电气接地技术

电气施工技术

接地篇一、低压配电系统接地〔一〕什么是接地？接地用金属把电气设备的某一部分与地做良好的衔接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体(或接地极)，兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、钢筋混凝土建筑物的根底、金属管道和设备等，称为自然接地体；为了接地埋入地中的接地体，称为人工接地体。衔接设备接地部位与接地体的金属导线，称为接地线。接地体和接地线的总和，称为接地安装。接地安装接地安装是接地体(或称接地极)和接地线的合称，它的作用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去或限制接地设备的电位为零电位。〔1〕接地体自然接地体即兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件，如建筑物的钢构造、行车钢轨、埋地的金属管道(可燃液体和可燃气体管道除外)等。人工接地体即直接打入地下专作接地用的经加工的各种型钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接地体和程度接地体。埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的间隔及人工程度接地体间的间隔宜为5m，当受地方限制可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。埋入土壤中的人工程度接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm；扁钢截面积不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm。角钢厚度不应小于4mm；钢管壁厚不应小于3.5mm。(2)接地线接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的衔接导体，是接地体与接地体之间的衔接导体。接地线应与程度接地体的截面一样。必需阐明的是，不仅仅是防雷安装的接闪器需求接地，电气工程中的很多电气设备为了正常任务和平安运转，其中性点或金属构架、外壳都必需接地，即必需配备相应的接地安装，这种接地安装的组成与防雷安装的是一样的。电气设备金属外壳的接地接地的种类及作用接地的目的是为了使设备正常平安地运转，以及为建筑物和人身、设备的平安提供保证。常用的接地方式按作用或功能来分为以下几种。(1)任务接地〔又称系统接地〕，在三相交流电力系统中，将变压器低压中性点大地进展适当的衔接。采取任务接地可以减轻高压窜入低压的危险，减低低压某一相接地时的触电危险。(2)维护接地各种电气设备的金属外壳、线路的金属管、电缆的金属维护层、安装电气设备的金属支架等，由于导体的绝缘损坏后能够带电，为了防止这些不带电金属部分产生过大的对地电压危及人身平安而设置的接地。维护接地是中性点不接地低压系统的主要平安措施，在普通低压系统中，维护接地电阻应小于4Ω。〔3〕为了防止电气设备和建筑物因蒙受雷击而受损，将避雷针、避雷线、避雷器等防雷设备进展接地，称为防雷接地。(4)屏蔽接地一方面为了防止外来电磁波的干扰和侵入，呵斥电子设备的误动作或通讯质量的下降，另一方面为了防止电子设备产生的高频能量向外部泄放，而将线路的滤波器、变压器的静电屏蔽层、电缆的金属屏蔽等进展的接地。为减少高层建筑竖井内垂直管道受雷电流感应所产生的感应电势，而将竖井混凝土壁内的钢筋予以接地，也属于屏蔽接地。(5)防静电接地为防止静电产惹事故而影响电子设备的正常任务，需求有将静电荷向大地泄放的接地。(6)等电位接地高层建筑中为了减少雷电流呵斥的电位差，将每层的钢筋网及大型金属物体衔接在一同并接地，是一种等电位接地。医院的某些特殊的检查室、治疗室、手术室和病房中，病人所能接触到的金属部分(如床架、床灯、医疗电器等)，不应有危险的电位差存在，因此要把这些金属部分相互衔接起来成为等电位体并予以接地，也是一种等电位接地。(7)反复接地三相四线制的零线(或中性点)一处或多处经及接地安装与大地再次可靠衔接，称为反复接地。〔8〕维护接零把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线〔或〕中性线严密地衔接起来称为维护接零。根据现行的国家规范<电压配电设计规范>，低压配电系统有三种接地方式，即IT系统、TT系统、TN系统〔1〕第一个字母表示电源端与地的关系：T-电源端有一点直接接地I-电源端一切带电部分不接地或有一点经过阻抗接地。〔2〕第二个字母表示电气安装的外露可导电部分与地的关系：T-电气安装的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N-电气安装的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气衔接。〔二〕低压配电系统的接地方式1、IT系统IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线。但IEC剧烈建议不设置中性线〔由于如设置中性线，在IT系统中N线任何一点发生接地缺点，该系统将不再是IT系统了〕。IT系统中，衔接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。对于短间隔供电线路，系统在设备或线路漏电时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压的平衡；接地缺点电压普通也不会超越50V，不会引起间接触电的危险。因此，IT系统常用于对供电延续性要求较高的配电系统，或用于对电击防护要求较高的场所，如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。假设用在供电间隔很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路缺点或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地构成架路，维护设备不一定动作，这是危险的。只需在供电间隔不太长时才比较平安。这种供电方式在工地上很少见。2TT系统TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做任务接地，而设备外露可导电部分的接地叫做维护接地。TT系统中，这两个接地必需是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地安装，也可以假设干设备共用一个接地安装。TT系统中负载的一切接地均称为维护接地TT系统的特点：①共用接地线与任务零线没有电的联络；②正常运转时，任务零线可以有电流，而公用维护线没有电流。TT系统的运用：TT系统由于接地安装就在设备附近，因此PE线断线的几率小，且容易被发现。TT系统设备在正常运转时外壳不带电、缺点时外壳高电位不会沿PE线传送至全系统。因此，TT系统在适用于对电压敏感的数据处置设备及精细电子设备进展供电；在爆炸与火灾危险性场所等有优势。TT系统适用于接地维护占很分散的地方。TT系统的局限性：1、当电气设备的金属外壳带电〔相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电〕时，由于有接地维护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器〔自动开关〕不一定能跳闸，呵斥漏电设备的外壳对地电压高于平安电压，属于危险电压。2、当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需求漏电维护器作维护，困此TT系统难以推行。3、TT系统接地安装耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。3TN系统TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气衔接的系统。TN系统主要是靠单相碰壳缺点变成单相短路缺点〔短路电流是TT系统的5.3倍〕，并经过短路维护切断电源来实施电击防护的。从电击防护的角度来说，单相短路电流大或过电流维护器动作电流值小，对电击防护都是有利的。TN系统节省资料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到运用。TN方式供电系统中，根据其维护零线能否与任务零线分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种方式。〔1〕TN-C系统TN-C系统如下图，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承当两者的功能。在用电设备处，PEN线既衔接到负荷中性点上，又衔接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，如今已很少采用，尤其是在民用配电中已根本上不允许采用TN-C系统。TN-C系统具有如下特点：〔1〕设备外壳带电时，接零维护系统能将漏电电流上升为短路电流，实践就是单相对地短路缺点，熔丝会熔断或自动开关跳闸，使缺点设备断电，比较平安。〔2〕TN-C方式供电系统只适用于三相负载根本平衡的情况，假设三相负载不平衡，任务零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与维护线所衔接的电器设备金属外壳有一定的电压。〔3〕假设任务零线断线，那么维护接零的通电设备外壳带电。〔4〕假设电源的相线接地，那么设备的外壳电位升高，使中线上的危险电位蔓延。〔5〕TN-C系统干线上运用漏电断路器时，任务零线后面的一切反复接地必需撤除，否那么漏电开关合不上闸，而且任务零线在任何情况下不能断线。所以，适用中任务零线只能在漏电断路器的上侧反复接地。(2)TN-S系统TN-S系统中性线N与TT系一致样。与TT系统不同的是，用电设备外露可导电部分经过PE线衔接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是衔接到本人公用的接地体，中性线(N线)和维护线(PE线)是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气衔接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。TN-S供电系统的特点如下：〔1〕系统正常运转时，公用维护线上不有电流，只是任务零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零维护是接在公用的维护线PE上，平安可靠。〔2〕任务零线只用作单相照明负载回路。〔3〕公用维护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。〔4〕干线上运用漏电维护器，任务零线不得有反复接地，而PE线有反复接地，但是不经过漏电维护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电维护器。〔5〕TN-S方式供电系统平安可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。由于传统习惯的影响，如今还经常将TN-S系统称为三相五线制系统，严厉地讲这一称谓是不正确的。按IEC规范，所谓“×相×线〞系统的提法，是另外一种含义，它是指低压配电系统按导体分类的方式。所谓的“×相〞是指电源的相数，而“×线〞是指正常任务时经过电流的导体根数，包括相线和中性线，但不包括PE线。按照这一定义，TN-S系统实践上是“三相四线制〞系统或“单相二线制〞系统。(3)TN-C-S系统TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合方式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，由于在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开构成单独的N线和PE线。从这一点开场,系统相当于TN-S系统。

〔1〕TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于负载不平衡的情况及线路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作反复接地。〔2〕PE线在任何情况下都不能进入漏电维护器，由于线路末端的漏电维护器动作会使前级漏电维护器跳闸呵斥大范围停电。〔3〕对PE线除了在总箱处必需和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器。实践上，TN-C-S供电系统是在TN-C系统上暂时变通的作法。当三相电力变压器任务接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实际中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有公用的电力变压器时，必需采用TN-S方式供电系统。避雷安装避雷安装的作用是将雷击电荷或建筑物感应电荷迅速引入大地，以维护建筑物、电气设备及人身不受损害。完好的避雷安装都是由接闪器、引下线和接地安装三部分组成的。一切接闪器都必需经过接地引下线与接地安装相衔接。1.接闪器接闪器是专门用来引导雷击的金属导体。根据被维护物外形不同，接闪器的外形有针、网、带、线、环等不同外形。〔1〕避雷针避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体，是“引雷针〞。1〕避雷针资料避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌钢控制成。避雷针可以安装在电杆(支柱)、构架或建筑上，下端经引下线与接地安装焊接。针长1m以下：圆钢直径≥12mm，钢管直径≥20mm；针长为1～2m时：圆钢直径≥16mm，钢管直径≥25mm；烟囱顶上的避雷针：圆钢直径≥20mm，钢管直径≥40mm。2〕避雷针安装避雷针的维护范围，以它对直击雷所维护的空间来表示，可利用“滚球法〞进展确定。〔2〕避雷带和避雷网避雷带用小截面圆钢或扁钢装于建筑物易遭雷击的部位，如屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等的条形长带。避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一同，构成多个网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的安装，因此是接近全部维护的方法，普通用于重要的建筑物。避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷笼。避雷笼是用来覆盖整个建筑物的金属笼。根据电学中的Faraday笼的原理，对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，听凭接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间的电场强度为零，笼内各处电位相等，构成一个等电位体，因此笼内人身和设备都是平安的。避雷带、网可以采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢直径不应小于8mm；扁钢截面积不应小于48mm2，其厚度不得小于4mm；装设在烟囱顶端的避雷环，其圆钢直径不应小于12mm；扁钢截面积不得小于100mm2，其厚度不得小于4mm。高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整个建筑物梁、柱、板、根底等主要构造钢筋连成一体，因此是最平安可靠的防雷措施。它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐(坡屋顶)或屋顶边缘及女儿墙(平屋顶)等处，对建筑物易受雷击部位进展重点维护。2〕避雷带和避雷网的安装避雷带和避雷网的安装可分为明装和暗装一两种方式。①明装②暗装暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较明装避雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中运用较多。建筑物