接地技术PPT课件

接地工程技术,概述,.,2,接地工程技术,1接地系统的基本概念1.1概述从电气特性来看，自然界的土壤地层有两大特性：导电导电率为10-3至10-1s/m，相对介电系数为5至15，介于良导体和绝缘体之间；具有无限大的容电量因导电，故可将用电设备和地之间组成电气连接；又因为具有无限大的容电量，故就可以把土壤地层理解为等电位点或等电位面，成为电路或系统的基准电位。,.,3,接地工程技术,接地的作用有二：1）保护设备和人身安全，如保护地、防雷地、防静电地等；2）抑制干扰，即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点。如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。上述的各种接地名称，都是按接地的用途命名的。同一个接地装置往往具有多个接地用途。,.,4,接地工程技术,1.2接地系统的结构从工业应用的角度来看，目前控制系统通常有两种接地方式：1）单独接地这种接地方式是将控制系统的保护接地接入电气安全接地网，工作接地采用独力的、“干净的”接地装置与大地相接。2）共用接地等电位联结是以等电位观点为主体思想的多点连接，即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。其中包括结构纲筋、金属设备、管道等，进而和接地极相连。所谓多点是指建筑物基础钢筋、地下金属管道、埋地电缆的金属外皮都成为很好的接地极。,.,5,接地工程技术,1.3S型接地系统和M型接地系统采用共用接地网实行等电位连接的网络有S型和M型两种结构形式。1)S型接地系统S型等电位连接网络仅通过唯一的一点（ERP）组合到接地系统中去。特点：电缆平行敷设，无感应环路；但组件间要绝缘。S型也称星型或树型。,ERP,接地网,机柜,.,6,仪表及控制系统S型接地连接,TN-S制中的PE线,.,7,接地工程技术,2)M型接地系统M型等电位连接网络是通过多点连接组合到接地系统中去。此时，各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。M型等电位接地网络宜用于延伸较大的开环系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，以及设施和电缆从若干处进入该信息系统。在复杂系统中，可以将S型和M型两种等电位连接网络组合在一起。,接地网,机柜,.,8,M型（网格式）接地方式的例子,PE,PE,PE,配电箱,等电位接地网,机柜,接地汇流排,.,9,接地工程技术,1.4接地系统的耦合1）串联接地和耦合串联接地因各电路的地电流在地线阻抗以及连接阻抗会引起各电路间的耦合，所以会产生干扰，故要避免使用。VA=（I1+I2+I3）R1；VB=VA+（I2+I3）R2；VC=VB+I3R3。对应在工程中，不宜将控制柜的接地汇流排实行串联接地。,电路1,电路2,电路3,I3,I2,I1,I2+I3,I1+I2+I3,A,B,C,R1,R2,R3,.,10,接地工程技术,2）并联接地和分类汇总并联接地可以减少因地电流引起电路间的耦合。所以在有关接地的标准里，强调要“分类汇总”。汇总点离和地的接入点愈近与好。V1=I1RI+VA；V2=I2R2+VA；V3=I3R3+VA；VA=（I1+I2+I3）R4。如果R4代表接地电阻，因为是公共阻抗，为减小耦合，显然是愈小愈好。,电路1,电路2,电路3,R1,R2,R3,I1,I2,R3,R4,A,.,11,接地工程技术,1.5工频接地电阻和冲击接地电阻-接地电阻的频率特性由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，所以接地电阻按其用途一般有工频接地电阻和脉冲接地电阻之分。它们之间的换算关系为：Ra=ARi式中：Ra-工频接地电阻（欧姆）；A-换算系数，它取决于土壤电阻率、接地体最长支线的实际长度L和有效长度Le，一般A的取值范围是大于1，小于3，Ri-冲击接地电阻（欧姆）。由上式可知，同一个接地装置，其工频接地电阻值要大于冲击接地电阻值；所以测出的Ra值是合格的话，一般Ri值也是合格的。,.,12,接地工程技术,1.6接地系统产生的电磁干扰1）接地系统有来自不同地方的电流（如电气设备的漏电流），由于接地系统存在电阻，所以就会产生电压降。这个电压降就是造成电磁干扰的干扰电动势，而且正比于接地电阻，也称为“公共阻抗耦合”。2）接地系统的连接可能存在回路，则外部的电磁场就可能通过“电感性耦合”产生感应干扰电动势。由此可见：1）减小接地电阻（公共耦合阻抗）有利于控制系统抗干扰，但会增加投资；2）接地系统的连接应避免产生回路。,.,13,接地工程技术,2交流供电系统的接地2.1低压配电系统的接地制式低压系统接地制式按配电系统和电气设备（包括信息系统）不同的接地组合来分类，按照IEC规定，低压系统接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。因为IEC标准以法文作为正式文件，因此所用字母为相应法文文字的首字母。按低压系统接地制式划分有TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT等五种。,.,14,接地工程技术,TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT第一个字母表示电源接地点对地的关系：T表示直接接地，I表示不接地（包括所有带电部分与地隔离）或通过阻抗与大地相连。第二个字母表示电气设备的外露导电部分（如DCS的机柜）与地的关系：T表示独立于电源接地点的直接接地，N表示直接与电源系统接地点或与该点引出导体相连接。后续字母表示中性线（N）与保护线（PE）之间的关系：C表示中性线（N）与保护线（PE）合并为PEN线；S表示表示中性线与保护线分开；C-S表示在电源侧为PEN线，从某点分开为N及PE线。,.,15,接地工程技术,1）TN-C系统这种系统有简单、经济的优点。但是当三相负载不平衡或有谐波电流时，PEN线中有电流，其所产生的压降呈现在电气设备的外壳上，对敏感性的电子设备不利。,L1,L2,L3,PEN,外露导电部分,.,16,接地工程技术,2）TN-S系统该系统相对于TN-C系统的最大特点是因为在正常时PE线上不通过负荷电流，与PE线相连的电气设备的金属外壳在正常运行时不带电位。,L1,L3,L2,N,PE,.,17,接地工程技术,3）TN-C-S系统该系统的前端是TN-C系统，后面改为TN-S系统。,L1,L2,L3,PEN,PE,N,.,18,接地工程技术,4）TT系统TT系统内，电气设备的金属外壳单独接地，与电源在接地上无电气联系。其优点是避免发生故障时，将故障电压蔓延。,PE,L1,L2,L3,N,.,19,接地工程技术,5）IT系统该系统没有配出中性线。适用于大型电厂的厂用电。,L1,L2,L3,PE,.,20,接地工程技术,3接地电阻由于土壤是由不同的土壤颗粒和其间隙中存在的水和空气组成；再则，接地体的形状、尺寸又不一，所以接地电阻有非常复杂的性质。3.1:定义：接地电阻包括接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、接地体附近的土壤电阻、接地体至电气设备间连接导线的电阻四者之身的电阻和接地体与土壤间的接触电阻可以忽略不计。,.,21,接地工程技术,另一种说法认为，从仪表、控制设备的接地端子到总接地板之间导体及连接点电阻的总和称为联结电阻；接地极对地电阻和总接地板、接地总干线及接地总干线两端的连接点电阻之和称为接地电阻后一种说法是因为它对联接电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。接地电阻的大小主要取决于下列因素：1）接地体附近土壤的电阻率；2）接地体的形状，它影响到土壤里电流场的截面大小。,.,22,接地联接示意图,.,23,接地工程技术,3.2接地材料的选择镀锌钢材；铜；美国ATI镀铜钢（寿命可达30年）；非金属材料和电解质。1）由于铜的导电率是钢的8倍，铜的耐腐蚀性也比钢好，所以作为接地材料铜优于钢。2）但铜的单价是镀锌钢的4-5倍综上所述，铜材接地系统性能稳定、可靠、免维护，寿命长。,.,24,4接地系统的实施,4.1组成接地系统各部分的名称,接地系统,接地联接,接地装置,接地连线,接地汇流排,接地分干线,接地汇总板,接地干线,总接地板,接地极,接地总干线,.,25,接地工程技术,4.2接地方式的选择1）当企业已把建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的PE（保护接地线）母排、接闪器引下线形成等电位联结时，仪表、控制系统各类接地也应汇接到该总接地板，实现等电位联结，与电气装置合用接地装置与大地连接。这是首选原则。2）当企业尚未形成等电位联结，仪表、控制系统如采用单独接地，即保护接地应接到电气专业的保护接地装置上，工作接地如采用单独的接地体并与电气专业接地体须相距5m以上。在采用单独接地时，仍采用分类汇总的联结方式。为了防止雷电反击，还应采取一定的防雷措施。,.,26,接地工程技术,4.3关于浮地所谓浮地是指电子系统的地线在电气上与建筑物的接地保持绝缘，两者之间的绝缘电阻一般应在50兆欧以上。优点：1）建筑物接地系统中的电磁干扰不会传递到电子设备上去；2）地电位的浮动对设备没有影响；所以提高了设备的抗干扰能力。缺点：1）容易产生静电积累；2）当雷电感应较强时，外壳和其内部电子电路间可能会出现很高的电压将两者之间的绝缘击穿，造成电子电路的损坏.,.,27,接地工程技术,5独立接地和共用接地5.1接地方式的形态如果有几个并存的系统或设备需要接地时，接地的方式可以有如下图所示的四种形态：1)各个设备独立接地,.,28,接地工程技术,2）将独立接地的接地线连接在一起,.,29,接地工程技术,3）共用接地,.,30,接地工程技术,4）将接地线连接到共用接地网上第一种为独立接地,后三种均为共用接地.,.,31,接地工程技术,5.2独立接地DCS系统采用了计算机等数字电路技术，各部分电路需要有统一的工作基准电压。即该工作基准电压起到建立一个统一的信号参考点的作用。如几部分电路没有统一的工作基准电压，就会造成系统工作异常。理想的独立接地应该是那样，如果有接地极，其中一个电极中不论怎流过电流，对另一个接地电极就不应该发生电位上升的情况。,.,32,.,33,接地工程技术,当然，在工程中只要把电位上升限制在一定范围内，就可以看成是相互独立的。此时的接地极其间距决定以下三个重要因素：1）发生的接地电流的波形和其最大值；2）电位上升的容许值；3）该地点的大地的电阻率。,.,34,接地工程技术,在这里介绍以棒状接地极（半径为7mm,c长度为3m）为例，研究因工频接地电流I产生的电位上升（V）与间隔距离S的关系。表为有工频接地电流流入A电极时，计算出B电极发生电位上升到容许值V的间隔距离。,B,.,35,独立接地的间隔距离（m）,注：本表相对于电阻率为=100m。,.,36,接地工程技术,如果大地的电阻率很高，即使接地电流很小，间隔距离也会增大。由表所知，在实施独立接地时，必须采取大的电极间隔。在有限的场地内如有多个接地系统时，要找到足够的接地施工的空间是很困难的。,.,37,接地工程技术,5.3共用接地所谓共用接地就是把几个设备系统汇集在一起，连接到设置在一个或几个地点的共用接地电极上的接地。其中，有连接接地线或把接地线汇集到一点。所以，在评价共用接地时，应该把接地作为系统来考虑。,.,38,接地工程技术,共用接地的优点1）接地线少，接地系统简单，维修检查容易；2）将各个接地电极并联连接，此时比独立接地的总电阻低。如果利用建筑结构体，因接地电阻非