關(guān)于化工廠電氣接地技術(shù)的應(yīng)用探析

鄭高健 王莉

【摘要】化工廠的電氣接地技術(shù)一直是化工廠防火防爆的重要措施，所以它在化工廠中得到了非常廣泛的應(yīng)用，它也是化工廠正常生產(chǎn)的重要保障，因此本文詳細(xì)的探討了化工廠車(chē)間的電氣接地技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)電氣接地技術(shù)的概念和分類(lèi)講述，分析了化工廠電氣接地技術(shù)應(yīng)用，并提出了化工廠電氣接地電阻的計(jì)算以及系統(tǒng)還需注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】化工廠 電氣 接地 技術(shù)

一、電氣接地技術(shù)的概述

1、電氣技術(shù)的概述

所謂的接地就是利用金屬作為導(dǎo)體將電氣設(shè)備的某一部分與大地進(jìn)行連接。其中直接與大地接觸的埋入大地的部分稱(chēng)為接地體。接地體可以分為自然接地體和人工接地體兩類(lèi)。接地線是將電氣設(shè)備和接地體連接的金屬導(dǎo)線。接地裝置的作用是限制接地設(shè)備的電位為零電位或者通過(guò)引下線將引下的雷電流迅速流散到大地土壤中去。

2、電氣接地的原理研究

化工廠的電氣接地技術(shù)一直是化工廠防火防爆的重要措施，所以它在化工廠中得到了非常廣泛的應(yīng)用，它也是化工廠正常生產(chǎn)的重要保障，因此本文詳細(xì)的探討了化工廠車(chē)間的電氣接地技術(shù)，目的就是最大限度的預(yù)防化工生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生不可預(yù)測(cè)的事故，做到生產(chǎn)安全有序的進(jìn)行，保證化工廠廣大員工最基本的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。

在化工廠中，電氣接地具有多種的類(lèi)型，主要包括以下幾個(gè)方面。首先是為了安全的因素而進(jìn)行的保護(hù)接地。其次是為了防止發(fā)生靜電而進(jìn)行的靜電接地。第三個(gè)方面是電子設(shè)備的接地。

接地是一種為方便電流流入大地而提供的低電阻或是低阻抗途徑。它的實(shí)際意義就是在線路或者是電氣設(shè)備發(fā)生某些接地故障的時(shí)候?yàn)楣收想娏髁骰仉娫刺峁┑囊粭l低電阻或是低阻抗路徑。所以，總的來(lái)講，接地就是將電氣系統(tǒng)、電路及設(shè)備等與大地進(jìn)行很好的互相連接，或者是和范圍廣泛且能用來(lái)代替大地的具有同等效果的金屬導(dǎo)體連接，以便于傳導(dǎo)電流在大地或具有同等效果的金屬導(dǎo)體之間互相來(lái)往。電氣接地技術(shù)最主要的作用就是使得輸電線路與變配電設(shè)備以及用電設(shè)備絕緣不會(huì)遭到一定的損壞，全力保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，防止和避免出現(xiàn)人身觸電傷亡的現(xiàn)象，預(yù)防發(fā)生不確定的火災(zāi)事故、防止靜電放電產(chǎn)生的一系列危害，防止和避免設(shè)備受到雷擊的損壞等等。而接地的作用主要是利用接地極把故障電流或雷電流以最快的速度導(dǎo)入到大地當(dāng)中，保護(hù)人身安全和電氣設(shè)備安全的目的。

3、電氣接地的分類(lèi)和作用

應(yīng)用電氣接地技術(shù)可以使設(shè)備的運(yùn)行工作安全正常，可以很好的保障建筑物和設(shè)備以及人的安全。一般來(lái)講，接地的種類(lèi)有以下八種。

3.1系統(tǒng)接地。系統(tǒng)接地又稱(chēng)為工作接地，這種技術(shù)一般多應(yīng)用于三相交流電力系統(tǒng)，可以最大限度的防止高壓竄入低壓。由于與大地進(jìn)行連接的是變壓器低壓中性點(diǎn)，所以可以降低低壓接電的觸電危險(xiǎn)。

3.2 防雷接地。各類(lèi)電氣設(shè)備和建筑物最常受的自然災(zāi)害是雷擊。因此現(xiàn)代防雷接地技術(shù)通常將接閃器、接閃引下線、接地裝置組成外部防雷裝置，將防雷等電位連接與外部防雷裝置的間隔距離組成的內(nèi)部防雷裝置與大地可靠連接，以防止雷擊帶來(lái)的意外損失。

3.3 保護(hù)接地。保護(hù)接地是防止接地或?qū)w由于常年失修等原因造成導(dǎo)體本身帶電而產(chǎn)生的接地方式，如一些電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬支架、接地線的金屬管、電纜外部的金屬保護(hù)等。保護(hù)接地一般應(yīng)用于低壓系統(tǒng)中，可以避免這些不帶電金屬外殼、管線等產(chǎn)生對(duì)地電壓，從而危及人身安全和電氣設(shè)備、建筑等安全，其保護(hù)接地電阻應(yīng)小于4 。

3.4 屏蔽接地。屏蔽接地一般應(yīng)用于高層建筑豎井內(nèi)，將其混凝土壁內(nèi)的鋼筋接地，可以減少垂直管道內(nèi)受雷電流影響出現(xiàn)的感應(yīng)電勢(shì)。屏蔽接地技術(shù)有2個(gè)重要的作用：一是通過(guò)將線路的濾波器、變壓器的靜電屏蔽層、電纜單位金屬屏蔽等進(jìn)行的接地，避免電子設(shè)備的高頻能力外泄；二是可以通過(guò)屏蔽外來(lái)電磁波，防止其干擾和侵入降低電子設(shè)備的通信質(zhì)量或造成誤動(dòng)作。

3.5等電位接地。等電位接地主要應(yīng)用于高層建筑、醫(yī)院的檢查室、治療室、手術(shù)室和病房中。在這些地方的金屬部分，如高層建筑的鋼筋網(wǎng)、大型金屬設(shè)備，醫(yī)院中的病床、手術(shù)器械等包含金屬的部分可能存在危險(xiǎn)的電位差。等電位接地就是將這種潛在的危險(xiǎn)金屬部分與大地連接，避免雷電電流影響，出現(xiàn)電位差對(duì)建筑物和人體造成傷害。

3.6 防靜電接地。目前由于靜電造成的電子設(shè)備發(fā)生故障的事件頻繁發(fā)生，為了避免靜電事故，需要采用防靜電接地將含靜電的物體與大地連接。

3.7 重復(fù)接地。重復(fù)接地是將三相四線制的零線（或中性點(diǎn)）一處或多處通過(guò)接地裝置（接地線和接地體）與大地再次進(jìn)行連接。

3.8電子設(shè)備的接地?；S中的電子設(shè)備的接地主要是為了保證和提高電子設(shè)備工作的準(zhǔn)確性，以便于化工廠更好的進(jìn)行工作運(yùn)行。化工廠內(nèi)的高頻電壓本身并不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，而且即使化工廠內(nèi)的電子設(shè)備的外殼沒(méi)有進(jìn)行接地，而與大地保持絕緣狀態(tài)的時(shí)候，電子設(shè)備的外殼與大地形成電容，伴隨著頻率不斷的增高，而形成的電容電抗值將會(huì)相對(duì)的減少，當(dāng)頻率的數(shù)值到達(dá)一定的程度時(shí)，就相當(dāng)于是在進(jìn)行接地。

二、對(duì)于化工廠電氣接地技術(shù)應(yīng)用的探討

1、化工廠接地的因素

化工廠內(nèi)存有很多易燃液體、氣體的設(shè)備、儲(chǔ)氣罐、干燥器、過(guò)濾器等等加工存儲(chǔ)物品和設(shè)備，很容易引起危險(xiǎn)事故，一旦發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故，將會(huì)使化工廠內(nèi)的電子設(shè)備和人身安全受到嚴(yán)重的影響和危害，必須要采取相對(duì)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)接地措施，以控制事故的發(fā)生及危害，避免造成化工廠的生產(chǎn)損失及人身危害。化工廠內(nèi)的所有易燃性的液體、氣體的設(shè)備、干燥器、儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器等都一定要進(jìn)行可靠的接地保護(hù)措施?；S內(nèi)的所有可能會(huì)產(chǎn)生靜電的例如空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)裝置、空氣管道，特別是局部排風(fēng)的空氣管道等等部位，都一定都要連接成一個(gè)連續(xù)的電氣通路，并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的可靠性接地保護(hù)。

2、化工廠防直擊雷技術(shù)措施

一般情況下的化工廠內(nèi)的車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)都是單層框架結(jié)構(gòu)的金屬屋面廠房，較為適宜選用接閃帶沿屋檐敷設(shè)，還應(yīng)在廠房的各檐角安裝上接閃桿以防止和避免雷擊引發(fā)事故。因?yàn)榛S車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)內(nèi)有許多易燃物品，因而金屬屋面的厚度不能小于4mm，且不可以有絕緣被覆層。在屋面接閃器的保護(hù)范圍之外的非金屬物體要根據(jù)相應(yīng)的實(shí)際情況裝設(shè)上接閃器，還要與屋面接閃裝置進(jìn)行良好的互相連接。每根引下線的沖擊接地電阻都一定要小于等于10Ω，防直擊雷接地適合與防雷電感應(yīng)接地及化工廠電氣設(shè)備接地共用接地裝置。

3、化工廠防靜電接地措施

靜電在化工廠內(nèi)的生產(chǎn)過(guò)程中具有多種多樣的危害。靜電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備、工藝過(guò)程、產(chǎn)品等發(fā)生故障，靜電產(chǎn)生的高電壓會(huì)引起人身觸電，靜電嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起放電火花，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)甚至造成爆炸事故。對(duì)所有會(huì)產(chǎn)生靜電的設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行可靠接地，化工廠內(nèi)的防靜電接地措施為：進(jìn)行靜電接地，固定設(shè)備與接地線或連接線采用螺栓連接以固定設(shè)備外殼；當(dāng)設(shè)備較大時(shí)，其接地點(diǎn)至少應(yīng)是兩處，接地點(diǎn)應(yīng)沿設(shè)備外圍均勻布置；皮帶傳動(dòng)的機(jī)組及其防護(hù)罩，都要進(jìn)行接地；儲(chǔ)藏、生產(chǎn)化工產(chǎn)品的房間及場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置防靜電端子板，所有設(shè)備的外殼及防靜電地板均應(yīng)與其連接；應(yīng)在干燥季節(jié)的儲(chǔ)藏、生產(chǎn)化工產(chǎn)品的房間設(shè)置加濕裝置，以保證場(chǎng)所的空氣濕潤(rùn)。應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行靜電接地的物體類(lèi)型而采取不同的靜電接地方式，可以采用金屬導(dǎo)體直接進(jìn)行靜電接地，人體和移動(dòng)式設(shè)備需要采用非金屬導(dǎo)電材料或靜電材料以及防靜電制品進(jìn)行間接靜電接地；靜電非導(dǎo)體除應(yīng)間接靜電接地外，尚應(yīng)配合其它的防靜電措施。

防爆靜電接地報(bào)警器主要作為靜電接地監(jiān)測(cè)保護(hù)，主要用于石油化工、有機(jī)化工、加油站、油庫(kù)付貨臺(tái)、鐵路油槽車(chē)及液化氣裝卸站等易燃易爆場(chǎng)所。防爆靜電接地報(bào)警器可以將化工廠易燃易爆化工原料及產(chǎn)品儲(chǔ)罐或付油作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入大地，連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，確保生產(chǎn)和作業(yè)的安全。

三、接地電阻的計(jì)算及降低接地電阻的方法研究

1、接地電阻的計(jì)算

由于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中絕大部分是工頻交流電，當(dāng)大地中為工頻電流流散時(shí)，在計(jì)算接地體附近的電流時(shí)，由于感應(yīng)電勢(shì)引起的電壓降與電阻壓降比較起來(lái)，可以忽略不計(jì)，故接地阻抗可視為以純電阻，工頻電流的接地計(jì)算可以用直流的接地計(jì)算來(lái)代替。根據(jù)靜電比擬法，直流電場(chǎng)的接地計(jì)算可以通過(guò)相應(yīng)條件下靜電場(chǎng)的電容計(jì)算來(lái)得到。

由高斯定理，穿過(guò)任一閉合表面的電位移矢量等于包圍在此表面所包圍的空間內(nèi)的電荷，即：

又，歐姆定律的微分形式為：

由電阻和電容的定義知：

由1至4式可得：

當(dāng)?shù)仉娮韪飨蛲詴r(shí)，5式可簡(jiǎn)化為：

可見(jiàn)，接地體的接地電阻和它的電容成反比和土壤的電阻率、介電系數(shù)成正比。ρ和ε決定于接地極附近土壤的電學(xué)性質(zhì)。這種傳導(dǎo)電流和位移電流在地中分布的相似性，可以使接地電阻的計(jì)算大大簡(jiǎn)化。

2、降低接地電阻的方法

在裝設(shè)保護(hù)性接地是，通暢我們希望接地電阻值越小越好。由6式可得出一個(gè)極為重要的概念：增大接地網(wǎng)的面積主要是增大接地體的電容量。利用電容的概念，還可以方便地說(shuō)增加接地網(wǎng)的埋藏深度，對(duì)減少接地電阻的作用不大。我們知道，電容器可儲(chǔ)存電場(chǎng)能量，它所儲(chǔ)存的能量，并不在極板上，而是儲(chǔ)存在整個(gè)電介質(zhì)中，即整個(gè)電場(chǎng)中。電介質(zhì)的能量密度，即與介電系數(shù)有關(guān)，又和電場(chǎng)的分布有關(guān)。因此，比起接地網(wǎng)面積小的多的有限深度，并不能使接地電阻增大多少，故對(duì)接地電阻減小的作用也不大。

在實(shí)際工作中，接地極往往不是孤立的。電流通過(guò)接地體向大地流散時(shí)，還會(huì)受到其他接地體散流的影響，這種通常稱(chēng)為電流的屏蔽作用，可以用接地體之間的餓互電阻來(lái)表示。一個(gè)接地體散流時(shí)，若有另一個(gè)此時(shí)不散流的接地體，處在前者的電流場(chǎng)中，則后者具有某一電位，此電位與前一接地體的電流之比值，稱(chēng)為二接地體的互電阻。不難想象，接地電阻中，還應(yīng)包括接地體與大地之間的接觸電阻。

降低接地電阻的方法主要有：1.降低地電阻，即增加接地極（網(wǎng)）的面積、深度和土壤的電導(dǎo)率（如在接地體周?chē)》秶鷥?nèi)使用降阻劑等）從而降低土壤的電阻率ρ使接地電阻大大減小。2.盡可能使接地線截面增大長(zhǎng)度縮短從而降低接地線電阻。3.增大各連接處的接觸面積且連接要緊密、牢靠以降低接觸電阻。

四、化工廠電氣接地系統(tǒng)還需注意的問(wèn)題

目前，石化企業(yè)大量使用電力電纜，導(dǎo)致系統(tǒng)電容電流較大。若采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，則單相接地為非金屬性時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的容性電流會(huì)形成不穩(wěn)定的電弧，產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓，一般弧光接地過(guò)電壓約為3.5倍的相電壓。石化企業(yè)由于易燃易爆和可靠供電要求高，因此不應(yīng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地可降低單相接地時(shí)故障點(diǎn)的殘流，有利于接地電弧的熄滅，能避免長(zhǎng)時(shí)間的諧波分量無(wú)法抵消，因而不能完全限制弧光的產(chǎn)生。大型石化企業(yè)若采用很長(zhǎng)的電力電纜，則計(jì)算出的消弧線圈容量很大，在選型上有難度?？紤]到消弧線圈接地系統(tǒng)仍存在弧光接地的可能，而接地選線不理想也會(huì)對(duì)供電連續(xù)性有一定影響，因此不推薦石化企業(yè)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)以上對(duì)于化工廠電氣接地技術(shù)應(yīng)用的探討我們可以發(fā)現(xiàn)，電氣接地措施包含的原理和因素是多種多樣的。因此，作為化工電氣行業(yè)一員的我們，一定要努力學(xué)習(xí)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)，只有這樣，才能在實(shí)際的工作當(dāng)中，將理論和實(shí)際相結(jié)合，預(yù)防化工廠的電氣事故的發(fā)生，消除電氣安全事故的隱患，防患于未然。只有這樣，才能最大限度的保證車(chē)間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證員工工作環(huán)境的安全。

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