2-5接地裝置解析

第十章接地裝置第一節(jié)接地裝置的基本概念第二節(jié)接地裝置的安裝第三節(jié)接地電阻思考題與習題▉接地與接地裝置電氣設(shè)備的任何部分與大地之間作良好的電氣連接，稱為接地（1）。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或接地極（2）。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體（3）。間作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體（4）。連接于接地體與電氣設(shè)備接地部分之間的金屬導線，稱為接地線與接地體合稱為接地裝置（5）。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)（6）。

▉對地電壓電流通過接地體向大地作半球形流散。在距接地體越遠的地方球面越大，所以流散電阻越小。一般認為在距離接地體20以上，電流就不再產(chǎn)生電壓降了?；蛘哒f，至距離接地體20m處，電壓已降為零。電工上通常所說“地”就是這里的地。通常所說的對地電壓，即帶電體同大地之間的電位差。也是指離接地體20m以外的大地而言的。簡單說，對地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差。顯然對地電壓等于接地電流與接地電阻的乘積。如果接地體有多根鋼管組成，則當電流自接地體流散時，至電位為零處的距離可能超過20m。

▉接地線和接地—接地線一般有中性線（代號N）、保護線（代號PE）或保護中性線（代號PEN）。

中性線（N線）的功能，一是用來接用額定電壓為相電壓的單相用電設(shè)備，二是用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流，三是用來減小負荷中性點的電位偏移。

保護線（PE線）的功能，是為保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導電部分通過保護線（PE線）接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時減小觸電危險。保護中性線（PEN線）兼有中性線（N線）和保護線（PE線）功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。

▉接地線與接地—（工作接地與保護接地圖）

▉電氣設(shè)備的接地為了保證安全必須將正常時不帶電而故障時可能帶電的電氣設(shè)備的外露導電部分采用保護接地、或保護接零的措施，接地裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程對必須接地和不須接地部分作了明確的規(guī)定。（1）電氣設(shè)備的外露導電部分接地；（2）電氣設(shè)備外露導電部分不接地；（3）外部導電部分第二節(jié)接地裝置的安裝一、接地裝置的敷設(shè)要求二、接地裝置的安裝

▉接地體的安裝——自然接地體的利用▉接地體的安裝——人工接地體的安裝▉接地線的安裝——自然接地體的選用▉接地線的安裝——人工接地線的選用▉接地裝置的敷設(shè)要求（1）為減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長度的兩倍，水平接地體的間距不宜小于5m。（2）接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m。（3）圍繞屋外配電裝置、屋內(nèi)配電裝置、主控制樓、主廠房及其它需要裝設(shè)接地網(wǎng)的建筑物，敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)。這些接地網(wǎng)之間的相互連接不應(yīng)少于兩根干線。對大接地短路電流系統(tǒng)的發(fā)電廠和變電所，各主要分接地網(wǎng)之間宜多根連接。為了確保接地的可靠性，接地干線至少應(yīng)在兩點與地網(wǎng)相連接。自然接地體至少應(yīng)在兩點與接地干線相連接。

▉接地裝置的敷設(shè)要求（4）接地線沿建筑物墻壁水平敷設(shè)時，離地面宜保持250～300mm的距離。接地線與建筑物墻壁間應(yīng)有10～15mm

的間隙。（5）接地線應(yīng)防止發(fā)生機械損傷和化學腐蝕。與公路、鐵道或化學管道等交叉或有可能發(fā)生機械損傷的地方，對接地線應(yīng)采取保護措施。在接地線引進建筑物的入口處，應(yīng)設(shè)標志。（6）接地網(wǎng)中均壓帶的間距D應(yīng)考慮設(shè)備布置的間隔尺寸，盡量減少埋設(shè)接地網(wǎng)的土建工程量及節(jié)省鋼材。視接地網(wǎng)面積的大小，一般可取5、10。對330kV及500kV大型接地網(wǎng)，也可采用20間距。但對經(jīng)常需巡視操作的地方和全封閉電器則可局部加密（如取D=2～3）。

▉接地裝置的敷設(shè)要求（7）接地線的連接需注意以下幾點：

1）接地線連接處應(yīng)焊接。如采用搭接焊，其搭接長度必須為扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。在潮濕的和有腐蝕性蒸汽或氣體的房間內(nèi)，接地裝置的所有連接處應(yīng)焊接。該連接處如不宜焊接，可用螺栓連接，但應(yīng)采取可靠的防銹措施。

2）直接接地或經(jīng)消弧線圈接地的主變壓器、發(fā)電機的中性點與接地體或接地干線連接，應(yīng)采用單獨的接地線。其截面及連接宜適當加強。

3）電力設(shè)備每個接地部分應(yīng)以單獨的接地線與接地干線相連接。嚴禁在一個接地線中串接幾個需要接地的部分。

▉接地體的安裝—自然接地體的利用

接地裝置的安裝分接地體的安裝和接地線的安裝。接地體的安裝又分自然接地體的利用和人工接地體的裝設(shè)。在設(shè)計和安裝接地裝置時，首先應(yīng)充分利用自然接地體，以節(jié)約投資，節(jié)約鋼材。自然接地體是用于其他目的，但與土壤保持緊密接觸的金屬導體。如果實地測量所利用的自然接地體電阻已能滿足要求，而且這些自然接地體又滿足熱穩(wěn)定條件，就不必再裝設(shè)人工接地裝置，否則應(yīng)裝設(shè)人工接地裝置。對于大接地電流系統(tǒng)的發(fā)電廠和變電所則不論自然接地體的情況如何，仍應(yīng)裝設(shè)人工接地體。自然接地體至少應(yīng)由兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)相連（線路桿塔除外）。

▉接地體的安裝—自然接地體的利用

用來作為自然接地體的有：上下水的金屬管道；與大地有可靠聯(lián)接的建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)；敷設(shè)于地下其數(shù)量不少于二根的電纜金屬外皮及敷設(shè)于地下的非可燃可爆的各種金屬管道；非絕緣的架空地線等；對于變配電所來說，可利用其建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為自然接地體。利用自然接地體時，一定要保證良好電氣連接，在建筑物結(jié)構(gòu)的結(jié)合處，除已焊接者外，凡用螺栓連接或其他連接的，都要采用跨接焊接，而且跨接線不得小于規(guī)定值。

▉接地體的安裝—人工接地體的裝設(shè)

用來作為人工接地體的一般有鋼管、角鋼、扁鋼和圓鋼等鋼材。如有化學腐蝕性的土壤中，則應(yīng)采用鍍鋅鋼材或銅質(zhì)的接地體。人工接地體有垂直埋設(shè)和水平埋設(shè)兩種基本結(jié)構(gòu)型式，接地體宜垂直埋設(shè)；多巖石地區(qū)接地體可水平埋設(shè)。在普通沙土壤地區(qū)（土壤電阻率），因地電位分布衰減較快，可以采用以棒形垂直接地體為主的棒帶接地裝置。垂直接地體常采用的規(guī)格有：直徑為48～60mm的鋼管，管壁厚度不小于3.5mm，或～的角鋼以及直徑為19～25mm的圓棒，垂直接地體長度為2～3m。

▉接地體的安裝—人工接地體的裝設(shè)

接地體的布置根據(jù)安全、技術(shù)要求，因地制宜安排，可以組成環(huán)形、放射形或單排布置。為了減小接地體相互間的散流屏蔽作用，相鄰垂直接地體之間的距離不應(yīng)小于2.5～3m，垂直接地體的頂部采用扁鋼或直徑圓鋼相連，上端距地面不小于0.6m，通常取0.6～0.8m。常用的幾種垂直接地體布置形式如圖10-9。

▉接地體的安裝—人工接地體的裝設(shè)

多巖石地區(qū)和土壤電阻率較高（）的地區(qū)，因地電位分布衰減較慢，接地體宜采用水平接地體為主的棒帶接地裝置。水平接地體通常采用扁鋼或直徑為φ12～φ16的圓鋼組成，可以組成放射形、環(huán)形或成排布置，水平接地體應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下，一般深度為0.6～1m，扁鋼水平接地體應(yīng)立面豎放，這樣有利于減少流散電阻。常用的幾種水平接地體布置形式，如圖10-10。

▉接地體的安裝—人工接地體的裝設(shè)

發(fā)電廠和變電所常采用以水平接地體為主的復合接地體，即人工接地網(wǎng)，對面積較大的接地網(wǎng)，降低接地電阻靠大面積水平接地體。既有均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用，又有散流作用。復合接地體的外緣應(yīng)閉合，并做成圓弧形。埋入土中的接地棒之間用扁鋼帶焊接相連，形成地下接地網(wǎng)。扁鋼帶敷設(shè)在地下的深度不小于0.3m，扁鋼帶截面不得小于48mm2，厚度不得小于4mm。裝設(shè)保護接地時，為盡量降低接觸電壓和跨步電壓，應(yīng)使裝置地區(qū)內(nèi)的電位分布盡可能均勻。為了達到此目的，可在裝置區(qū)域內(nèi)適當?shù)夭贾娩摴?、角鋼和扁鋼等，形成環(huán)形接地網(wǎng)。

▉接地體的安裝—自然接地體的利用

圖10-11表示屋內(nèi)配電裝置房屋周圍的環(huán)形接地網(wǎng)。此接地網(wǎng)有垂直埋入地中的鋼棒和連接它們的扁鋼組成。為減小建筑物的接觸電壓，接地體與建筑物基礎(chǔ)間應(yīng)保持不小1.5m的水平距離，通常取2～3m。屋內(nèi)接地網(wǎng)是采用敷設(shè)在電氣裝置所在房屋每一層內(nèi)接地干線組成，各層接地干線用幾條上下聯(lián)系的導線互相連接。屋內(nèi)接地網(wǎng)在幾個低點于主接地網(wǎng)相連。接地干線采用扁鋼或圓鋼，扁鋼的厚度應(yīng)不小于3mm，截面應(yīng)不小于24mm2，圓鋼的直徑應(yīng)不小于5mm。當埋設(shè)接地體時，先挖一地溝，如圖10-12所示。然后將接地體打入地下。接地體上面的端部離開溝底100～200mm，以便連接接地線。

▉接地體的安裝—自然接地體的利用

▉接地線的安裝—自然接地體的選用

接地線是接地裝置中的另一組成部分。在設(shè)計接地線中為節(jié)約有色金屬、減少施工費用，應(yīng)盡量選擇自然導體作為接地線。只有當自然導體在運行中電氣連續(xù)性不可靠或有發(fā)生危險的可能，以及阻抗較大不能滿足接地要求時，才考慮采用人工接地線或增設(shè)輔助接地線。并應(yīng)檢驗其熱穩(wěn)定及機械強度。用來作為自然接地線的有：數(shù)量為兩根的電纜的金屬外皮，若只有一根，則應(yīng)敷設(shè)輔助接地線；各種金屬構(gòu)件、金屬管道、鋼筋混凝土等，其全長應(yīng)為完好電氣通路。若金屬構(gòu)件、金屬管道串聯(lián)后作接地線時，應(yīng)在其串接部位焊接金屬跨接線。

▉接地體的安裝—人工接地線的選用

為連接可靠并有一定的機械強度，人工接地線一般采用鋼質(zhì)扁鋼或圓鋼接地線；只有當采用鋼質(zhì)線施工安裝困難時，或移動式電氣設(shè)備和三相四線制照明電纜的接地芯線，才可采用有色金屬作人工接地線，但鋁線不能作為地下的接地線。為防止機械損壞及銹蝕情況，接地線要有足夠大的尺寸。對于1000V以上的系統(tǒng)一般要根據(jù)單相短路電流校驗其熱穩(wěn)定。對于1000V以下中性點不接地系統(tǒng)，其接地干線的截面，根據(jù)載流量來說，不應(yīng)小于相線中最大負荷相負荷的50%；單獨用電設(shè)備則不應(yīng)小于其分支供電線容許負荷的1/3，在任何情況下，鋼質(zhì)接地線的截面不大于100mm2，鋁質(zhì)接地線則為35mm2，銅質(zhì)接地線則為25mm2。

▉接地體的安裝—人工接地線的選用

接地線應(yīng)該敷設(shè)在易于檢查的地方，并須有防止機械損傷及防止化學作用的保護措施。從接地體或從接地體連接干線引出的接地干線應(yīng)明設(shè)，并涂漆標明，一般涂上紫色；穿越樓板或墻壁時，應(yīng)穿管保護；接地干線要支持牢固；若采用多股導線連接時，要采用接線耳。從接地干線敷設(shè)到用電設(shè)備的接地支線的距離愈短愈好。接地線相互之間及接地體之間的連接應(yīng)采用焊接，并無虛焊。接地線與電氣設(shè)備的連接方法可采用焊接或用螺栓連接。接地線與接地體之間的連接應(yīng)采用焊接或壓接，連接應(yīng)牢固可靠。電氣裝置中的每一個接地元件，應(yīng)采用單獨的接地線與接地體或接地干線相連接。三接地電阻一、接地電阻的概念

▉

工頻接地電阻

▉

沖擊接地電阻二、各類電氣裝置的接地電阻

▉發(fā)電廠和變電所電氣裝置的接地電阻▉

配電裝置的接地電阻三、防雷設(shè)備的接地電阻四、接地電阻的計算

▉人工接地體工頻接地電阻的計算▉自然接地體工頻接地電阻的計算五、降低接地電阻的方法（選擇復式接地裝置和降低土壤電阻率）六、接地裝置的計算程序▉接地電阻的概念電流經(jīng)接地體流入大地時，接地體本身、接地體與土壤之間的接觸部分以及土壤本身都要呈現(xiàn)一定的電阻，這一電阻叫接地體的接地電阻。接地電阻的數(shù)值等于接地體對大地零電位區(qū)域的電壓與流經(jīng)接地體的全部電流的比值，等于接地極電阻和流散電阻之和。按通過接地體流入地中的工頻電流求得的電阻，稱為工頻接地電阻，通常簡稱接地電阻；按通過接地體流入地中的沖擊電流求得的電阻，稱為沖擊接地電阻。

▉降低