低电阻接地模块科研技术报告

1项目类别：综合科学技术报告低电阻接地模块推广摘要：本课题通过对效能煤电公司专用铁路沿线设备防雷接地装置现状的分析，选用了ZGD—II—1型低电阻接地模块试用并进行了推广。关键词：低电阻接地模块推广目次页1．引言2．专用铁路防雷接地系统现状2．1防雷接地的作用及方法2．2专用铁路防雷接地现状3．低电阻接地模块推广3．1低电阻接地模块情况介绍3．1．1低电阻接地模块生产厂家选择3．1．2ZGD型低电阻接地模块概述3．1．3ZGD型低电阻接地模块性能特点3．1．4工作原理3．1．5技术指标3．1．6结构特征3．1．7接地模块选型3．2ZGD—II—1型低电阻接地模块推广3.2．1ZGD—II—1型低电阻接地模块试用23．2．1．1模块用量计算3．2．1．2接地模块试用点的选择3．2．1．3接地模块埋设方法3．2．1．4试用效果3．3低电阻接地模块推广3．4经济分析比较3．4．1推广前费用3．4．2．推广后费用（预计）3．4．3推广前后费用对比3．5技术分析比较（见下表）4．结论31．前言效能集团专用铁路防雷接地一直采用传统的接地方式，多年来，起到了一定的防雷接地作用。但是随着科学技术的发展，先进的、精密的、贵重的设备广泛得到应用，设备对防雷的要求较高，传统的防雷接地方式不能满足需要，必须探索新的防雷接地方式，以加强对设备的保护。2．专用铁路防雷接地系统现状2．1防雷接地的作用及方法防雷接地的作用：保证发电、供电、用电安全，保证人身安全和建筑物的安全。防雷的基本方法：一方面因势利导，使用接地的避雷针、避雷线、避雷带和避雷器等设施，把雷电引向自身泄掉，以削弱其威力，起到保护作用。另一方面各种电器设备应具有一定的绝缘水平，或采取其它补救措施，以提高其抵抗雷电的破坏能力。两者如能恰当地结合，并根据被保护物的具体情况，灵活地采用各种措施，就可以防止或减少雷电危害，达到保证发电、供电、用电安全，保证人身安全和建筑物的安全的目的。2．2专用铁路防雷接地现状专用铁路防雷主要采用避雷针、避雷网、避雷器结合电器设备绝缘水平进行防治雷电危害，避雷针、避雷网都必须通过接地装置将雷电引向大地，以削弱其威力，起到保护作用。专用铁路共有电器设备接地装置17处，房屋接地装置40处，防雷装置一直以来采用传统的4方式，使用圆钢或钢轨埋入地下作为接地装置使用，如果一根达不到要求，就多焊接一根或多根做成网状，以达到降低接地电阻的目的。在使用过程中，每年的雷雨季节都必须对防雷接地装置进行测试，以检验其是否符合规范。由于天气的变化可能这个月测试符合规范，下个月测试就不符合规范，造成这种情况可能是天气与土壤的变化，也可能是接地的圆钢锈蚀断裂造成的，因此每当测试不合格时，就必须采用措施，降低接地电阻，如：碳灰渣、水玻璃、工业盐巴、水或者降阻剂等。圆钢锈断的必须重新焊接埋设并添加上述降低接地电阻的材料。即使这样也可能当时合格，不可能长期保持合格。仍然有可能危及设备及人身安全，因此必须探索新的防雷接地方式，以加强对设备和人身的保护。3．低电阻接地模块推广3．1低电阻接地模块情况介绍3．1．1低电阻接地模块生产厂家选择目前，市场上低电阻接地模块型号及生产厂家较多，如长沙科友实业公司生产的KY型接地模块，深圳中金华洋防雷技术有限公司生产的FLUX系列低电阻接地模块，青岛安达防雷科技有限公司生产的ADF系列低电阻接地模块，深圳市中金华洋有限公司生产的FLUX系列低电阻接地模块，青岛防雷降阻材料有限公司生产的FL-01/FL-02接地模块，北京同为基业科技发展有限公司生产的TGS-M系列低电阻接地模块，四川中光高科产业发展集团生产的ZGD型低电阻接地模块等，这些模块都是由非金属材料做成的接地体。这些低电阻接地模块都与土壤电阻率有一定关系，一些主要参数都用当地的电阻率进行计算。专用铁路离成都较近，土壤电阻率与成都接5近，根据产品介绍的参数选择比较准确，比较适合专用铁路使用，而且离成都较近，厂家技术指导，问题处理也较近，因此选用由四川中光高科产业发展集团生产的ZGD型低电阻接地模块替代专用铁路传统的接地装置。3．1．2ZGD型低电阻接地模块概述ZGD型低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，可用作建筑物（构筑物）防雷接地、防静电接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地以及其他目的接地体。ZGD型低电阻接地模块执行企业标准：Q/20184261—8˙8—2006。ZGD型低电阻接地模块通过部级生产定型鉴定。ZGD型低电阻接地模块获国家专利，专利号：94230002.5、97107543.3。3．1．3ZGD型低电阻接地模块性能特点1、耐腐蚀、无毒害、使用寿命长、安装方便。2、能吸湿保湿、接地电阻低，要比相同尺寸的钢管接地体低22%—40%。3、大电流冲击后阻值不增大，也无变硬、发脆、断裂现象。4、在高土壤电阻率地域接地，能有效地降低接地电阻。5、接地电阻受季节影响小，阻值能保持长期稳定。3．1．4工作原理ZGD型低电阻接地模块内置有金属极芯，与被保护对象的地线相连，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤间的接触电阻，具6有较强的吸湿保湿能力，充分发挥模块材料的导电作用，使入地电流迅速泄放到大地，从而获得低的接地电阻，起到保护作用。3．1．5技术指标（见表一）表一：ZGD型低电阻接地模块技术指标表型号外形尺寸mm质量kg室温下电阻率Ω˙m工频接地电阻Ω工频接地电阻Rj估算式ZGD—I—1Φ100х5006≤1.012Rj≈0.3ρZGD—I—2Φ150х80023≤1.07Rj≈0.18ρZGD—I—3Φ260х100055≤1.04Rj≈0.11ρZGD—II—1500х400х6020≤1.06Rj≈0.16ρa土壤电阻率ρ取成都地区典型值40Ω˙m3．1．6结构特征ZGD—II—1ZGD—I—1ZGD—I—2ZGD—I—33．1．7接地模块选型ZGD—I—1、ZGD—I—2型接地电阻值较高，若要降低接地电阻需要多个接地模块并联，ZGD—I—1连房屋接地电阻值规范都不符合（房屋接地电阻值要求小于等于10Ω）；ZGD—I—3型虽然接地电阻值较低，但总量太大，价格太高，作为设备接地电阻保护使用，其阻值不符合规范（设备防雷接地电阻要求小于等于4Ω）；ZGD—II—1模块重量适中，其价格也适中，用两个接地模块并联就可以满足设备接地电阻的要求，用一7个接地模块就可以满足房屋接地电阻的要求。因此选择ZGD—II—1接地模块来替代专用铁路传统的接地装置。3．2ZGD—II—1型低电阻接地模块推广3.2．1ZGD—II—1型低电阻接地模块试用3．2．1．1模块用量计算根据接地装置埋设地层的电阻率，采用下式计算低电阻接地模块的用量：ZGD—II型，水平埋设，单个模块的接地电阻：Rj=0.22×ba*ρ×MO………………(1)式中：并联后的总接地电阻：Rηj=ηnRj………………(2)ρ—埋设地层的电阻率（取ρ=40Ω˙m）；a、b—II型模块的长、宽（取a=0.5m，b=0.4m）；M0—模块调整系数ZGD—II—1型取0.33；n—接地模块个数；η—模块利用系数，可采用0.55～0.85；也可以采用技术指标表备注栏所列估算式进行简易计算。由（1）式可以算出Rj=6.49Ω，电器设备接地电阻要求小于等于4欧因此（2）式可改写为：8n=ηRnjRj根据上式可求出模块个数n≈2，只要将两个模块并联使用既可满足要求，对于房屋接地电阻值只需要一个接地模块就可满足要求。3．2．1．2接地模块试用点的选择根据我们的使用情况，油库是重点防雷区域，虽然原来安装有接地极，但是接地电阻经常检测不符合规范，经常进行整改。因此我们选择了油库作为试用。3．2．1．3接地模块埋设方法1、低电阻接地模块可进行垂直埋设或，其埋设深度不小于0.6m，一般为0.8m～1.0m水平埋设，我们选择水平埋设，埋设深度1m。2、采用几个模块并联埋设时，模块间距不宜小于4m，条件允许可适当放宽，我们选用两个模块并联埋设，间距5m。3、低电阻接地模块的极芯互相并联或与地线连接时，必须进行焊接。必须用同一种金属材料焊接，确保连接的可靠性。焊接长度不得小于100mm。4、在焊接处清除焊渣，涂上一层沥青或防腐漆，以防极芯腐蚀。5、运输和安装时，注意轻拿轻放，避免机械力损伤接地模块。选择埋设位置时，应避开可能遭受化学腐蚀及高温影响地段。6、回填土时，可适量洒水分层夯实，待低电阻接地模块吸湿72小时后方可测量接地电阻。3．2．1．4试用效果9低电阻接地模块，吸湿72小时后，对其进行测试，接地电阻R=3.2Ω，符合规定，间隔10天后进行再测试，接地电阻R=3Ω，符合规定。低电阻接地模块完全能够满足需要，符合专用铁路实际情况，可以在专用铁路进行推广。3．3低电阻接地模块推广根据专用铁路实际情况，我们对各车站电台接地装置全部使用低电阻接地模块，维修车间所有设备统一制作为公共接地极，其接地装置使用低电阻接地模块，油库接地装置使用低电阻接地模块，模块在使用中其接地电阻均符合要求（见表二），在2015年雷雨季节中确保了设备的安全。表二：推广接地模块前后接地电阻测试比较表序号地点设备推广前接地电阻（Ω）推广后接地电阻（Ω）备注1彩钢场电台4.83.32俗影能电台5.93.63赢苦泉电台4.93.854维修车间电器设备83.455新油库加油机等5.33.1由于在研究之前不敢购买太多接地模块，因此未对其他设备及房屋建筑接地电阻推广使用ZGD—II—1型低电阻接地模块，待下一步购买低电阻接地模块后进行推广改进。3．4经济分析比较103．4．1推广前费用改造前一个接地装置每年测试不合格时，整改人工费200元、降阻剂200元、工业盐100元、水3元、圆钢100元，电焊条20元，防腐油漆30元，合计653元。由于低电阻接地模块预计使用20年，因此20年共需要13060元。3．4．2推广后费用（预计）使用低电阻接地模块后不存在整改人工费及降低接地电阻的材料费，只需要一次投入低电阻接地模块费用5500元、定期的防腐油漆材料费人工费预计60元。由于低电阻接地模块预计使用20年，20年共需要费用6700元。3．4．3推广前后费用对比低电阻接地模块预计使用20年，推广一个接地模块节约费用6360元。按专用铁路57处接地装置20年可节约362520元。3．5技术分析比较（见表三）通过表三可以看出使用低电阻接地模块安全性较高，安装维修方便，费用较低，使用寿命长，使正在推广的新材料、新技术符合科技发展的方向，符合专用铁路的实际，能够确保设备及人身安全。4．结论随着先进的、精密的、贵重的设备广泛得到应用，设备对防雷的要求较高，传统的防雷接地方式不能满足需要，通过对专用铁路设备的接地装置，采用ZGD—II—1低电阻接地模块替代传统的圆钢接地装置，提高设备房屋防雷的可靠性。本课题选定的材料先进，施工方案简单，11维护量小，维修成本低无腐蚀，接地电阻稳定，不随季节变化而变化。今后购买足够数量的ZGD—II—1低电阻接地模块完成所有的设备及房屋接地装置的改造后，将极大的提高设备、房屋防雷安全系数，确保设备、房屋安全度汛及人身安全，对公司的生产、运输将起到巨大的促进作用，创造良好的经济效益。表三：传统接地装置与低电阻接地模块技术比较表序号项目传统接地装置低电阻接地模块1我国使用时间早晚2国内使用情况日益减少日益增多3是否获国家专利否是4遵循的原则电流泄放到大地电流泄放到大地5结构自制整体购买6材料金属非金属7是否耐腐蚀否是8是否受季节影响是不9接地电阻值较高低10使用寿命较短长11安装方式麻烦简单12维修工作量高很少13安全性较高，可靠性较差高，可靠14阻值稳定性变化较大长期稳定15维修费用较高很低12参考文献：1、沈培坤刘顺喜防雷宇接地装置化学工业出版社2006年2、李海黎文安实用建筑电气技术中国水利出版社2006年3、电工工艺学机械工业出版社1988年4、矿山供电煤炭工业出版社2003年5、电器安全技术重庆电业局1981年6、雷