接地装置是由埋入土中的接地体(圆钢、角钢、扁钢、钢管等)和连接用的接地线构成。
按接地的目的,电气设备的接地可分为:工作接地、防雷接地、保护接地、仪控接地。
工作接地:是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地,其作用是稳定电网对地电位,从而可使对地绝缘降低。
防雷接地:是针对防雷保护的需要而设置的接地。例如避雷针(线)(现称接闪杆、线、带)、避雷器的接地,目的是使雷电流顺利导入大地,以利于降低雷过电压,故又称过电压保护接地。
保护接地:也称安全接地,是为了人身安全而设置的接地,即电气设备外壳(包括电缆皮)必须接地,以防外壳带电危及人身安全。
仪控接地:发电厂的热力控制系统、数据采集系统、计算机监控系统、晶体管或微机型继电保护系统和远动通信系统等,为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。也称为电子系统接地。
接地电阻的基本概念:
接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率,如果有电流流过时,则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后,它以电流场的形式向四处扩散,离接地点愈远,半球形的散流面积愈大,地中的电流密度就愈小,因此可认为在较远处(15~20m以外),单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零,该处电位已为零电位。如曲线U=f(r)即表示地表面的电位分布情况(r表示离雷电流注入点的距离)。
接地点处的电位Um与接地电流I的比值定义为该点的接地电阻R,R=Um/I。当接地电流为定值时,接地电阻愈小,则电位Um愈低,反之则愈高。接地电阻主要取决于接地装置的结构、尺寸、埋入地下的深度及当地的土壤电阻率。因金属接地体的电阻率远小于土壤电阻率,故接地体本身的电阻在接地电阻中可以忽略不计 。
接地装置也称接地一体化装置:把电气设备或其他物件和地之间构成电气连接的设备。(建筑电气施工技术)。接地装置由接地极(板)、接地母线(户内、户外)、接地引下线(接地跨接线)、构架接地组成。它被用以实现电气系统与大地相连接的目的。与大地直接接触实现电气连接的金属物体为接地极。它可以是人工接地极,也可以是自然接地极。对此接地极可赋以某种电气功能,例如用以作系统接地、保护接地或信号接地。接地母排是建筑物电气装置的参考电位点,通过它将电气装置内需接地的部分与接地极相连接。它还起另一作用,即通过它将电气装置内诸等电位联结线互相连通,从而实现一建筑物内大件导电部分间的总等电位联结。接地极与接地母排之间的连接线称为接地极引线。
安全隔离变压器safety isolating transformer。供给工具、其他设备及配电电路安全特全低电压的变压器。它的输入绕组和输出绕组至少由相当于双重绝缘或加强绝缘在电气加以隔离 。
(1)一般要求
首先充分利用自然接地体,节约投资,如果实地测量的自然接地体电阻已满足接地电阻值的要求而且又满足热稳定条件时,不必再装设人工接地装置,否则应装设人工接地装置作为补充。
人工接地装置的布置应使接地装置附近的电位分布尽量均匀,以降低接触电压和跨步电压,保证人身安全。
(2)自然接地体的利用
建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的金属管道(可燃液体和可燃可爆气体的管道除外)以及敷设于地下而数量不少于两根的电缆金属外皮等,均可作为自然接地体。变配电所可利用它的建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。利用自然接地体时,一定要保证电气连接良好。
(3)人工接地体的装设
人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本结构型式。
常用的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管或L50×5的角钢,为了减少外界温度变化对流散电阻的影响,埋入地下的垂直接地体上端距地面不应小于0.7m。
对于敷设在腐蚀性较强的场所的接地装置,应根据腐蚀的性质,采用热镀锡、热镀锌等防腐蚀措施,或适当加大截面。
当多根接地体相互靠近时,入地电流的流散相互排挤,这种影响称为屏蔽效应。这使接地装置的利用率下降,所以垂直接地体的间距不宜小于5m,水平接地体的间距也不宜小于5m。
接地网的布置,应尽量使地面的电位分布均匀,以减小接触电压和跨步电压。人工接地网外缘应闭合,外缘各角应作成圆弧形。35~110kV/6~10kV变电所的接地网内应敷设水平均压带。为了减小建筑物的接触电压,接地体与建筑物的基础间应保持不小于1.5m的水平距离,一般取2~3m。
等电位连接是一种不需增加保护电器,只要增加一些连接导线,就可以均衡电位和降低接触电压,消除因电位差而引起电击危险的措施。它既经济又能有效的防止电击。
等电位连接通常包括总等电位连接和辅助等电位连接两种。所谓总等电位连接是将电气装置的PE线或PEN线与附近的所有金属管道构件(例如接地干线、水管、煤气管、采暖和空调管道等,如果可能也包括建筑物的钢筋及金属构件)在进入建筑物处和等电位连接端子板(即接地端子板)连接。总等电位连接靠均衡电位而降低接触电压,并消除从电源线路引入建筑物的危险电压。
总等电位连接的主要目的不在于缩短保护电器的动作时间,而是使人所能同时触及的外露导电部分和外部导电部分之间的电位近似相等,即将接触电压降到安全值以下。正常条件下安全电压值为50V,在潮湿环境中为25V。当采用自动切断电源作为防止间接电击的措施时,总等电位连接是不可缺少的。
辅助等电位连接又叫局部等电位连接,是在一个局部范围内将PE线或PEN线与附近所有能触及的外露导电部分和外部导电部分相互连接,使其在局部范围内处于同一电位,作为总等电位连接的补充。局部等电位连接的主要目的在于使接触电压降低至安全电压以下。
装有防雷装置的建筑物,在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下,也应采取等电位连接的方法。
当部分电气装置位于总等电位连接作用区以外时,应装设漏电断路器,并且这部分的PE线应与电源进线的PE线隔离,改接至单独的接地极,杜绝外部窜入的危险电压。
GB50169-92《接地装置施工及验收规范》
1、接地体顶面埋设深度应符合设计要求。当无规定时,不宜小于0.6m。角钢及钢管接地体应垂直配置。除接地体外,接地体引出线的垂直部分和接地装置焊接部位应作防腐处理;在作防腐处理前,表面必须除锈并去掉焊接处残留的焊药。
2、垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍。水平接地体的间距应符合设计规定。当无设计规定时不宜小于5m。
3、接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀;接地线在穿过墙壁、楼板和地坪处应加装钢管或其它坚固的保护管,有化学腐蚀的部位还应采取防腐措施。
4、接地干线应在不同的两点及以上与接地网相连接。
5、每个电气装置的接地应以单独的接地线与接地干线相连接,不得在一个接地线中串接几个需要接地的电气装置。
6、接地体敷设完后的土沟其回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等;外取的土壤不得有较强的腐蚀性;在回填土时应分层行实。
7、接地体(线)的连接应采用焊接,焊接必须牢固无虚焊。接至电气设备的接地线,应用镀锌螺栓连接。
8、接地体(线)焊接应采用搭接焊,其搭接长度必须符合下列规定:
(1)扁钢为其宽度的2倍(且至少3个棱边焊接)。
(2)圆钢为其直径的6倍 。
答:一、接地装置的安装要求
1.接地装置的接地电阻必须小于4欧姆
2.接地极一般不能少于二根
二、接地装置的各类
1.自然接地在可以达到接地电阻小于4欧姆的前提下,为节省材料、减少工作量,可优先考虑自然接地。自然接地是把地下的给水、排水或其它金属管道(不包含可燃液体,可燃、可爆气体的金属管道和包有绝缘物质的金属性管道)、有金属外皮的电缆,金属井管,建筑物金属结构,钢筋混凝土建筑物的基础等作为自然接地体。
2.人工接地一般用钢材作接地极,长度大于2.2米,挖好1米深的坑后,坚直打入坑底,埋入深度不小于2米(距地面3米)。
人工接地极的最小尺寸如下表:
材料类别最小尺寸(毫米)圆钢直径16角钢40×40×4钢管外直径15.5,内直径13在土壤电阻率较高或埋入深度不够的情况下,应在接地电极周围放置长效降阻剂。接地线一般用裸导线(包括扁铁、圆钢),或绝缘导线(铜芯或铝芯),建议不用铝芯线,连接接地线时,所用的导线不能有断痕,不能有接头,以妨接地强度减小,电阻增大。接地线地下部分禁用铝导线。接地线与接地极的连接一般采用焊接或压接等可靠的连接方式,接地线的最小截面积如下表:材料类别最小截面(平方毫米)扁钢户内24(厚度不小于3毫米)户内48(厚度不小于4毫米)圆钢户内19.6(厚度不小于5毫米)户内28.3(厚度不小于6毫米)绝缘导线1.5裸铜线4.0接地装置按规定应定期检查,每年至少一次,用“接地电阻测试器”测试其接地电阻是否符合规定。用万用表测试需在距接地极A约3米处加装两个临时接地极B、C,如下图:如测得RAB=RA+RB=8欧,RAC=RA+RC=6欧,RBC=RB+RC=10欧,则可算出RA=2欧,此即接地装置的接地电阻。
在电力系统运行中接地装置起着至关重要的作用。它不仅是电力系统的重要组成部分,而且还是保护人身安全及用电器的主要措施。供电系统和电气设备的某一部分与大地做金属性的良好接触,称为接地。
1、工作接地
在正常或异常情况下,为了保证正常且可靠地运行,必须将供电系统中的某点与地做可靠的金属连接,称为工作接地。如变压器的中性点与接地装置的可靠金属连接等。其作用:①降低人体的接触电压,在中性点对地绝缘的系统中,当一相接地,而人体又触及另一相时,人体将受到线电压,但对中性点接地系统,人体受到的为相电压。②迅速切断故障设备。在中性点绝缘的系统中,一相接地时,接地电流仅为电容电流和泄漏电流,数值很小,不足以使保护装置动作以切断故障设备。在中性点接地系统中,发生碰地时将引起单相接地短路,能使保护装置迅速动作以切断故障。③减轻高压窜人低压的危险。
2、保护接零
电器设备的中性点接地时,该点称作零点。由零点引出的导线称作零。电器设备的外壳与零线连接时,称作保护接零。当零线断线而未采用重复接地的电网中发生单相碰壳故障后,零线电位升高,故障相对零线电压下降,而非故障相对零电压升高,接近线电压,将产生不良后果。为了避免事故发生低压用电器应采用重复接地。由于重复接地点与大地可靠连接,零线电位不再升高,保证了人身及设备的安全。
3、保护接地
在正常工作状态下,各种电器的外壳是不带电的。但由于某些原因,造成设备绝缘损坏后可能使外壳带电,人或动物一旦接触到这种外壳带电的设备就有触电的危险。为了防止这种现象出现时危及人身安全,将电器设备正常时不带电的金属外壳、配电装置的金属部分同大地做良好的电气连接,称作保护接地。由于人触电的危害程度主要决定于通过人体的电流。若要使人们触及绝缘损坏的电器设备外壳不遭受触电的危险,关键是减少设备外壳与大地间的接触电阻,使流过人体的电流在安全要求的允许范围内。
4、防雷接地
接地装置项目特征应表述清除接地母线的材质、规格、敷设部位及接地极的材质、规格。如需作特别处理,如换土、化学处理时应表述出。
集中接地装置概述
为加强对雷电的流散作用,降低对地电压而敷设的附加接地装置。
一般敷设3~5根垂直接地极。在土壤电阻率较高的地区,则敷设3~5根放射形水平接地极。
对应英文名:concentrated grounding connection
在需要接地的设备区域内,集中设置一个接地网,将接地电阻满足设计要求。然后从此集中接地装置引出接地线与需要接地的设备连接。集中接地装置一般采用水平网状,并在水平网中设置若干垂直接地体,以帮助降低集中接地网的接地电阻。