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摘 要：便携式可变能量动力触探仪是一种先进的原位测试仪器，具有广泛的应用前景。文章通过工程实例，简要地介绍了该仪器的应用原理及应用效果。
关键词：便携式可变能量动力触探仪；粉煤灰筑坝；碾压试验
中图分类号：TU413.5 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0062－02
便携式可变能量动力触探仪（PANDA仪）由法国帕斯卡大学研制，法国Solsolution公司制造。该仪器在法国广泛应用于回填土的密实度检测（法国检测标准编：XP P 94－105），并已应用于诸如已有建筑物地基、隧道和大型设备难以进点就位的各类工程勘察。
便携式可变能量动力触探仪从原理、仪器的设计、数据采集及数据处理都与传统的恒定能量动力触探试验有一定的区别，它充分利用了现代计算机技术，具有轻便、操作简单、自动化程度高、精度高等特点，以其可变轻巧的动能装置代替笨重的势能装置，在现代岩土工程勘测设备中具有一定的先进性。该仪器主要针对颗粒粒径范围为0～50 mm的浅层土体（4～8 m深）进行勘探，测定地基土的密实度、承载力等主要参数，检测各类回填土在施工期间及施工后的密实度，是较理想的轻便型检测仪器。
利用PANDAN仪在某电厂利用粉煤灰筑坝碾压试验中，以其试验结果准确、迅速、直观等特点，取得了良好的效果。
1 工程实例
某电厂贮灰场即将贮满，为解决库容问题，同时考虑到减少占地、库内粉煤灰的综合利用等原因，决定利用库内存灰对原有灰坝进行加高。由于粉煤灰结构、状态、颗粒成分的特殊性，勘测、试验除采用常规的钻探、取土、标贯外，还增加了PANDA仪现场试验，现场在钻孔间沉积的粉煤灰上，按铺料厚度的不同和碾压次数的不等，共布置碾压试验场8个，布置66个PANDA仪试验点，在原始沉积的粉煤灰上布置7个PANDA仪试验点。
2 试验结果分析与整理
在碾压前、后，PANDA仪试验数据出现明显的变化。在原始沉积的粉煤灰qd曲线中，qd值在垂直方向上有极大的不均匀性，所得到的qd值为0.61～82 MPa，数值范围相差极大，存在着工程软弱面；而按不同的铺料厚度、碾压次数、含水量分别进行的试验场地的qd曲线，qd值在垂直方向上较为均匀，其范围值为2.30～11.0 MPa，无软弱面存在，有利于灰坝的工程稳定性。
为了保证粉煤灰筑坝的质量，取得较理想的压实效果，对粉煤灰按不同的铺料厚度、碾压次数、含水量等进行碾压试验。试验结果见表1。
从表1的锥头动力阻力qd的统计结果可以看出，qd的大小与填料厚度成反比，与碾压次数成正比。对不同的填料厚度，碾压4次所获得的qd较之碾压6次和8次的小，碾压效果不好。对于碾压6次和8次的试验，填料厚度为0.30 m和0.50 m时均能获得较好的效果。对于填料厚度为0.70 m时，根据试验曲线分析，碾压后的密实度不均匀，其压实效果不易控制，曲线波动较大。因此，从施工速度、压实效果和经济方面综合分析，以填料厚度0.50 m、碾压6次为施工控制参数为宜。
在场地粉煤灰碾压后含水量与干密度关系中，含水量与干密度之间具有很好的相关性，在试验用的粉煤灰的含水量范围内，干密度与含水量成反比，而且这种相关性明显的超过铺料厚度、碾压次数与干密度的相关性。尽管铺料厚度和碾压次数不同，但就一般情况而言，含水量小于40%，干密度就大于1 g/cm3，含水量越小，干密度越大，压实效果越好。因此，施工时，要想获得较好的压实效果，控制含水量是关键性的因素。
本次在现场试验中还发现，即使雨水过后，只要场地不积水，仍可进行施工。这也说明粉煤灰的可施工性。此一点，较之黏性土回填施工时含水量难控制的情况，有很大的优点。根据粉煤灰现场碾压试验和室内击实试验所反映出的压实特性，粉煤灰在压实时，与一般土相比，其控制含水量范围可适当放宽在26.0%～35.0%之间。
通过结合粉煤灰物理力学性质、击实试验、现场碾压试验，考虑到施工难度、施工周期与施工质量等因素，粉煤灰筑坝的最优碾压方案为：以填料厚度为0.50 m，碾压次数为6次，填料含水量控制在26.0%～35.0%，其压实效果可达到干密度pd＞1.05 g/cm3，qd＞5 MPa。按照上述碾压方案进行灰坝施工，并在每完成3层粉煤灰碾压后，及时进行PANDA仪测试，经多次现场检测结果表明，总体的碾压效果与试验效果相同，有的甚至要超过试验效果。由于含水量难以完全控制在26.0%～35.0%范围内，使个别施工段碾压效果达不到设计要求，qd曲线表明在检测点处明显存在着垂直向的不均匀性，qd值大部分处在否定区内，碾压密实度欠佳，经过控制含水量后进行复压，经复压后的qd曲线表明碾压较均匀，碾压密实度较前有明显提高，均在肯定区内，经现场多次检测，其qd值及干密度pd值均达到设计要求，保证了整个坝体加高工程的施工质量。
3 结束语
便携式可变能量动力触探仪在粉煤灰碾压试验中取得了良好的经济效益和社会效益。以其试验结果直观、准确、有效，赢得了业主、设计单位及施工单位的好评，并具有携带方便、自动化程度高、精度高等特点，在岩土工程勘测及回填土的密实度质量检测、电力建设中的灰场的灰坝施工质量检测、基槽的检验等工程中都具有广泛的应用前景。
Research on Variable Energy Dynamic Penetration Instrument’s
Application in Backfilling Rolling Test
Yang Ping, Yang Qingyi
Abstract: The portable variable energy dynamic penetration instrument is an advanced in－situ testing equipment, with a wide range of applications. The article, by project, briefly introduces the application principle and application effect of instrument.
Key words: portable variable energy dynamic penetration instrument; fly ash dam; rolling test
故障相别及接地属性（金属性接地）报警信号。
（2）如果接地故障属于不稳定的间歇性弧光接地时，则除判断相别及接地属性并报警外，KWX控制器迅速发出指令，使故障相的高压真空接触器闭合，将可变电抗器投入，由可变电抗器将故障相的电流降低，使弧道电流限制在一定的范围内，且可变电抗器吸收大部分的电弧激励能量，降低残流，使弧道的恢复电压上升速度减缓，保证电弧的可靠熄灭。
（3）消谐功能的实现：通过对零序电压幅值和相位的检测，KWX控制器将限流电抗器投入系统中，由于限流电抗器的作用降低并限制了谐振电压的谐振源，从而达到消谐的目的；同时控制器具有二次消谐功能，防止PT铁磁谐振对电网的冲击，保护了PT的正常运行。
（4）DCB组合式过电压保护装置，由放电间隙和氧化锌压敏电阻组成，当系统发生短暂的雷电和各种操作过电压时，由其限制并吸收。它具有很高的保护性能和可靠的稳定性，能承受较高值间的暂态过电压而不损坏，在后续保护装置动作前，对系统出现的弧光或谐振过电压能进行一定的限制。在绝缘水平下降较大的情况下，能将过电压限制得较低，由过电压冲击引起的单相接地、短路、谐振等事故就会越少。
（5）图中设置的组合式过压保护装置分别跨接三相母线与地之间，RD1为限流式熔断器，JZa－z为开关的常开触头，正常运行时三相触头相互闭锁，当闭锁失灵造成同时合两相或三相的误动作或外因造成两相短路时，装置中的限流熔断器将迅速熔断，切断短路点并通过熔断器撞针实现报警。
3 两种装置在实际运用中的效果
KWX微机消弧及过压保护装置和DW2000J型小电流接地微机选线装置，同时监测电网，同时运行，但又独立工作，互不干扰，最大限度的提高了消弧、过电压保护及接地故障选线的质量，当出现接地问题时，KWX判断是弧光接地还是金属性接地，如果是金属性接地，KWX报警并显示故障相别，同时
DW2000J在工作，判断出故障相别及线路，等待电气维修人员处理；当出现弧光接地时，KWX动作，消除弧光，并报警，同时DW2000J也在工作，判断出故障相别及线路，等待电气维修人员处理。实际运行表明，两者的综合运用，电网的接地问题得到有效解决，最大限度的保证电网及设备的安全、有效运行。并且两种装置都采用微机元件作为中央处理单元，且都是成套使用，配套设备先进，具有故障响应时间快、精度高、人机界面友好、调试简单等特点。使用后大大方便了维修电工，减轻了维修电工的工作量，减少了故障查找时间，提高了工作效率。
在我公司10 kV电网运行近5 a中，出现接地故障，两种装置配合使用能快速消除故障，达到了预期目的。
处理问题实例：近日，A高压开关站某一路出线为一600 kW高压异步电动机带动山特维克圆锥破碎机，在运行过程中，电机随破碎机震动，由于在接线时螺丝没固定好，连续的震动造成电机接线大幅松动，造成出现弧光接地现象，A站KWX微机消弧及过压保护装置迅速动作，但是由于弧光连续出现，造成连续消弧动作，维修人员在查看DW2000J型小电流接地微机选线装置的报警信号后，快速确定故障线路，停机检查，排除故障。
4 现有微机消弧和选线装置在电力系统中应用的探讨
笔者在写此文时，查阅了大量资料，包括设计资料、论文、设备使用说明书、文献以及网络上设备使用单位对各种微机消弧和选线装置的评价。电子技术和单片机技术的发展以及使用，使电网接地问题得到了有效的解决，但也存在一定的问题，如微机消弧装置在应用过程中，出现接地现象，同级高压开关站的微机消弧装置也会动作，而有的高压开关站未安装微机消弧装置和选线装置，这给故障的处理带来不小麻烦。在微机选线方面，选线原理提出了很多，但受故障特征多样性、随机性、不稳定性以及暂态量多变等多方面的影响，微机选线装置设计单位往往选择一种或几种原理作为选线判据，综合所有原理作为判据设计选线装置，受配套设备、安装质量、电网结构等多方面因素影响一般不采用。在选择选线装置时，要根据工厂电网实际情况选择，以达到最佳效果，如我公司选择的DW2000J型小电流接地微机选线装置就能够满足本公司电网的运行需求。
5 结束语
KWX微机消弧及过压保护装置和DW2000J型小电流接地微机选线装置的综合运用，有效的解决了本单位10 kV电网接地问题，达到预期目的，保证了电网及设备的安全运行。随着电子技术以及单片机技术的发展、配套检测设备以及技术的发展、理论的不断提出，电网接地问题必将得到更好的解决。
参考文献
1 李润先.中压电网系统接地实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2002
2 牟龙华、孟庆海.供配电安全技术［M］.北京：机械出版社，2003
3 丁书文.电力系统自动装置原理［M］.北京：中国电力出版社，2007
The Exploration of Microcomputer Arc and Line Selection
Device’s Application in Power System
Yu Jiandong, Li Fubo, Wang Zhenqi, Jia Jun
Abstract: This article discusses the hazards of ground fault on the grid, in the arc of the unit and the grounding line taken by the device, it works briefly, and the arc current computer equipment and grounding wire in the power system were discussed.
Key words: microcomputer arc; grounding line selection
关键词：便携式可变能量动力触探仪；粉煤灰筑坝；碾压试验
中图分类号：TU413.5 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0062－02
便携式可变能量动力触探仪（PANDA仪）由法国帕斯卡大学研制，法国Solsolution公司制造。该仪器在法国广泛应用于回填土的密实度检测（法国检测标准编：XP P 94－105），并已应用于诸如已有建筑物地基、隧道和大型设备难以进点就位的各类工程勘察。
便携式可变能量动力触探仪从原理、仪器的设计、数据采集及数据处理都与传统的恒定能量动力触探试验有一定的区别，它充分利用了现代计算机技术，具有轻便、操作简单、自动化程度高、精度高等特点，以其可变轻巧的动能装置代替笨重的势能装置，在现代岩土工程勘测设备中具有一定的先进性。该仪器主要针对颗粒粒径范围为0～50 mm的浅层土体（4～8 m深）进行勘探，测定地基土的密实度、承载力等主要参数，检测各类回填土在施工期间及施工后的密实度，是较理想的轻便型检测仪器。
利用PANDAN仪在某电厂利用粉煤灰筑坝碾压试验中，以其试验结果准确、迅速、直观等特点，取得了良好的效果。
1 工程实例
某电厂贮灰场即将贮满，为解决库容问题，同时考虑到减少占地、库内粉煤灰的综合利用等原因，决定利用库内存灰对原有灰坝进行加高。由于粉煤灰结构、状态、颗粒成分的特殊性，勘测、试验除采用常规的钻探、取土、标贯外，还增加了PANDA仪现场试验，现场在钻孔间沉积的粉煤灰上，按铺料厚度的不同和碾压次数的不等，共布置碾压试验场8个，布置66个PANDA仪试验点，在原始沉积的粉煤灰上布置7个PANDA仪试验点。
2 试验结果分析与整理
在碾压前、后，PANDA仪试验数据出现明显的变化。在原始沉积的粉煤灰qd曲线中，qd值在垂直方向上有极大的不均匀性，所得到的qd值为0.61～82 MPa，数值范围相差极大，存在着工程软弱面；而按不同的铺料厚度、碾压次数、含水量分别进行的试验场地的qd曲线，qd值在垂直方向上较为均匀，其范围值为2.30～11.0 MPa，无软弱面存在，有利于灰坝的工程稳定性。
为了保证粉煤灰筑坝的质量，取得较理想的压实效果，对粉煤灰按不同的铺料厚度、碾压次数、含水量等进行碾压试验。试验结果见表1。
从表1的锥头动力阻力qd的统计结果可以看出，qd的大小与填料厚度成反比，与碾压次数成正比。对不同的填料厚度，碾压4次所获得的qd较之碾压6次和8次的小，碾压效果不好。对于碾压6次和8次的试验，填料厚度为0.30 m和0.50 m时均能获得较好的效果。对于填料厚度为0.70 m时，根据试验曲线分析，碾压后的密实度不均匀，其压实效果不易控制，曲线波动较大。因此，从施工速度、压实效果和经济方面综合分析，以填料厚度0.50 m、碾压6次为施工控制参数为宜。
在场地粉煤灰碾压后含水量与干密度关系中，含水量与干密度之间具有很好的相关性，在试验用的粉煤灰的含水量范围内，干密度与含水量成反比，而且这种相关性明显的超过铺料厚度、碾压次数与干密度的相关性。尽管铺料厚度和碾压次数不同，但就一般情况而言，含水量小于40%，干密度就大于1 g/cm3，含水量越小，干密度越大，压实效果越好。因此，施工时，要想获得较好的压实效果，控制含水量是关键性的因素。
本次在现场试验中还发现，即使雨水过后，只要场地不积水，仍可进行施工。这也说明粉煤灰的可施工性。此一点，较之黏性土回填施工时含水量难控制的情况，有很大的优点。根据粉煤灰现场碾压试验和室内击实试验所反映出的压实特性，粉煤灰在压实时，与一般土相比，其控制含水量范围可适当放宽在26.0%～35.0%之间。
通过结合粉煤灰物理力学性质、击实试验、现场碾压试验，考虑到施工难度、施工周期与施工质量等因素，粉煤灰筑坝的最优碾压方案为：以填料厚度为0.50 m，碾压次数为6次，填料含水量控制在26.0%～35.0%，其压实效果可达到干密度pd＞1.05 g/cm3，qd＞5 MPa。按照上述碾压方案进行灰坝施工，并在每完成3层粉煤灰碾压后，及时进行PANDA仪测试，经多次现场检测结果表明，总体的碾压效果与试验效果相同，有的甚至要超过试验效果。由于含水量难以完全控制在26.0%～35.0%范围内，使个别施工段碾压效果达不到设计要求，qd曲线表明在检测点处明显存在着垂直向的不均匀性，qd值大部分处在否定区内，碾压密实度欠佳，经过控制含水量后进行复压，经复压后的qd曲线表明碾压较均匀，碾压密实度较前有明显提高，均在肯定区内，经现场多次检测，其qd值及干密度pd值均达到设计要求，保证了整个坝体加高工程的施工质量。
3 结束语
便携式可变能量动力触探仪在粉煤灰碾压试验中取得了良好的经济效益和社会效益。以其试验结果直观、准确、有效，赢得了业主、设计单位及施工单位的好评，并具有携带方便、自动化程度高、精度高等特点，在岩土工程勘测及回填土的密实度质量检测、电力建设中的灰场的灰坝施工质量检测、基槽的检验等工程中都具有广泛的应用前景。
Research on Variable Energy Dynamic Penetration Instrument’s
Application in Backfilling Rolling Test
Yang Ping, Yang Qingyi
Abstract: The portable variable energy dynamic penetration instrument is an advanced in－situ testing equipment, with a wide range of applications. The article, by project, briefly introduces the application principle and application effect of instrument.
Key words: portable variable energy dynamic penetration instrument; fly ash dam; rolling test
故障相别及接地属性（金属性接地）报警信号。
（2）如果接地故障属于不稳定的间歇性弧光接地时，则除判断相别及接地属性并报警外，KWX控制器迅速发出指令，使故障相的高压真空接触器闭合，将可变电抗器投入，由可变电抗器将故障相的电流降低，使弧道电流限制在一定的范围内，且可变电抗器吸收大部分的电弧激励能量，降低残流，使弧道的恢复电压上升速度减缓，保证电弧的可靠熄灭。
（3）消谐功能的实现：通过对零序电压幅值和相位的检测，KWX控制器将限流电抗器投入系统中，由于限流电抗器的作用降低并限制了谐振电压的谐振源，从而达到消谐的目的；同时控制器具有二次消谐功能，防止PT铁磁谐振对电网的冲击，保护了PT的正常运行。
（4）DCB组合式过电压保护装置，由放电间隙和氧化锌压敏电阻组成，当系统发生短暂的雷电和各种操作过电压时，由其限制并吸收。它具有很高的保护性能和可靠的稳定性，能承受较高值间的暂态过电压而不损坏，在后续保护装置动作前，对系统出现的弧光或谐振过电压能进行一定的限制。在绝缘水平下降较大的情况下，能将过电压限制得较低，由过电压冲击引起的单相接地、短路、谐振等事故就会越少。
（5）图中设置的组合式过压保护装置分别跨接三相母线与地之间，RD1为限流式熔断器，JZa－z为开关的常开触头，正常运行时三相触头相互闭锁，当闭锁失灵造成同时合两相或三相的误动作或外因造成两相短路时，装置中的限流熔断器将迅速熔断，切断短路点并通过熔断器撞针实现报警。
3 两种装置在实际运用中的效果
KWX微机消弧及过压保护装置和DW2000J型小电流接地微机选线装置，同时监测电网，同时运行，但又独立工作，互不干扰，最大限度的提高了消弧、过电压保护及接地故障选线的质量，当出现接地问题时，KWX判断是弧光接地还是金属性接地，如果是金属性接地，KWX报警并显示故障相别，同时
DW2000J在工作，判断出故障相别及线路，等待电气维修人员处理；当出现弧光接地时，KWX动作，消除弧光，并报警，同时DW2000J也在工作，判断出故障相别及线路，等待电气维修人员处理。实际运行表明，两者的综合运用，电网的接地问题得到有效解决，最大限度的保证电网及设备的安全、有效运行。并且两种装置都采用微机元件作为中央处理单元，且都是成套使用，配套设备先进，具有故障响应时间快、精度高、人机界面友好、调试简单等特点。使用后大大方便了维修电工，减轻了维修电工的工作量，减少了故障查找时间，提高了工作效率。
在我公司10 kV电网运行近5 a中，出现接地故障，两种装置配合使用能快速消除故障，达到了预期目的。
处理问题实例：近日，A高压开关站某一路出线为一600 kW高压异步电动机带动山特维克圆锥破碎机，在运行过程中，电机随破碎机震动，由于在接线时螺丝没固定好，连续的震动造成电机接线大幅松动，造成出现弧光接地现象，A站KWX微机消弧及过压保护装置迅速动作，但是由于弧光连续出现，造成连续消弧动作，维修人员在查看DW2000J型小电流接地微机选线装置的报警信号后，快速确定故障线路，停机检查，排除故障。
4 现有微机消弧和选线装置在电力系统中应用的探讨
笔者在写此文时，查阅了大量资料，包括设计资料、论文、设备使用说明书、文献以及网络上设备使用单位对各种微机消弧和选线装置的评价。电子技术和单片机技术的发展以及使用，使电网接地问题得到了有效的解决，但也存在一定的问题，如微机消弧装置在应用过程中，出现接地现象，同级高压开关站的微机消弧装置也会动作，而有的高压开关站未安装微机消弧装置和选线装置，这给故障的处理带来不小麻烦。在微机选线方面，选线原理提出了很多，但受故障特征多样性、随机性、不稳定性以及暂态量多变等多方面的影响，微机选线装置设计单位往往选择一种或几种原理作为选线判据，综合所有原理作为判据设计选线装置，受配套设备、安装质量、电网结构等多方面因素影响一般不采用。在选择选线装置时，要根据工厂电网实际情况选择，以达到最佳效果，如我公司选择的DW2000J型小电流接地微机选线装置就能够满足本公司电网的运行需求。
5 结束语
KWX微机消弧及过压保护装置和DW2000J型小电流接地微机选线装置的综合运用，有效的解决了本单位10 kV电网接地问题，达到预期目的，保证了电网及设备的安全运行。随着电子技术以及单片机技术的发展、配套检测设备以及技术的发展、理论的不断提出，电网接地问题必将得到更好的解决。
参考文献
1 李润先.中压电网系统接地实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2002
2 牟龙华、孟庆海.供配电安全技术［M］.北京：机械出版社，2003
3 丁书文.电力系统自动装置原理［M］.北京：中国电力出版社，2007
The Exploration of Microcomputer Arc and Line Selection
Device’s Application in Power System
Yu Jiandong, Li Fubo, Wang Zhenqi, Jia Jun
Abstract: This article discusses the hazards of ground fault on the grid, in the arc of the unit and the grounding line taken by the device, it works briefly, and the arc current computer equipment and grounding wire in the power system were discussed.
Key words: microcomputer arc; grounding line selection