SS-电气接地装置

1、电 气 接 地 装 置v第一节第一节 接地装置的基本概念接地装置的基本概念v第二节第二节 接地装置的安装接地装置的安装v第三节第三节 接接 地地 电电 阻阻v思考题与习题思考题与习题第一节第一节 接地装置的基本概念接地装置的基本概念一、电气接地的基本概念一、电气接地的基本概念 接地与接地装置接地与接地装置 流散电阻与接地电阻流散电阻与接地电阻 对地电压对地电压 接触电势和接触电压接触电势和接触电压 中性点、零点、和中性线、零线中性点、零点、和中性线、零线 接地线和接地（接地线和接地（工作接地工作接地、保护接地保护接地和和重复接地重复接地） 二、电气接地的作用和分类二、电气接地的作用和分类 接地

2、与接地装置接地与接地装置 电气设备的任何部分与大地之间作良好的电气连接，称为。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为。专门为接地而人为装设的接地体，称为。间作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为。连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线，称为接地线与接地体合称为。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为。 接地与接地装置接地与接地装置 接地线又分为，接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。如图10-1所示接地体按其布置方式可分为。按其形状划分，有几种基本形式。按其结构划分，有之分。 接地接地电流与接地短路电流电流

3、与接地短路电流 凡从带电体流入地下的电流即属于。 接地电流有正常接地电流和故障接地电流。指正常工作时通过接地装置流入地下，借大地形成工作回路的电流；指系统发生故障时出现的接地电流。 系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做，如接地的380/220v系统的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在200a及以下的，称；接地短路电流大于500a的，。 流散电阻和接地电阻流散电阻和接地电阻 如图10-2所示，接地电流流入地下以后，就通过接地体向大地作半球形散开，这一接地电流就叫做流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫叫做流散电阻。 接地电阻是接地体的流散电阻

4、与接地线的电阻之和。接地线电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。 对地电压对地电压 电流通过接地体向大地作半球形流散。在距接地体越远的地方球面越大，所以流散电阻越小。一般认为在距离接地体20m以上，电流就不再产生电压降了。或者说，至距离接地体20m处，电压已降为零。电工上通常所说“地”就是这里的地。 通常所说的对地电压，即带电体同大地之间的电位差。也是指离接地体20m以外的大地而言的。简单说，。显然对地电压等于接地电流与接地电阻的乘积。如果接地体有多根钢管组成，则当电流自接地体流散时，至电位为零处的距离可能超过20m。 接触电势和接触电压接触电势和接触电压 是指接地电

5、流自接地体流散，在大地表面形成不同电位时，设备外壳、构架或墙壁与水平距离0.8m处之间的电位差。 是指设备绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。如人在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压，接触电压通常按人体离开设备0.8m考虑。 如所示，a的接触电压为uc，故障设备对地电压为ud。 接触电势和接触电压接触电势和接触电压 跨步电势和跨步电压跨步电势和跨步电压 是指地面上水平距离为0.8m（人的跨距）的两点之间的电位差。 是指人站立在流过电流的大地上，加于人的两脚之间的电压，如图10-3中的ub1、ub2。人的跨步一般按0.8m考

6、虑。图10-3中，紧靠接地体位置，承受的跨步电压最大；离开了接地体，承受的跨步电压小一些，对于垂直埋设的单一接地体，离开接地体20m以外，跨步电压接近于零。 考虑人脚底下的流散电阻，实际跨步电压应降低一些。 中性点中性点、零点和中性线零点和中性线、零线、零线 发电机、变压器、电动机等电器的绕组中以及串联电源回路中有一点，它与外部各接线端间的电压绝对值相等，这一点就成为。 当中性点接地时，该点则称为零点。由中性点引出的导线，称为；由零点引出的导线，则称为，如及所示。 中性点与中性线中性点与中性线、零点与零线零点与零线、重复接地重复接地 接地线和接地接地线和接地接地线接地线 一般有。 ，一是用来接

7、用额定电压为相电压的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是用来减小负荷中性点的电位偏移。 ，是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线（pe线）接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。 保护中性线（pen线）兼有中性线（n线）和保护线（pe线）功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗 称“地线”。 接地线和接地接地线和接地 将电气装置的必须接地部分，通过接地装置与大地有良好的电气连接称为接地。电力系统和电气设备的接地按其不同的作用，可分为工作接地、保护接地、重复接地和接零。 在正常或事故情况下，为了保证电气设备可靠运行

8、而必须在电力系统中某一点进行接地，称为工作接地。这种接地可直接接地或经特殊装置接地，如所示。 各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。防雷装置的接地，能在雷击时将强大的雷电流泄入大地，减小雷电流流过时引起的电位升高。 接地线和接地接地线和接地接地（保护接地）接地（保护接地） 为防止因绝缘损坏而遭受触电的危险，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或构架同接地体之间作良好的物理连接，称为保护接地，如所示。 保护接地的形式有两种：1）设备的外露可导电部分经各自的接地

9、线（pe线）直接接地，如在tt和it系统中。2）设备的外露可导电部分经公共的pe线（在tn-s系统中）或经pen线（在tn-c系统中）接地，这种接地型式称为“保护接零”。注意：同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。 接地线与接地接地线与接地 接地线和接地接地线和接地重复接地重复接地 在tn系统中，为确保公共pe线或pen线安全可靠，除在中性点进行工作接地外，还应在pe线或pen线的下列地方进行重复接地：1）在架空线路终端及沿线每1km处；2）电缆和架空线引入车间或大型建筑物处，见。

10、如不重复接地，则在pe线或pen线断线且有设备发生单相接地故障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压，即，如所示，这是很危险的。如进行了重复接地，如所示，则在发生同样故障时，断线后面的设备外露可导电部分的对地电压为，危险程度大大降低。 接地线和接地接地线和接地重复接地重复接地（图（图108） 接地系统接地系统 在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：一种是电源中性点不接地，一种是中性点经阻抗接地，再有一种是中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为

11、大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。 我国10kv系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如单相接地电流大于一定数值时（10kv系统中接地电流大于30a 、20kv及以上系统中接地电流大于10a时），则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。我国110kv及以上的系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。 电气电气接地的作用接地的作用 电气接地的作用主要包括以下几点： 将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间作良好金属连接，以保护人身安全，防止人身遭受电击。 电力系统接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位接近于零。系统由于有了中性点的接地线，也可保证继电保护

12、的可靠性。 电气电气接地的分类接地的分类 常用的接地可分为以下几种： 1）系统接地； 2）设备的保护接地； 3）防雷接地； 4）屏蔽接地； 5）防静电接地； 6）等电位接地 7）电子设备的信号接地及功率接地 接地极按其布置方式可分为外引式接地极和环路式接地极。若按其形状，则有管形、带形和环形几种基本形式。若按其结构，则有自然接地极和人工接地极之分。 为了保证安全必须将正常时不带电而故障时可能带电的电气设备的外露导电部分采用保护接地、或保护接零的措施，接地装置设计技术规程对必须接地和不须接地部分作了明确的规定。 （1）电气设备的外露导电部分接地； （2）电气设备外露导电部分不接地 ； （3）外部

13、导电部分第二节第二节 接地装置的安装接地装置的安装 （1）为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的，水平接地体的间距不宜小于。 （2）接地体与建筑物的距离不宜小于。 （3）围绕屋外配电装置、屋内配电装置、主控制楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互连接。对大接地短路电流系统的发电厂和变电所，各主要分接地网之间宜多根连接。 为了确保接地的可靠性，接地干线与地网相连接。自然接地体与接地干线相连接。 （4）接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面宜保持的距离。接地线与建筑物墙壁间应有 的间隙。 （5）接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀。与公路、铁

14、道或化学管道等交叉或有可能发生机械损伤的地方，对接地线应采取保护措施。在接地线引进建筑物的入口处，应。 （6）接地网中均压带的间距d应考虑设备布置的间隔尺寸，尽量减少埋设接地网的土建工程量及节省钢材。视接地网面积的大小，一般。对330kv及500kv大型接地网，也可。但对经常需巡视操作的地方和全封闭电器则（如取d=23）。 （7）接地线的连接需注意以下几点： 1）接地线连接处应焊接。如采用搭接焊，其搭接长度必须为或。在潮湿的和有腐蚀性蒸汽或气体的房间内，接地装置的所有连接处应焊接。该连接处如不宜焊接，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。 2）直接接地或经消弧线圈接地的主变压器、发电机的中性点

15、与接地体或接地干线连接，应采用单独的接地线。其截面及连接宜适当加强。 3）电力设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线相连接。 接地装置的安装分接地体的安装和接地线的安装。接地体的安装又分。 在设计和安装接地装置时，首先应充分利用自然接地体，以节约投资，节约钢材。自然接地体是用于其他目的，但与土壤保持紧密接触的金属导体。如果实地测量所利用的自然接地体电阻已能满足要求，而且这些自然接地体又，就不必再装设人工接地装置，否则应装设人工接地装置。自然接地体至少应由两根导体在不同地点与接地网相连（线路杆塔除外）。 用来作为自然接地体的有：上下水的金属管道；与大地有可靠联接的建筑物和构筑物的金属结构；敷

16、设于地下其的电缆金属外皮及敷设于地下的的各种金属管道；非绝缘的架空地线等；对于变配电所来说，可利用其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，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其他连接的，都要采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。 用来作为人工接地体的一般有钢管、角钢、扁钢和圆钢等钢材。如有化学腐蚀性的土壤中，则应采用镀锌钢材或铜质的接地体。人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本结构型式，接地体宜垂直埋设；多岩石地区接地体可水平埋设。 在普通沙土壤地区（土壤电阻率 ），因地电位分布衰减较快，可以采用以棒形垂直接地体为主的棒带接地装置。垂直接地体常采用的规格有：直径为4860mm的钢管

17、，管壁厚度不小于3.5mm，或的角钢以及直径为1925mm的圆棒，垂直接地体长度为23m。 m4103 接地体的布置根据安全、技术要求，因地制宜安排，可以组成环形、放射形或单排布置。为了减小接地体相互间的散流屏蔽作用，垂直接地体的，上端距地面不小于。常用的几种垂直接地体布置形式如图10-9。 多岩石地区和土壤电阻率较高（ ）的地区，因地电位分布衰减较慢，接地体宜采用水平接地体为主的棒带接地装置。组成，可以组成放射形、环形或成排布置，水平接地体应埋设于冻土层以下，一般，扁钢水平接地体应立面竖放，这样有利于减少流散电阻。常用的几种水平接地体布置形式，如图10-10。mm44105103 发电厂和变

18、电所常采用以水平接地体为主的复合接地体，即人工接地网，对面积较大的接地网，降低接地电阻靠大面积水平接地体。既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又有散流作用。复合接地体的外缘应闭合，并做成圆弧形。 埋入土中的接地棒之间用扁钢带焊接相连，形成地下接地网。扁钢带敷设在地下的深度不小于0.3m，扁钢带截面不得小于48mm2，厚度不得小于4mm。 装设保护接地时，为尽量降低接触电压和跨步电压，应使装置地区内的电位分布尽可能均匀。为了达到此目的，可在装置区域内适当地布置钢管、角钢和扁钢等，形成环形接地网。 表示屋内配电装置房屋周围的环形接地网。此接地网有垂直埋入地中的钢棒和连接它们的扁钢组成。为减小建

19、筑物的接触电压，接地体与建筑物基础间应保持不小1.5m的水平距离，通常取23m。 屋内接地网是采用敷设在电气装置所在房屋每一层内接地干线组成，各层接地干线用几条上下联系的导线互相连接。屋内接地网在几个低点于主接地网相连。接地干线采用扁钢或圆钢，扁钢的厚度应不小于3mm，截面应不小于24mm2，圆钢的直径应不小于5mm。 当埋设接地体时，先挖一地沟，如所示。然后将接地体打入地下。接地体上面的端部离开沟底100200mm，以便连接接地线。 接地线是接地装置中的另一组成部分。在设计接地线中为节约有色金属、减少施工费用，应尽量选择自然导体作为接地线。只有当自然导体在运行中电气连续性不可靠或有发生危险的

20、可能，以及阻抗较大不能满足接地要求时，才考虑采用人工接地线或增设辅助接地线。并应检验其热稳定及机械强度。 用来作为自然接地线的有：数量为两根的电缆的金属外皮，若只有一根，则应敷设辅助接地线；各种金属构件、金属管道、钢筋混凝土等，其全长应为完好电气通路。若金属构件、金属管道串联后作接地线时，应在其串接部位焊接金属跨接线。 为连接可靠并有一定的机械强度，人工接地线一般采用钢质扁钢或圆钢接地线；只有当采用钢质线施工安装困难时，或移动式电气设备和三相四线制照明电缆的接地芯线，才可采用有色金属作人工接地线，但铝线不能作为地下的接地线。 为防止机械损坏及锈蚀情况，接地线要有足够大的尺寸。对于1000v以上

21、的系统一般要根据单相短路电流校验其热稳定。对于1000v以下中性点不接地系统，其接地干线的截面，根据载流量来说，不应小于相线中最大负荷相负荷的50%；单独用电设备则不应小于其分支供电线容许负荷的1/3，在任何情况下，钢质接地线的截面不大于100mm2，铝质接地线则为35mm2，铜质接地线则为25mm2。 接地线应该敷设在易于检查的地方，并须有防止机械损伤及防止化学作用的保护措施。从接地体或从接地体连接干线引出的接地干线应明设，并涂漆标明，一般涂上紫色；穿越楼板或墙壁时，应穿管保护；接地干线要支持牢固；若采用多股导线连接时，要采用接线耳。从接地干线敷设到用电设备的接地支线的距离愈短愈好。 接地线

22、相互之间及接地体之间的连接应采用焊接，并无虚焊。接地线与电气设备的连接方法可采用焊接或用螺栓连接。接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，连接应牢固可靠。电气装置中的每一个接地元件，应采用单独的接地线与接地体或接地干线相连接。第三节第三节 接接 地地 电电 阻阻一、一、接地电阻的概念接地电阻的概念 接地电阻的概念接地电阻的概念 电流经接地体流入大地时，接地体本身、接地体与土壤之间的接触部分以及土壤本身都要呈现一定的电阻，这一电阻叫。接地电阻的数值等于接地体对大地零电位区域的电压与流经接地体的全部电流的比值，。按通过接地体流入地中的工频电流求得的电阻，称为，通常简称；按通过接地体流入地中的冲击

23、电流求得的电阻，称为 工频接地电阻允许值如所示。表中为考虑到季节变化的最大接地电阻值。计算入地短路电流时应考虑： （1）应按510年发展后的系统最大运行方式确定。 （2）大接地短路电流系统中计算用的流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内或外短路时，经接地装置流入地中的最大短路周期分量的起始有效值。并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流（架空避雷线对地绝缘的线路除外）。 按 计算时，不应及入引进线路的避雷线接地的作用。按dd0.5计算时，则可计入上述作用。ird2000 接地电阻接地电阻 （3）在小接地短路电流系统中，计算用接地故障电流应取下列数值：1）

24、装有消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备的接地装置，计算电流等于该厂、所内接在同一电力网各消弧线圈额定电流总和1.25倍。2）不装消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备的接地装置，计算电流等于电力网中断开最大一台消弧线圈时的最大可能残余电流值，但不得小30a。 （4）在中性点不接地的网络中，计算电流采用单相接地电容电流，可按下式计算 （10-1）式中 i单相接地电容电流，a； u网络线电压，kv； l 电缆线路长度，km； l 架空线路长度，km。350351）（fllui 接地电阻接地电阻 接地电阻接地电阻 发电厂、变电站发电厂、变电站电气装置的接地电阻电气装置的接地电阻 （1）有效接地和低电阻接

25、地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求： 一般情况下，接地装置的接地电阻应符合 （10-2）式中rd 考虑到季节变化的最大接地电阻，； 计算用的流经接地装置的入地短路电流，a。 当接地装置的接地电阻不符合上式要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5 。ird2000 发电厂、变电站发电厂、变电站电气装置的接地电阻电气装置的接地电阻ird250ird120不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求： 高压电气装置与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置应符合 (10-3)，但不应大于10。高压电气

26、装置的接地装置，应符合 (10-4)式中 rd考虑到季节变化和最大接地电阻，； 计算用的接地故障电流，a。但不宜大于10（变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避雷线接地装置的流散作用）。 以上计算用接地故障电流取值同表10-1要求。 发电厂变电站电气装置发电厂变电站电气装置雷电保护接地的接地电阻雷电保护接地的接地电阻 （1）独立避雷针（含悬挂独立避雷线的构架）的接地电阻，在土壤电阻率不大于500/m的地区不应大于10；在高土壤电阻率地区接地电阻和变压器门型架上避雷针、线的接地电阻应符合dl/t6201997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合的要求。 （2）发电厂和变电所有爆炸危险且爆炸后可能波

27、及发电厂和变所内主设备或严重影响发供电的建（构）筑物，防雷电感应的接地电阻不应大于30。 （3）发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电阻不应大于30。 配电装置配电装置的接地电阻的接地电阻 （1）工作于不接地、经消弧线圈接地的和高电阻接地系统、向建筑物电气装置供电的配电装置，其保护接地的接地电阻应符合下列要求： 1）与建筑物电气装置系统电源接地点共用接地装置。 配电变压器安装在由其供电的建筑物外时，接地电阻应符合下式的要求 rd50/ （10-6）式中 rd 考虑到季节变化接地装值最大接地电阻，； 计算用的单相接地故障电流；消弧线圈接地系统为故障点残余电流，但rd不应大于4。配电变压器安

28、装在其供电的建筑物内时， rd不宜大于4。 配电装置配电装置的接地电阻的接地电阻 2）非共用接地装置rd应小于250/，但不应大10。 （2）低电阻接地系统的配电电气装置，其保护接地的接地电阻rd应小于2000/。 （3）保护配电变压器的避雷器其接地应与变压器保护接地共用接地装置。 （4）保护配电柱上断路器、负荷开关和电容器组等的避雷器的接地线应与设备外壳相连，接地装置的接地电阻不应大于10。 接地电阻接地电阻 根据防雷设备的类别及系统运行情况等因素而定。常用防雷设备接地电阻允许值如表10-3所示。 接地电阻的计算接地电阻的计算 在工程设计中，人工接地体的工频接地电阻可采用下列公式计算。 （1

29、0-7）式中，为土壤电阻率； 为接地体长度。）（lre)1( eeenrr)1( n根垂直接地体并联时，因接地体间屏蔽效应的影响，使得总的接地电阻为 （10-8）式中， 为接地体的利用系数，垂直管形接地体的利用 系数如所示。采用管间距离与管长之比 及管子数目去查；因该表所列未计连接扁钢的 影响，因此实际的比表列数值略高。 re2l （10-8） 式中，为土壤电阻率； l 为接地体长度。 （10-9） 式中， 为土壤电阻率（单位为.m）。）（2 . 1062. 0nre )(6 . 0are （10-10）式中，为土壤电阻率； a 环形接地带所包围的面积（单位为m2）。 部分自然接地体的工频接地

30、电阻可采用下列公式计算。 re2/l () （10-11）式中，为土壤电阻率； l 为电缆及水管等的埋地长度。 （10-12）式中，为土壤电阻率； v为钢筋混凝土基础的体积，m3。)(2 . 03vre 冲击接地电阻与工频接地电阻的关系为 rch= re （10-15）式中，为接地体的冲击系数。根据试验，有一端进电流的单根水平接地体、垂直接地体以及中央经34根水平连线向外引流的圆环形水平接地体，其值可由下式求出 （10-16）式中，a常数，垂直接地体为0.9，水平接地体或环形接 地体为2.2； 通过接地体的冲击电流值，（ka）； 土壤电阻率，（k.m）； l 接地体的长度或圆形接地体的圆环直径

31、，m。2 . 18 . 0i9 . 01la）（ chchchnrr 降低接地电阻，主要从选择复式接地装置和降低土壤电阻率这两方面进行。 工频利用系数e和冲击利用系数ch之间的关系为e = 0.9ch （但应小于1或等于1）。则复式接地装置的冲击接地电阻为 (10-15)式中，rch单根水平接地体或垂直接地体的冲击接地电 阻（）； ch冲击利用系数，其值恒小于1，在0.8左右， 具体数值列于 降低土壤电阻率的方法降低土壤电阻率的方法 决定接地电阻的主要因素是土壤电阻率。常见的降低土壤电阻率的方法有以下几种： （1）将接地装置附近置换成低电阻率的土壤； （2）经常在埋设接地装置的地方浇以盐水； （3）当上层土壤的电阻率很大（例如干砂），而下层土壤的电阻率又较小时，可以采用深埋接地体的方法； （4）当遇到土壤的电阻率很大，而附近一定距离内有水源时，可以将接地体延伸到有水源的地方埋设。但应注意“延伸”的长度不宜过长，一般不超过40m，否则雷电流传来时，将因电感的作用而使接地装置始端电位增高。 降低土壤电阻率的方法降