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柴油發(fā)電機(jī)組接地電阻的要求和測量工具 |
摘要:接地電阻是指高壓柴油發(fā)電機(jī)組的附屬電氣設(shè)備接地電路中,接地電極與地之間的絕緣電阻。它是衡量接地電極與地之間電阻大小的指標(biāo),它越小,說明接地電路越好,柴油發(fā)電機(jī)組的安全性就越高。因此,柴油發(fā)電機(jī)組的接地電阻,它是保證柴發(fā)配電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要組成部分。在柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過程中,如果接地電阻不合格,會導(dǎo)致電氣設(shè)備的故障和安全事故的發(fā)生。
一、接地電阻國標(biāo)接地要求
1、建筑物接地電阻的要求
依據(jù)GB50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第三章:建筑物的防雷措施;第二節(jié):類防雷建筑物的防雷措施要求,第3.2.1條:防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用,其工頻接地電阻不應(yīng)大于10Ω。
(1)第三節(jié)/第二類防雷建筑物的防雷措施要求,第3.3.4條:每根引下線的接地電阻不小于10Ω,防直擊雷接地裝置宜和防雷電感應(yīng)、電氣設(shè)備、信息系統(tǒng)等共用接地裝置。
(2)第三節(jié)/第二類防雷建筑物的防雷措施要求,第3.3.9條:避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地,其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。架空和直接埋地的金屬管道在進(jìn)出建筑物處應(yīng)就近與防雷的接地裝置相連;當(dāng)不相連時,架空管道應(yīng)接地,其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。
(3)本規(guī)范第.2.0.3條四、五、六款所規(guī)定的建筑物,引人、引出該建筑物的金屬管道在進(jìn)出處應(yīng)與防雷的接地裝置相連;對架空金屬管道尚應(yīng)在距建筑物約25m處接地一次,其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。
(4)第四節(jié)/第三類防雷建筑物的防雷措施要求,第3.4.2條:每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30Ω。第3.4.9條:避雷器、電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地,其沖擊接地電阻不宜大于30Ω。
2、柴油發(fā)電機(jī)組接地電阻的要求
(1)依據(jù)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》第14章接地與安全:第14.7.5.3條要求,當(dāng)機(jī)房接地與防雷接地系統(tǒng)共用時,接地電阻要求小于1Ω。因此對于柴油發(fā)電機(jī)組的機(jī)房接地均應(yīng)與建筑物防雷地等共用同一接地裝置,接地電阻要求小于1Ω。
(2)依據(jù)GB50089-98《民用爆破器材工廠設(shè)計安全規(guī)范》第12章:電氣。
① 第12.6.4條:在電纜與架空線連接處,應(yīng)裝設(shè)避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地,其沖擊接地電阻不宜大于10Ω。
② 第12.7.2條:輸送危險物質(zhì)的各種室外架空管,應(yīng)每隔20~25米接地一次,每處沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。
③ 第12.7.3條:危險區(qū)域應(yīng)采取相應(yīng)的防靜電措施。凡生產(chǎn)、加工或儲存危險品的過程中,有可能積聚靜電電荷的金屬設(shè)備、金屬管道和導(dǎo)電物體,均應(yīng)直接接地,接地電阻不應(yīng)大于100Ω。
④ 第12.7.4條:低壓配電線路的接地應(yīng)采用TN-S或TN-C-S系統(tǒng),引入建筑物的電源線路,中性點應(yīng)重復(fù)接地,接地電阻不應(yīng)大于10Ω。
二、接地電阻測量的原理
接地電阻測量儀通常被稱為兆歐表或高阻計(Meggers),廣泛用于測量柴油發(fā)電機(jī)組及其電氣裝置(如控制、信號、通信和電源的電纜)的絕緣電阻。它除了在新機(jī)交付前進(jìn)行驗收測試外,往往被用于柴油發(fā)電機(jī)組例行維護(hù)程序中來指示發(fā)電機(jī)在數(shù)月或數(shù)年內(nèi)絕緣電阻的變化。絕緣電阻發(fā)生大的變化,就可能預(yù)示著潛在的故障。所以,就需要對兆歐表進(jìn)行定期校準(zhǔn),以確保儀表本身沒有隨時間發(fā)生變化。
1、接地電阻的選用原則
(1)合理選擇接地電極:
接地電極是將電氣系統(tǒng)與地面連接的關(guān)鍵部分。常見的接地電極包括金屬棒、接地網(wǎng)和接地板等。選擇合適的接地電極類型和數(shù)量,確保它們與地面充分接觸,并具有良好的導(dǎo)電性能。
(2)提高接地電極的導(dǎo)電性能:
接地電極的導(dǎo)電性能直接影響接地電阻的大小??梢酝ㄟ^以下方法提高導(dǎo)電性能:
① 使用導(dǎo)電性能良好的材料,如銅或銅鍍銀電線。
② 清除接地電極周圍的雜物和腐蝕物,確保良好的接觸。
③ 在接地電極周圍添加導(dǎo)電性能較高的物質(zhì),如鹽或化學(xué)接地劑,以增加接地電極與土壤的接觸面積和導(dǎo)電性。
(3)提高接地系統(tǒng)的布置方式:
合理的接地系統(tǒng)布置可以減小接地電阻。以下是一些布置方式的建議:
① 盡量減短接地電極與設(shè)備之間的距離。
② 避免接地電極之間的相互干擾,如并聯(lián)接地電極時要保持足夠的間距。
③ 在需要接地的設(shè)備周圍形成良好的接地網(wǎng),增加接地電極的數(shù)量和分布。
2、工作原理
兆歐表通過用一個電壓激勵被測裝置或網(wǎng)絡(luò),然后測量激勵所產(chǎn)生的電流,利用歐姆定律測量出電阻。其原理如圖1所示,精密測量接地電阻采用三線連接,輔助接地棒、測試線都連接好后,切換功能測量電阻R模式,按鍵按“TEST”鍵開始測量,測量中LED指示燈閃爍,LCD倒計數(shù)顯示,測量完成后指示燈滅,LCD顯示測量值。從被測物體開始,每隔5~10米分別將輔助接地棒呈一直線插入大地,將接地測試線(紅、黃、綠)從儀表的H、S、E接口開始對應(yīng)連接到輔助電流極H、輔助電壓極S、被測接地極E上。
優(yōu)良的兆歐表校準(zhǔn)器包括各種可選的電阻器,這點與現(xiàn)代校準(zhǔn)器利用合成電阻功能提供的電阻器差別不大。兆歐表校準(zhǔn)器與直流/低頻校準(zhǔn)器的不同之處在于所需的電阻器范圍,以及耐受的電壓能力不同。例如,與數(shù)字多用表(DMM)上配備的歐姆表功能相比,這些電氣測試器在進(jìn)行電阻測量時施加的電壓要高得多。兆歐表采用的電壓范圍通常從50V到高達(dá)5kV;而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10V。對于絕緣測試來說,需要測量的電阻值范圍很大,其上限可達(dá)到10TΩ,所需的電壓更高。
幾乎所有的接地電阻測量儀都采用直流電壓作為激勵,所以兆歐表校準(zhǔn)器的交流要求很少。許多兆歐表為兩端設(shè)備,它提供一個電壓,并測量由被測設(shè)備所決定的電流。量程達(dá)到1TΩ以及更高的兆歐表通常具有第三個端子,稱為保護(hù)端(Guard),對于消除泄漏通路以及被測未知電阻Rx的并聯(lián)元件非常有用。保護(hù)端的目的是消除可能會產(chǎn)生的泄漏電流來選擇性地將輸出寄生電阻性元件的影響減小為零,如圖2所示。
護(hù)端將Rs2 兩端的電壓維持在零,使其沒有電流通過。所有的激勵電流如預(yù)期那樣全部通過Rx。
3、儀器校準(zhǔn)
校準(zhǔn)這些儀器時的一個主要問題是找到合適的電阻器,當(dāng)然是首先要足夠精確;還需要電阻值足夠大,使其能夠承受高直流電壓。此外,對于應(yīng)該采用什么樣的電阻值來進(jìn)行校準(zhǔn),兆歐表制造商并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以就需要各種各樣的電阻值。通過了解各種不同的接地電阻測量儀,可以知道它們需要不同的性能檢查點。例如,某個測試儀需要測試50kΩ,而另一款測試儀則需要測試60kΩ,再一款又需要測試100kΩ等等。“通用”的多功能電氣/電子校準(zhǔn)器不能用于校準(zhǔn)絕緣電阻測試儀,因為它們的電阻器通常僅僅能夠處理有限的電壓,常常最高不過20V。
圖1 接地電阻測量儀工作原理圖 |
圖2 接地電阻測量儀保護(hù)端電路圖 |
三、接地電阻測量方法與維護(hù)
1、常見測量法
接地電阻測試儀測量方法通常有以下幾種:單鉗法、雙鉗法、兩線法、三線法和四線法,各有各的特點,實際測量時,盡量選擇正確的方式,才能使測量結(jié)果準(zhǔn)確無誤。接地電阻測試儀電路連接如圖3所示。
(1)單鉗測量
測量多點接地中各位置的接地電阻,不要斷開接地連接,以防發(fā)生危險。適用于多點接地,不能斷開。測量各連接點的電阻。
(2)雙鉗法
適用于多點接地,無輔助接地樁。使用接地電阻測試儀表廠商指定的電流鉗接到相應(yīng)的插口上。將兩鉗卡在接地導(dǎo)體上,兩鉗間的距離要大于0.25米。
(3)兩線法
適用于必須有已知接地良好的地線,如PEN等。所測量的結(jié)果是被測地和已知地的電阻和,如果已知地遠(yuǎn)小于被測地的電阻,測量結(jié)果可以作為被測地的結(jié)果。
(4)三線法
必須有一個輔助地和一個探測電極組合的兩個接地棒,各個接地電極間的距離不小于20米。原理是在輔助接地與被測地之間加電流。測量被測地與探頭電極之間的電壓降測量結(jié)果。包括測量電纜本身的電阻。
(5)四線法
基本上是相同的三線法,代替三線法測量時,消除了測量電纜電阻對低接地電阻測量結(jié)果的影響。在測量時,e和es必須分別直接連接到被測地,這在所有接地電阻測量方法中都是非常準(zhǔn)確的。
2、接地電阻值的計算方法
如圖4所示,接地電阻的測量是向地面插入兩根接地棒,在接地棒E及C之間,加入交流電壓,產(chǎn)生電流Ⅰ,通過E-C之間產(chǎn)生的電壓即可檢測接地電阻。但是上述方法算出的接地電阻值R值中。不僅有接地電極E的接地電阻,還有接地電極C的接地電阻,因此需要在E-C的接地電級間建立第三根接地電極,從E-P之間的電壓Vp和電流Ⅰ,可以算出接地電極E的接地電阻RE的值。
圖3 接地電阻測量儀接線圖(大于1歐姆時) |
圖4 接地電阻測量原理圖 |
3、不同接地方式的測量
(1)發(fā)電機(jī)房接地電阻的測量
發(fā)電機(jī)房接地通常構(gòu)成二點接地系統(tǒng),如圖5所示。如果接地電阻測試儀的測量值小于接地電阻的允許值,那么發(fā)電機(jī)房的接地電阻都是合格的。如果接地電阻測試儀的測量值大于允許值,請按單點接地進(jìn)行測量。
(2)防雷接地系統(tǒng)的電阻測量
對于采用防雷網(wǎng)的發(fā)電機(jī)房,其建筑物的接地極如互相獨(dú)立,各接地極的接地電阻測量如圖6所示。
圖5 發(fā)電機(jī)房接地電阻的測量方法 |
圖6 防雷架空線的接地電阻的測量方法 |
四、接地電阻維護(hù)方法與使用注意事項
1、定期維護(hù)和檢查接地系統(tǒng)
定期檢查和維護(hù)接地系統(tǒng)可以確保其正常運(yùn)行和有效降低柴油發(fā)電機(jī)接地電阻。以下是一些常見的維護(hù)措施:
(1)清除接地電極周圍的雜物和腐蝕物。要保持接地電極的清潔,避免積塵和氧化。
(2)要定期檢查接地電極和接地線路的連接情況,確保連接牢固。
(3)定期進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)接地電阻測試,以確保接地系統(tǒng)的性能符合要求。
2、使用注意事項
在降低柴油發(fā)電機(jī)接地電阻值的工作中,需要注意避免的工作誤區(qū):
(1)忽視接地系統(tǒng)的設(shè)計:
有時候,設(shè)計人員可能只關(guān)注接地電極的數(shù)量和類型,而忽視了接地系統(tǒng)的整體設(shè)計。接地系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮接地電極的布置、連接方式、導(dǎo)電性能等因素,而不僅僅是簡單地增加接地電極的數(shù)量。忽視接地系統(tǒng)的設(shè)計可能導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)接地電阻無法有效降低。
(2)錯誤選擇接地電極材料:
接地電極的材料對柴油發(fā)電機(jī)接地電阻的大小有重要影響。選擇導(dǎo)電性能較差或不適合的材料,如使用不銹鋼或鐵質(zhì)電線作為接地電極,會增加柴油發(fā)電機(jī)接地電阻。正確選擇導(dǎo)電性能良好的材料,如銅或銅鍍銀電線,對降低柴油發(fā)電機(jī)接地電阻至關(guān)重要。
(3)忽視接地系統(tǒng)的維護(hù)和檢查:
接地系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢查,以確保其正常運(yùn)行和有效降低柴油發(fā)電機(jī)接地電阻。然而,有時人們可能忽視了這一點,導(dǎo)致接地電極周圍堆積了雜物或腐蝕物,連接松動或損壞等問題。定期的維護(hù)和檢查對于保持接地系統(tǒng)的良好性能至關(guān)重要。
(4)不合理的接地電極布置:
接地電極的布置方式對柴油發(fā)電機(jī)接地電阻的大小有直接影響。一些常見的誤區(qū)包括將接地電極布置在擁擠的區(qū)域或與其他電氣設(shè)備過近的位置,或者將接地電極相互并聯(lián)時間距不足。這些不合理的布置方式會增加柴油發(fā)電機(jī)接地電阻,降低接地系統(tǒng)的效果。
(5)忽視柴油發(fā)電機(jī)接地電阻測試的重要性:
柴油發(fā)電機(jī)接地電阻測試是評估接地系統(tǒng)性能的關(guān)鍵步驟,但有時人們可能忽視了這一點。沒有進(jìn)行定期的柴油發(fā)電機(jī)接地電阻測試,就無法準(zhǔn)確評估柴油發(fā)電機(jī)接地電阻的大小,也無法及時發(fā)現(xiàn)接地系統(tǒng)存在的問題。
降低柴油發(fā)電機(jī)接地電阻值是一個綜合性的工程問題,需要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計和實施。在進(jìn)行接地系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)時,建議咨詢專業(yè)的電氣工程師或相關(guān)領(lǐng)域的專家,以確保安全和可靠性。
總結(jié):
接地電阻是指接地系統(tǒng)中的電阻值,它對于柴油發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行至關(guān)重要。較低的接地電阻可以提供更好的電氣保護(hù),減少電擊風(fēng)險,并確保設(shè)備的正常運(yùn)行。 因此,柴油發(fā)電機(jī)組的接地電阻是保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行的重要組成部分。我們必須要重視柴油發(fā)電機(jī)接地電阻的檢測和維護(hù),確保其合格,從而保障電氣設(shè)備的安全性。
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