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        發(fā)電站大型接地網(wǎng)跨步電壓的測量及降低方法

        2014-11-17 01:17張泉鋒王婷婷邱志鴻
        綠色科技 2014年7期
        關(guān)鍵詞:同心圓雙腳電位

        李 萍,張泉鋒,王婷婷,邱志鴻

        (福建省三明市氣象局,福建 三明365000)

        1 引言

        跨步電壓即是人的兩腳站在電位不同的地面上的兩腳之間的電位差,這種電壓所造成的觸電事故就叫跨步電壓觸電[1]。而在發(fā)電站變壓器區(qū)域,電壓有的高達(dá)上百千伏,故障電流非常大,對工作人員構(gòu)成了生命威脅,因此跨步電壓的安全測量方法是非常必要的。本文主要根據(jù)DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》測量跨步電壓的方法,通過大電流發(fā)生器模擬一個(gè)故障電流給被測物體,再用內(nèi)置等效人體電阻的電壓表對模擬人體雙腳的電極進(jìn)行跨步電壓的測量,并由此實(shí)驗(yàn)找出其改進(jìn)措施,為以后跨步電壓的測量提供參考。

        2 跨步電壓的形成

        造成地面上各處電位不同的原因主要有:一是相線斷線,帶電一端觸地,即以觸地點(diǎn)為中心形成許多同心圓,在不同的同心圓上其電位也不相等,中心點(diǎn)的電位最高,相反遠(yuǎn)離中心點(diǎn)的電位也越低(圖1)。二是接地設(shè)備漏電時(shí),接地線帶電或電線電纜絕緣破壞、接頭處包扎不嚴(yán)導(dǎo)致漏電等,也會以接地點(diǎn)或漏電點(diǎn)為中心,形成電位不同的同心圓。當(dāng)人的雙腳站在不同的同心圓上,跨步電壓加于雙腳時(shí),就會有電流流過人體。設(shè)前腳的電位為U1,后腳的電位為U2,則跨步電壓U=U1-U2。顯然距離電流入地點(diǎn)越近,跨步電壓越高,其危險(xiǎn)性亦越大。人體受到跨步電壓作用時(shí),電流將從一只腳經(jīng)跨步到另一只腳與大地形成回路[2~8]。

        當(dāng)跨步電壓達(dá)到40~50V時(shí),人就有觸電的危險(xiǎn)。觸電者的癥狀是腳發(fā)麻、抽筋、跌倒在地[2]。人若能蹦出同心圓,就可脫離危險(xiǎn),如果不能蹦出同心圓甚至被擊倒,會加大人體的觸電電壓,危險(xiǎn)性就會更大。這是因?yàn)楫?dāng)人站立時(shí),電流途徑是流過雙腿,而倒地后,電流則通過大腦和心臟,可能會使人發(fā)生觸電死亡。

        3 跨步電壓的測量原理

        雷電流入地點(diǎn)周圍電位分布區(qū)行走的人,兩腳間(80cm)的電壓離落地點(diǎn)越遠(yuǎn),電流越分散,地面的電勢也越低,為了降低跨步電壓而需要人與雷電流入地點(diǎn)之間保持一定的安全距離,即防跨步電壓安全距離。

        跨步電壓是電氣設(shè)備碰殼或電力系統(tǒng)一相接地短路時(shí),電流從接地極四散流出,在地面上形成不同的電位分布,人在走近短路地點(diǎn)時(shí),兩腳之間的電位差。

        圖1 跨步電壓的形成

        利用大電流發(fā)生器向被測物體輸入一個(gè)故障電流,利用兩個(gè)電極替代人體的雙腳,在電極之間并聯(lián)一個(gè)等效人體電阻1.5kΩ,利用選頻電壓表進(jìn)行測量。按公式Uk=UImax/I推算跨步電壓??绮诫妷簻y量示意如圖2所示。

        圖2 跨步電壓測試示意圖

        4 跨步電壓的測量方法

        將大電流發(fā)生器輸出電流設(shè)置為2A,代替人體雙腳的電極可采用包裹濕布的直徑為20cm的金屬圓盤,并壓上重物。兩電極中心距離為1.0m,跨步電壓現(xiàn)場測量如圖3。

        從測量區(qū)域接地體開始沿直線方向,每隔2.0m測量一點(diǎn),直到地網(wǎng)邊緣為止,再按公式Uk=UImax/I推算跨步電壓。對于被測試電氣設(shè)備跨步電壓抽查測試點(diǎn)的數(shù)值最大短路電流可由甲方提供。對計(jì)算的跨步電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并進(jìn)行校核,并判斷所測跨步電壓是否超過最大允許跨步電壓值。

        圖3 跨步電壓現(xiàn)場測量圖

        5 降低跨步電壓的方法

        如果所測跨步電壓大于允許值,可以在發(fā)電站經(jīng)常維護(hù)的通道、保護(hù)網(wǎng)附近局部增設(shè)l~2m網(wǎng)孔的水平均壓帶,可直接降低大地表面電位梯度,此方法比較可靠,但需要增加鋼材消耗。

        可以鋪設(shè)礫石地面或?yàn)r青地面,用以提高地表面電阻率,以降低人身承受的電壓。而此時(shí)地面的電位梯度并沒有改變??赏ㄟ^①采用碎石、礫石或卵石的高電阻率路面結(jié)構(gòu)層時(shí),其厚度不小于15cm。②采用瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層時(shí),其厚度為不小于4cm。采用電阻率高的路面措施,在使用年限較久時(shí)若地面的礫石層充滿水泥或?yàn)r青地面破裂時(shí),則不安全,因此,要定期維護(hù)。

        可以增設(shè)垂直接地極來降低跨步電壓,增加垂直接地體具有非常顯著的作用,一是垂直極的引入,降低了地電位升,而跨步電壓均與地電位有著直接的關(guān)系。二是因?yàn)樵鲈O(shè)垂直極后,大部分故障電流通過垂直極流入大地,相應(yīng)減少了水平導(dǎo)體的散流量,因此地表面的水平方向電流密度大大減少,造成水平方向電場強(qiáng)度大大降低。

        6 結(jié)語

        通過大電流發(fā)生器模擬了一個(gè)故障電流給被測物體,再用內(nèi)置等效人體電阻的電壓表對模擬人體雙腳的電極進(jìn)行跨步電壓的測量,并提出了降低跨步電壓的一些方法,為今后跨步電壓的測量及降低方法提供參考??绮诫妷嚎赡芤鹩|電危險(xiǎn)的現(xiàn)象可能無法完全避免,但若設(shè)法降低加在人體上的電壓(電勢差),并及時(shí)采取必要措施,則會有效降低觸電危險(xiǎn)。

        [1]張藍(lán)丹.淺談跨步電壓觸電及預(yù)防措施[J].電力科技,2012(10):269.

        [2]王 妍,孫奎明.跨步電壓和接觸電壓的限制措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011(29):80~81.

        [3]趙德寧,黃國柱.一種消除跨步電壓威脅的大樓防雷接地方式[J].山西建筑,2009,35(24):179~180.

        [4]張 曉,尹 晗,何金良,等.以降低跨步電壓為目標(biāo)的直流多環(huán)接地極電流配比的優(yōu)化[J].高電壓技術(shù),2012,38(5):1217~1223.

        [5]任合明,周璧華,楊春山,等.地閃回?fù)綦娏鹘鼌^(qū)跨步電壓研究[J].高電壓技術(shù),2005,31(3):4~6.

        [6]中華人民共和國建設(shè)部.GB50057-2010,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2010.

        [7]中華人民共和國能源部.DL/T475-2006,接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則[S].北京:中國電力出版社,2006.

        [8]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T21431-2008,建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京:氣象出版社,2008.

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