结论
通过一年来的测试,我们对每月测得的数据进行平均分析后得出本溪地区的接地电阻季节换算系数表如下:
从每月测得的分析数据不难看出,本溪地区冬季时间相对较长(大约5个月时间),雷雨季节比较集中(基本在6、7、8月份),考虑每年降雨量的不确定性(13年降雨量相对11年、12年较大),此季节不适合进行土壤电阻测量,因为土壤较湿,测得数据虽然合格,但其反应的不是最大值,并不可靠;进行接地电阻测试工作易选择在4、5月份进行,因为这四个月数据比较平稳,而且土壤相对干燥,对于接地电阻季节性系数来说也更加准确。
参考文献
[1]张忠瑞,王飞,张巍.辽宁电网输电线路舞动的气象影响分析[J].东北电力技术,2012,33(4).
[2]王战胜,严国志,应天来等.杆塔接地系统季节系数的机理探究[J].华中电力,2010(04).