电气设备接地及接零的一般管理规定

电气设备接地及接零的一般管理规定电气设备接地及接零的一般管理规定 在日常的电源设备安装 UPS EPS 及其控制系统等设备安装 调试 检查 验收过程中 为保证电气设 备安全可靠工作 防止电气工作中的触电事故发生 确保人员生命安全和电气设备运行安全 电气设备在 设计 制造及安装维护时 均应在安全技术上满足接地或接零要求 电气设备在接地 接零方面如何进行 规范施工与检查 应用 是大家必须认真对待的 为方便大家编写技术文件 阅读科技文献和工作便利 笔者就多年现场施工与反措实践及国家与行业管理机构对交流标称电压 220kV 以下的发电 变电 送电 和配电电气装置 含附属直流电气装置 以及建筑物电气装置的接地要求和方法 结合发电厂 变电站电气 设备及其接地装置的安装 维护及其安全要求以及接地体的材料要求 施工工艺等电气设备的接地与接零 规定收集 整理 与读者共同学习 1 名词术语名词术语 1 接地 将电力系统或建筑物中电气装置 设施的某些导电部分 经接地线连接至接地极 2 工作接地 系统接地 在电力系统电气装置中 为运行需要所设的接地 如中性点直接接地或经其 他装置接地等 3 保护接地 电气装置的金属外壳 配电装置的构架和线路杆塔等 由于绝缘损坏有可能带电 为 防止其危及人身和设备的安全而设的接地 4 雷电保护接地 为雷电保护装置 避雷针 避雷线和避雷器等 向大地泄放雷电流而设的接地 5 防静电接地 为防止静电对易燃油 天然气贮罐和管道等的危险作用而设的接地 6 接地极 接地体 埋入地中并直接与大地接触的金属导体 称为接地极 接地体分为自然接地体和 人工接地体两种 兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件 金属井管 钢筋混凝土建 构 筑物的 基础 金属管道和设备等称为自然接地极 可燃液体及可燃或易爆气体的管道不可作为自然接地体 人 工接地体通常采用钢管角钢垂直打入土壤中 也可用扁钢或圆钢平埋土壤中做成 7 接地线 电气装置 设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分 8 接地装置 接地线和接地极的总和 9 接地网 由垂直和水平接地极组成的供发电厂 变电站使用的兼有泄流和均压作用的较大型的水 平网状接地装置 10 集中接地装置 为加强对雷电流的散流作用 降低对地电位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 11 接地电阻 接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和 称为接地装置的接地电阻 接 地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值 按通过接地极流入地中工频交流 电流求得的电阻 称为工频接地电阻 按通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻 称为冲击接地电 阻 12 接地装置对地电位 电流经接地装置的接地极流人大地时 接地装置与大地零电位点之间的电位 差 13 接触电位差 接地短路 故障 电流流过接地装置时 大地表面形成分布电位 在地面上离设备水 平距离为 0 8m 处与设备外壳 架构或墙壁离地面的垂直距离 1 8m 处两点间的电位差 称为接触电位差 接地网孔中心对接地网接地极的最大电位差 称为最大接触电位差 14 跨步电位差 接地短路 故障 电流流过接地装置时 地面上水平距离为 0 8m 的两点间的电位差 称为跨步电位差 接地网外的地面上水平距离 0 8m 处对接地网边缘接地极的电位差 称为最大跨步电位 差 15 外露导电部分 平时不带电压 但故障情况下能带电压的电气装置的容易触及的导电部分 16 装置外导电部分 不属电气装置组成部分的导电部分 17 电气装置 为达特定目的的相关电气设备的组合 并且在特性上相互配合 18 零 即中性导体 中性线 与低压系统中性点相连接并能起电能传输作用的导体 19 接地 即保护导体 外露可导电部分 即金属外壳 接地端子或主接地体 电源接地点或人工中性 点 20 接触电压 电气设备绝缘损坏时 人体同时可触及部分之间的电压 21 保护线 低压系统中为防触电用来与下列任一部分作电气连接的导线 a 线路或设备金属外壳 b 线路或设备以外的金属部件 c 总接地线或总等电位连接端子板 d 接地极 e 电源接地点或人工中性点 22 保护性接中性线 保护接零 具有中性线和保护线两种功能的接地线 在 380 220V 三相四线制的低压电网中 均采用低压变压器 低压侧中性点直接接地的运行方式 即形成系统的工作接地 若中性点接地良好 将电气设备或装置的金 属外壳与中性线连接 用以代替保护性接地的措施 称为保护性接中性线 2 2 电气装置接地的一般规定电气装置接地的一般规定 2 1 电气设备接地种类 电力系统中电气装置 设施的某些可导电部分应接地 按用途接地有下列 4 种 1 工作 系统 接地 主要是指变压器中性点和 380 220V 低压电网的保护中性点接地 既系统中性点 直接连到接地装置上 以保证电气设备正常或事故情况下 能够安全可靠工作 2 保护接地 将电气设备或装置的金属外壳通过接地引线和接地装置与大地相连 当设备的绝缘损 坏时 电流通过接地装置流人大地 以保护人身安全 对二次设备保护接地是指互感器二次绕组 保护柜 控制柜 端子箱等进行可靠接地 3 雷电保护接地 为雷电保护装置 避雷针 避雷线和避雷器等 向大地泄放雷电流而设的接地 4 防静电接地 为防止设备因摩擦而产生静电聚集形成高电压危机人身 设备安全 使摩擦产生的 静电电荷及时导人地中 也指现有微机保护等弱电设备抗静电干扰能力差 为防止外界干扰而设置的屏蔽 接地 2 2 发电厂 升压站内 不同用途和不同电压的电气装置 设施 应使用一个总的接地装置 2 3 电气设备接地应注意的问题 1 为保证一次设备的接地可靠性 对变压器及高压配电装置金属部分均采用双引下线与不同的主网 接地点连接 2 二次设备的接地除二次装置的金属外壳可靠接地外 为避免由于连接于接地网不同接地点的之间 出现的电位差造成误动作故障发生 要求所有互感器的二次回路只能一点接地 对于电流互感器的二次回路一般在配电装置附近经端子排接地 对若干组互感器连接起来的保护装置 如差动保护 应在保护柜上经端子接地 电压互感器二次回路接地点应在控制室 经接地小母线一点接入接地网 控制保护屏上的保护接地应全部连接后再经一点接入主接地网 3 3 电气装置保护接地的范围电气装置保护接地的范围 3 1 电气装置和设施的下列金属部分 均应接地 1 电机 变压器和高压电器等的底座和外壳 2 互感器的二次绕组 3 发电机中性点柜外壳 发电机出线柜和封闭母线的外壳等 4 配电 控制 保护用的屏 柜 箱 及操作台等的金属框架 5 铠装控制电缆的外皮 6 屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门 7 电力电缆接线盒 终端盒的外壳 电缆的外皮 穿线的钢管和电缆桥架等 8 装有避雷线的架空线路杆塔 9 装在配电线路杆塔上的开关设备 电容器等电气设备 3 2 电气设备和电力生产设施的下列金属部分可不接地 1 在木质 沥青等不良导电地面的干燥房间内 交流标称电压 380V 及以下 直流标称电压 220V 以 下的电气设备外壳 但当维护人员可能同时触及电气设备外壳和接地物件时除外 2 安装在配电屏 控制屏和配电装置上的电测量仪表 继电器和其他低压电器等的外壳 以及当发 生绝缘损坏时在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等 3 安装在已接地的金属架构上的设备 应保证电气接触良好 如套管等 4 标称电压 220V 及以下的蓄电池室内的支架 4 4 电力系统接地装置电力系统接地装置 4 1 接地装置的一般规定 1 各种接地装置应利用直接埋入地中或水中的自然接地极 并设置将自然接地极和人工接地极分开 的测量井 发电厂 变电所除利用自然接地极外 还应敷设人工接地极 2 当利用自然接地极和引外接地装置时 应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接 3 人工接地极 水平敷设的可采用网钢 扁钢 垂直敷设的可采用角钢 钢管等 接地装置的导体 应符合热稳定与均压的要求 还应考虑腐蚀的影响 按机械强度要求的接地装置导体的最小尺寸应符合表 1 所列规格 4 接地装置的防腐蚀设计 应符合下列要求 a 计及腐蚀影响后 接地装置的设计使用年限 应与地面工程的设计使用年限相当 b 接地装置的防腐蚀设计 宜按当地的腐蚀数据进行 c 在腐蚀严重地区 敷设在电缆沟中的接地线和敷设在屋内或地面上的接地线 宜采用热镀锌 对 埋入地下的接地极宜采取适合当地条件的防腐蚀措施 接地线与接地极或接地极之间的焊接点 应涂防腐 材料 4 2 发电厂电气装置的接地装置 1 发电厂电气装置的接地装置 除利用自然接地极外 应敷设以水平接地极为主的人工接地网 人工接地网的外缘应闭合 外缘各角应做成圆弧形 圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半 接地网 内应敷设水平均压带 接地网的埋设深度不宜小于 0 6m 接地网均压带可采用等间距或不等间距布置 对于 6kV 系统配电装置 当采用建筑物的基础作接地极且接地电阻又满足规定值时 可不另设人工接 地 2 发电厂电气装置中下列部位应采用专门敷设的接地线接地 a 发电机机座或外壳 出线柜 中性点柜的金属底座和外壳 封闭母线的外壳 b 110kV 及以上钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳 c 直接接地的变压器中性点 d 变压器 发电机 高压并联电抗器中性点所接消弧线圈 接地电抗器 电阻器或变压器等的接地 端子 e 避雷器 避雷针 线等的接地端子 3 接地线应采取防止发生机械损伤和化学腐蚀的措施 4 在接地线引进建筑物的入口处 应设标志 明敷的接地线表面应涂 15 100mm 宽度相等的绿色和 黄色相间的条纹 5 发电厂电气装置中电气设备接地线的连接应符合下列要求 a 接地线应采用焊接连接 当采用搭接焊接时 其搭接长度应为扁钢宽度的 2 倍或圆钢直径的 6 倍 b 当利用钢管作接地线时 钢管连接处应保证有可靠的电气连接 当利用穿线的钢管作接地线时 引向电气设备的钢管与电气设备之间 应有可靠的电气连接 c 接地线与管道等伸长接地极的连接处 宜焊接 连接地点应选在近处 并应在管道因检修而可能 断开时 接地装置的接地电阻仍能符合本标准的要求 管道上表计和阀门等处 均应装设跨接线 d 接地线与接地极的连接 宜用焊接 接地线与电气设备的连接 可用螺栓连接或焊接 用螺栓连 接时应设防松螺帽或防松垫片 e 电气设备每个接地部分应以单独的接地线与接地母线相连接 严禁在一个接地线中串接几个需要 接地的部分 6 配电装置构架上避雷针 含悬挂避雷线的架构 的集中接地装置应与主接地网连接 由连接点至变 压器接地点沿接地极的长度不应小于 15m 7 发电厂易燃油 可燃油 天然气和氢气等贮罐 装卸油台 铁路轨道 管道 鹤管 套筒及油槽 车等防静电接地的接地位置 接地线 接地极布置方式等应符合下列要求 a 铁路轨道 管道及金属桥台 应在其始端 末端 分支处以及每隔 50m 处设防静电接地 鹤管应 在两端接地 b 厂区内的铁路轨道应在两处用绝缘装置与外部轨道隔离 两处绝缘装置间的距离应大于一列火车 的长度 c 净距小于 100m 的平行或交叉管道 应每隔 20m 用金属线跨接 d 不能保持良好电气接触的阀门 法兰 弯头等管道连接处也应跨接 跨接线可采用直径不小于 8mm 的圆钢 e 油槽车应设防静电临时接地卡 f 易燃油 可燃油和天然气浮动式贮罐顶 应用可挠的跨接线与罐体相连 且不应少于两处 跨接 线可用截面不小于 25mm2 的钢绞线或软铜线 g 金属罐罐体钢板的接缝 罐顶与罐体之间以及所有管 阀与罐体之间应保证可靠的电气连接 4 3 配电电气装置的接地装置 1 户外柱上配电变压器等电气装置的接地装置 宜敷设成围绕变压器台的闭合环形 2 配电变压器等电气装置安装在由其供电的建筑物内的配电装置室时 其接地装置应与建筑物基础 钢筋等相连 5 低压系统接地型式 5 1 系统接地型式 低压系统接地可采用以下几种型式 N 零线或中性线 PE 保护接地线 1 TN 系统 系统有一点直接接地 装置的外露导电部分用保护线与该点连接 按照中性线与保护线 的组合情况 TN 系统有以下 3 种型式 a TN S 系统 整个系统的中性线与保护线是分开的 见图 1 b TN C S 系统 系统中有一部分中性线与保护线是合一的 见图 2 c TN C 系统 整个系统的中性 线与保护线是合一的 见图 3 2 TF 系统 TF 系统有一个直接接地点 电气装置的外露导电部分接至电气上与低压系统的接地点无 关的接地装置 见图 4 3 IT 系统 IT 系统的带电部分与大地间不直接连接 经阻抗接地或不接地 而电气装置的外露导电 部分则是接地的 见图 5 图 1 5 所示的低压系统接地型式是常用的三相系统的例子 图 1 5 中文字代号的意义 第一个字母 低压系统的对地关系 T 一点直接接地 I 所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地 第二个字母 电气装置的外露导电部分的对地关系 T 外露导电部分对地直接电气连接 与低压系统的任何接地点无关 N 外露导电部分与低压系统的接地点直接电气连接 在交流系统中 接地点通常就是中性点 如 果后面还有字母时 字母表示中性线与保护线的组合 S 中性线和保护线是分开的 C 中性线和保护线是合一的 PEN 线 5 2 向建筑物电气装置供电的配电变压器安装在该建筑物内时 低压系统电源接地点的接地电阻应 符合下列要求 配电变压器高压侧工作于不接地 消弧线圈接地和高电阻接地系统 当该变压器保护接地的接地装置 的接地电阻符合规范要求时 低压系统电源接地点可与该变压器保护接地共用接地装置 6 建筑物电气设备的接地装置和保护线要求建筑物电气设备的接地装置和保护线要求 6 1 一般要求 1 接地装置的性能必须满足电气装置的安全和功能上的要求 2 按照电气设备的要求 保护接地或工作接地的接地装置可以采用共用的或分开的接地装置 6 2 对地连接 6 2 1 接地装置的选择和安装应符合下列要求 1 接地电阻值符合电气装置保护上和功能上的要求 并要求长期有效 2 能承受接地故障电流和对地泄漏电流 特别是能承受热 热的机械应力和电的机械应力而无危险 3 足够坚固或有附加的机械保护 4 必须采取保护措施防止由于电蚀作用而引起对其他金属部分的危害 6 2 2 接地极可采用下列几种型式 1 圆钢 角钢或钢管 2 钢带 3 钢板 4 埋于基础内的接地极 5 非钢筋混凝土中的钢筋 6 征得供水部门同意的金属水管系统 7 征得电缆部门同意的铅质包皮和其他金属外皮电缆 8 其他合适的地下构筑物 注 任何一种接地极的功效取决于当地的各种土壤条件 应选定适合于各种土壤条件的一种或几种接 地极以及所要求的接地电阻值 6 2 3 接地极的安装应符合下列要求 1 接地极的型式及埋人深度必须使土壤的干燥及冻结程度不会过分增加接地极的接地电阻 以免超 过所要求的接地电阻值 2 接地极所采用的材质及结构必须经得住由于腐蚀而引起的机械损伤 3 接地装置的设计必须考虑到由于腐蚀可能增加接地极的接地电阻值 4 可燃液体或气体 供暖系统的金属管道严禁用作保护接地极 6 2 4 埋入土壤内的接地线 接地线与接地极的连接应牢固 且导电良好 6 2 5 电气装置应设置总接地端子或母线 并应与接地线 保护线 等电位联结干线和安全 功能 共用接地装置的功能性接地线等相连接 6 3 保护线 6 3 1 保护线可由下列部分构成 1 多芯电缆的芯线 2 与带电导线一起在共用外护物内的绝缘线或裸导线 3 固定的裸导线或绝缘线 4 金属外皮 例如某些电缆的护套 屏蔽层及铠装 5 导线的金属导管或其他金属外护物 6 某些装置外导电部分 6 3 2 保护线的设计和安装应符合下列要求 1 保护线应采取保护措施 免受机械和化学的损蚀并耐受电动力 2 保护线的接头应便于检查和测试 3 开关电器严禁接入保护线 4 监测对地导通的动作线圈严禁接人保护线 7 有关接地装置的具体规定有关接地装置的具体规定 7 1 材料要求 7 1 1 防雷接地体 垂直埋设的接地体 一般采用角钢 钢管 圆钢 水平埋设的接地体 一般采用扁钢 圆钢 人工接 地体的尺寸不小于 圆钢直径 10mm 扁钢截面 100mm2 扁钢厚度 4mm 角钢厚度 4mm 钢管壁厚 3 5mm 防雷接地线应与水平埋设接地体的截面相同 7 1 2 接地装置的人工接地体材料 水平敷设时可采用圆钢 扁钢 垂直敷设时采用角钢 圆钢等 接地装置的导体截面应符合 圆钢直径 8mm 扁钢截面 48mm2 扁钢厚度 4mm 角钢厚度 4mm 钢管壁厚 2 5mm 7 2 电气设备的接地 7 2 1 变压器中性点和外壳接地 1 100kVA 以上的低压变压器 其低压侧零线 外壳应接地 接地电阻值不大于 4 2 100kVA 以下的低压变压器 其低压侧零线 外壳应接地 接地电阻值不大于 10 7 2 2 电机外壳接地 电动机必须有效接地 或接零 接地线应同定在电机的接地螺