對(duì)電氣施工中電氣接地裝置設(shè)計(jì)的分析研究

廣東佛山 何樹生

對(duì)電氣施工中電氣接地裝置設(shè)計(jì)的分析研究

廣東佛山 何樹生

電氣工程施工中,接地裝置是連接系統(tǒng)帶電部分與地面,防止建筑或設(shè)備帶電傷人、實(shí)現(xiàn)安全功能的重要部分。因此,電氣工程接地裝置的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照規(guī)范,根據(jù)項(xiàng)目方的要求,結(jié)合應(yīng)用實(shí)際目的,選擇恰當(dāng)?shù)慕拥胤绞胶痛胧?biāo)準(zhǔn),對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)加以區(qū)分和重視,合理完善設(shè)計(jì)施工工作,保證建筑與設(shè)備工程的安全性和功能實(shí)現(xiàn)。

電氣施工接地裝置接地極接地導(dǎo)體設(shè)計(jì)

電氣工程中的接地系統(tǒng)包括三部分:即接地極、接地極引線(接地導(dǎo)體)和總接地端子(總接地母排)。接地極一般為金屬物體,與大地直接接觸,實(shí)現(xiàn)電流導(dǎo)入,可以用作信號(hào)接地、系統(tǒng)接地或保護(hù)接地。接地導(dǎo)體是將需要接地的裝置部分與主接地端子連接的導(dǎo)線。而總接地端子是電氣裝置的參考電位點(diǎn),通過接地導(dǎo)體連接多個(gè)接地極,又通過保護(hù)導(dǎo)體或者保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體與建筑或設(shè)備外部可導(dǎo)電部分進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)電位聯(lián)結(jié)線的總等電位聯(lián)結(jié)。接地裝置的選擇與設(shè)計(jì),深深影響到電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行,是防止人身傷害、減少電力故障,保證生命財(cái)產(chǎn)安全的重要措施。

一、接地方式的分類

(1)TN-C三相四線系統(tǒng)。該系統(tǒng)保護(hù)接地線PE與中性線N合二為一,總稱PEN線,在用電側(cè)進(jìn)線處做重復(fù)接地。該接地系統(tǒng)對(duì)接地故障靈敏度高,線路經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單,適合用于三相負(fù)荷較平衡的場(chǎng)所,如有獨(dú)立變壓器并有專人維護(hù)的廠礦企業(yè)。

(2)TN-S三相五線系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點(diǎn)是,帶電外殼連接PE線,可視為三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。N與PE在變壓器的中性點(diǎn)共同接地。該接地系統(tǒng)具備可靠安全的基準(zhǔn)電位,通常設(shè)有獨(dú)立變配電所的建筑物會(huì)采用該系統(tǒng)進(jìn)線,如商業(yè)、賓館、娛樂場(chǎng)所,辦公大樓等。

(3)TN-C-S“先四后五”系統(tǒng)。由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成,變壓器引出為TN-C方式,進(jìn)戶處做重復(fù)接地,在N線與PE線的連接點(diǎn)之后是TN-S系統(tǒng)。N與PE進(jìn)戶時(shí)共同接地,PE線連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)始終不會(huì)帶電。該系統(tǒng)一般用在區(qū)域變電所引入場(chǎng)所,如民用建筑物供電。

(4)TT外殼直接接地系統(tǒng)。兩個(gè)T分別表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地和設(shè)備不帶電金屬外殼直接接地。其特點(diǎn)是中性線N與保護(hù)接地線PE分開。該系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),中性線N帶電情況下,PE不帶電。該系統(tǒng)常用于建筑物供電來自公共電網(wǎng)的地方,如分散住戶或農(nóng)村用戶。

(5)IT三相三線系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,變壓器中性點(diǎn)與地面絕緣,或者經(jīng)大阻抗接地,不設(shè)置中性線N,PE獨(dú)立接地。沒有斷零保護(hù),在一相接地時(shí)設(shè)備仍能正常工作。漏電電流較小,接觸電壓比較易于控制。

二、接地功用的分類

按用于電氣系統(tǒng)的功能劃分,接地系統(tǒng)還可分為:保護(hù)接地(也稱安全接地)、防雷接地(也稱過電壓保護(hù)接地)、工作接地、屏蔽接地、儀控接地(也稱電子系統(tǒng)接地)等,將常用的三種介紹如下:

(1)保護(hù)接地是針對(duì)具有金屬外殼的帶電設(shè)備或裝置而言,要求帶電體的外殼和電纜外皮必須接地,防止絕緣損壞或其他意外發(fā)生時(shí),強(qiáng)電流暴露在外,危及人身安全。可分為接地保護(hù)和接零保護(hù)。

(2)防雷接地是針對(duì)雷電天氣時(shí),高層建筑物或信號(hào)塔等可能接受雷電流導(dǎo)入的物體進(jìn)行電氣接地的設(shè)施,如避雷針等裝置,目的是起到導(dǎo)流作用,將雷電引入地下,而不在建筑物表面流散。避免高壓電流毀損設(shè)備或傷人。

(3)工作接地是為了維護(hù)電路和設(shè)備的正常運(yùn)行,使電力系統(tǒng)點(diǎn)位保持穩(wěn)定所進(jìn)行的接地措施。方法是將電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)直接或間接連接地面,如變壓器低壓中性點(diǎn)接地,能夠防止電路和設(shè)備工作過電壓的風(fēng)險(xiǎn)。

電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中接地方式既可獨(dú)立又可統(tǒng)一,但若在一個(gè)整體電氣系統(tǒng)中,將各個(gè)接地裝置完全分開,則接地極之間容易產(chǎn)生干擾,除非保證有足夠的距離(20m以上),才能加以避免。通常采用以上幾種措施綜合,組成統(tǒng)一電網(wǎng)進(jìn)行接地。

三、接地設(shè)計(jì)

(1)接地電阻。電氣工程接地設(shè)計(jì)的首要工作就是確定接地電阻,接地設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程中要求接地電阻值小于0.5Ω。而土壤電阻過高便會(huì)影響這一數(shù)值,可通過填充降阻劑、設(shè)置水下接地網(wǎng)、調(diào)整地網(wǎng)布置面積措施來降低。若接地裝置附近有電阻率低的土壤時(shí),還可敷設(shè)引外接地極。如地下較深處具備適當(dāng)條件,還可設(shè)置井式接地極。

(2)接地極。①接地極的材質(zhì)和強(qiáng)度的選擇要基于所用環(huán)境,達(dá)到耐腐蝕、抗機(jī)械損傷及抵抗其他有害影響的能力,多方考慮各種安全風(fēng)險(xiǎn)。②要考慮土地導(dǎo)電性和接地電阻等條件以及相關(guān)規(guī)程,來確定接地極的類型,防止土地條件對(duì)接地電阻的影響,在土壤電阻率低、熱特性優(yōu)良、水分充足的前提下,盡可能減小埋設(shè)深度。③充分利用自然接地體作接地極,可節(jié)省投資和工作量,延長(zhǎng)工作壽命,降低接地電阻。④避雷針等防雷設(shè)備的引下線處,應(yīng)設(shè)置垂直接地極來集中散泄雷電。

(3)接地導(dǎo)體。接地導(dǎo)體與接地極之間的連接要穩(wěn)固可靠,保證其間導(dǎo)電性能良好?？蛇x用熱熔焊接、夾具或壓力等多種機(jī)械連接方式,嚴(yán)格按照說明書和規(guī)范進(jìn)行安裝,保證安裝過程中接地極和導(dǎo)體的完整性。導(dǎo)體的橫截面積應(yīng)滿足瞬變電源對(duì)導(dǎo)體最小截面積的要求,可承受最大故障電流。

(4)總接地母排?？偨拥啬概艖?yīng)與接地導(dǎo)體連接牢固,可單獨(dú)拆卸。為了使接地系統(tǒng)互不干擾,對(duì)建筑和設(shè)備分別屏蔽,接地母線必須使用絕緣外皮,且一端接地。

綜上所述,接地技術(shù)在現(xiàn)代化設(shè)施與設(shè)備工程中的應(yīng)用日漸廣泛,隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,以及各種電子設(shè)備和工程對(duì)其接地裝置逐漸提高的標(biāo)準(zhǔn),決定了接地裝置對(duì)自身設(shè)計(jì)施工中一系列環(huán)節(jié)的嚴(yán)格執(zhí)行要求。接地技術(shù)已經(jīng)形成一門系統(tǒng)的研究學(xué)科,得到國內(nèi)外的高度重視,在電力、通信、電子、信息等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮功能性作用,成為迎接信息化與電氣化時(shí)代到來的重要課題。

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