淺談電氣設(shè)備的接地

淺談電氣設(shè)備的接地[B]一、概述[/B]電氣設(shè)備的某個(gè)部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體：聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線；接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行可靠接地。[B]二、接地的分類[/B]按接地的作用分有保護(hù)接地和工作接地兩種。（1）為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護(hù)接地。當(dāng)人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時(shí)，由于接地體的接觸電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進(jìn)入大地，只有很小部分流過人體，不致對人的生命造成危害。（2）為了保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠的工作而進(jìn)行的接地稱為工作接地，如中性點(diǎn)直接接地和間接接地以及零線的重復(fù)接地、防雷接地等都是工作接地。[B]三、接地電阻[/B]應(yīng)接地的電氣設(shè)備通過接地裝置和大地之間的電阻稱為接地電阻，它包含五個(gè)部分：（1）電氣設(shè)備和接地線的接觸電阻。（2）接地線本身的電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地體和大地的接觸電阻。（5）大地的電阻。不同的電氣設(shè)備對接地電阻有不同的要求：（1）大接地短路電流系統(tǒng)R≤0.5歐（2）容量在100kVA以上的變壓器或發(fā)電機(jī)R≤4歐（3）閥型避雷器R≤5歐（4）獨(dú)立避雷針、小接地電流系統(tǒng)、容量在100kVA及以下的變壓器或發(fā)電機(jī)、高低壓設(shè)備共用的接地均R≤10歐（5）低壓線路金屬桿、水泥桿及煙囪的接地R≤30歐[B]四、裝設(shè)接地裝置的要求[/B]（1）接地線一般用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。（2）接地體用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為50mm，管壁厚不小于3.5mm，長度2～3m。角鋼以50mm×50mm×5mm為宜。（3）接地體的頂端距地面0.5～0.8m，以避開凍土層，鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電阻率而定，一般不少于兩根，每根的間距為3～5m（4）接地體距建筑物的距離在1.5m以上，與獨(dú)立的避雷針接地體的距離大于3m。（5）接地線與接地體的聯(lián)接應(yīng)使用搭接焊。[B]五、降低土壤電阻率的方法[/B]在接地裝置安裝前應(yīng)了解接地體周圍土壤的電阻率，如過高則采取必要措施，確保接地電阻值合格。（1）改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)在接地體周圍的土壤2～3m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5～1/10。（2）用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實(shí)。木炭和細(xì)摻勻?yàn)橐粚?，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3～1/5。但食鹽日久會(huì)隨流水流失，一般超過兩年就要補(bǔ)充一次。（3）用長效化學(xué)降阻劑用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。電氣設(shè)備的接地電阻應(yīng)在每年的春、秋兩季雨水較少時(shí)各測試一次，確保接地合格。一般采用專門儀表（如ZC-8接地電阻測試儀）測試，也可采用電流表-電壓表法測試。另外檢查的內(nèi)容有：（1）聯(lián)接螺栓是否松動(dòng)、銹蝕。（2）地面以下的接地線、接地體的腐蝕情況，是否脫焊。（3）地面的接地線有無損傷、斷裂、腐蝕等。建筑電氣接地2010-02-2119:30低壓配電系統(tǒng)按保護(hù)接地的形式不同可分為：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。其中IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的保護(hù)線直接接地(過去稱為保護(hù)接地)；TN系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線與電源中性點(diǎn)直接電氣連接(過去稱為接零保護(hù))。國際電工委員會(huì)(IEC)對系統(tǒng)接地的文字符號(hào)的意義規(guī)定如下：第一個(gè)字母表示電力系統(tǒng)的對地關(guān)系：T--一點(diǎn)直接接地；I--所有帶電部分與地絕緣，或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。第二個(gè)字母表示裝置的外露可導(dǎo)電部分的對地關(guān)系：T--外露可導(dǎo)電部分對地直接電氣連接，與電力系統(tǒng)的任何接地點(diǎn)無關(guān)；N--外露可導(dǎo)電部分與電力系統(tǒng)的接地點(diǎn)直接電氣連接(在交流系統(tǒng)中，接地點(diǎn)通常就是中性點(diǎn))。后面還有字母時(shí)，這些字母表示中性線與保護(hù)線的組合：S--中性線和保護(hù)線是分開的；O--中性線和保護(hù)線是合一的。IT系統(tǒng)：(經(jīng)電阻接地)IT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)是對地絕緣的或經(jīng)高阻抗接地，而用電設(shè)備的金屬外殼直接接地。即：過去稱三相三線制供電系統(tǒng)的保護(hù)接地。其工作原理是：若設(shè)備外殼沒有接地，在發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，設(shè)備外殼帶上了相電壓，若此時(shí)人觸摸外殼，就會(huì)有相當(dāng)危險(xiǎn)的電流流經(jīng)人身與電網(wǎng)和大地之間的分布電容所構(gòu)成的回路。而設(shè)備的金屬外殼有了保護(hù)接地后，由于人體電阻遠(yuǎn)比接地裝置的接地電阻大，在發(fā)生單相碰殼時(shí)，大部分的接地電流被接地裝置分流，流經(jīng)人體的電流很小，從而對人身安全起了保護(hù)作用。IT系統(tǒng)適用于環(huán)境條件不良，易發(fā)生單相接地故障的場所，以及易燃、易爆的場所。TT系統(tǒng)：(直接接地)TT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地；用電設(shè)備的金屬外殼亦直接接地，且與電源中性點(diǎn)的接地?zé)o關(guān)。即：過去稱三相四線制供電系統(tǒng)中的保護(hù)接地。其工作原理是：當(dāng)發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，接地電流經(jīng)保護(hù)接地裝置和電源的工作接地裝置所構(gòu)成的回路流過。此時(shí)如有人觸帶電的外殼，則由于保護(hù)接地裝置的電阻小于人體的電阻，大部分的接地電流被接地裝置分流，從而對人身起保護(hù)作用。TT系統(tǒng)在確保安全用電方面還存在有不足之處，主要表現(xiàn)在：①當(dāng)設(shè)備發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，接地電流并不很大，往往不能使保護(hù)裝置動(dòng)作，這將導(dǎo)致線路長期帶故障運(yùn)行。②當(dāng)TT系統(tǒng)中的用電設(shè)備只是由于絕緣不良引起漏電時(shí)，因漏電電流往往不大(僅為毫安級)，不可能使線路的保護(hù)裝置動(dòng)作，這也導(dǎo)致漏電設(shè)備的外殼長期帶電，增加了人身觸電的危險(xiǎn)。因此，TT系統(tǒng)必須加裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，方能成為較完善的保護(hù)系統(tǒng)。目前，TT系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民區(qū)、工業(yè)企業(yè)和由公用變壓器供電的民用建筑中。TN系統(tǒng)：在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接接地的380/220V三相四線低壓電網(wǎng)中，將正常運(yùn)行時(shí)不帶電的用電設(shè)備的金屬外殼經(jīng)公共的保護(hù)線與電源的中性點(diǎn)直接電氣連接。即：過去稱三相四線制供電系統(tǒng)中的保護(hù)接零。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，故障電流經(jīng)設(shè)備的金屬外殼形成相線對保護(hù)線的單相短路。這將產(chǎn)生較大的短路電流，令線路上的保護(hù)裝置立即動(dòng)作，將故障部分迅速切除，從而保證人身安全和其他設(shè)備或線路的正常運(yùn)行。TN系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并有中性線引出。按其保護(hù)線形式，TN系統(tǒng)又分為：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)等三種。①TN-C系統(tǒng)(三相四線制)，該系統(tǒng)的中性線(N)和保護(hù)線(PE)是合一的，該線又稱為保護(hù)中性線(PEN)線。它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了一條導(dǎo)線，但在三相負(fù)載不平衡或保護(hù)中性線斷開時(shí)會(huì)使所有用電設(shè)備的金屬外殼都帶上危險(xiǎn)電壓。在一般情況下，如保護(hù)裝置和導(dǎo)線截面選擇適當(dāng)，TN-C系統(tǒng)是能夠滿足要求的(見圖1)。②TN-S系統(tǒng)(三相五線制)，該系統(tǒng)的N線和PE線是分開的。它的優(yōu)點(diǎn)是PE線在正常情況下沒有電流通過，因此不會(huì)對接在PE線上的其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開，N線斷開也不會(huì)影響PE線的保護(hù)作用。但TN-S系統(tǒng)耗用的導(dǎo)電材料較多，投資較大(見圖2)。這種系統(tǒng)多用于對安全可靠性要求較高、設(shè)備對電磁抗干擾要求較嚴(yán)、或環(huán)境條件較差的場所使用。對新建的大型民用建筑、住宅小區(qū)，特別推薦使用TN-S系統(tǒng)。③TN-C-S系統(tǒng)(三相四線與三相五線混合系統(tǒng))，系統(tǒng)中有一部分中性線和保護(hù)是合一的；而且一部分是分開的。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴(yán)的場所(見圖3)。在TN-C、TN-S和TN-S-C系統(tǒng)中，為確保PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，對PE線和PEN線還必須進(jìn)行必要的重復(fù)接地。PE線PEN線上不允許裝設(shè)熔斷器和開關(guān)。在同一供電系統(tǒng)中，不能同時(shí)采用TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)保護(hù)。低壓配電系統(tǒng)中的接地類型:(1)工作接地：為保證電力設(shè)備達(dá)到正常工作要求的接地，稱為工作接地。中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地，或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地。(2)保護(hù)接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地保護(hù)線分別直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線接地。(3)重復(fù)接地：在中性線直接接地系統(tǒng)中，為確保保護(hù)安全可靠，除在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處進(jìn)行工作接地外，還在保護(hù)線其他地方進(jìn)行必要的接地，稱為重復(fù)接地。(4)保護(hù)接中性線：在380/220V低壓系統(tǒng)中，由于中性點(diǎn)是直接接地的，通常又將電氣設(shè)備的外殼與中性線相連，稱為低壓保護(hù)接中性線。接地裝置和接地電阻(1)接地裝置：接地裝置可使用自然接地體和人工接地體。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先充分利用自然接地體。①自然接地：可充分利用建(構(gòu))筑物的鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造鋼筋、行車的鋼軌等以及敷設(shè)于地下且數(shù)量不少于2根的電纜的金屬外皮等。在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的構(gòu)造鋼筋作為自然接地。它們不但耐用、節(jié)省投資，而用電氣性能良好。②人工接地體：人工接地體有兩種基本型式：垂直接地體和水平接地體。垂直接地體多采用截面為50mm×50mm×5mm，長度為2500mm的角鋼；水平接地體多采用截面為40mm×4mm的扁鋼。(2)接地電阻：請參閱《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)章節(jié)的規(guī)定，低壓中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，100kVA以上變壓器接地電阻值≤4Ω。三相五線制2010-03-1515:34一、概述在三相四線制制供電系統(tǒng)中，把零干線的兩個(gè)作用分開，即一根線做工作零線(N),另外用一根線專做保護(hù)零線(PE),這樣的供電結(jié)線方式稱為三相五線制供電方式。其結(jié)線方式如圖一所示:該結(jié)線的點(diǎn)是:工作零線N與保護(hù)零線PE除在變壓器中性點(diǎn)共同接地外,兩線不再有任何的電氣連接。由于該種結(jié)線能用于單相負(fù)載，沒有中性點(diǎn)引出的三相負(fù)載和有中性點(diǎn)引出的三相負(fù)載,因而得到廣泛的應(yīng)用。在三相負(fù)載不完全平衡的運(yùn)行情況下，工作零線N是有電流通過且是帶電的，而保護(hù)零線PE不帶電，因而該供電方式的接地系統(tǒng)完全具備安全和可靠的基準(zhǔn)電位。二、三相五線制供電的原理眾所周知，在三相四線制供電中由于三相負(fù)載不平衡時(shí)和低壓電網(wǎng)的零線過長且阻抗過大時(shí)，零線將有零序電流通過，過長的低壓電網(wǎng)，由于環(huán)境惡化，導(dǎo)線老化、受潮等因素，導(dǎo)線的漏電電流通過零線形成閉合回路，致使零線也帶一定的電位，這對安全運(yùn)行十分不利。在零干線斷線的特殊情況下,斷線以后的單相設(shè)備和所有保護(hù)接零的設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)的電壓，這是不允許的。如采用三相五線制供電方式，用電設(shè)備上所連接的工作零線N和保護(hù)零線PE是分別敷設(shè)的，工作零線上的電位不能傳遞到用電設(shè)備的外殼上，這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險(xiǎn)電壓,使用電設(shè)備外殼上電位始終處在“地”電位，從而消除了設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓的隱患。三、對三相五線制敷設(shè)的要求(1)在用絕緣導(dǎo)線布線時(shí)，保護(hù)零線應(yīng)用黃綠雙色線，工作零線一般用黑色線。沿墻垂直布線時(shí)，保護(hù)零線設(shè)在最下端，水平布線時(shí)，保護(hù)零線在靠墻端。(2)在電力變壓器處，工作零線從變壓器中性瓷套管上引出，保護(hù)零線從接地體的引出線引出。(3)重復(fù)接地按要求一律接在保護(hù)零線上，禁止在工作零線上重復(fù)接地。(4)采用低壓電纜供電時(shí)應(yīng)選用五芯低壓電力電纜。(5)在終端用電處(如閘板、插座、墻上配電盤等)工作零線和保護(hù)零線一定分別與零干線相連接。(6)對老企業(yè)的改造應(yīng)逐步實(shí)行保護(hù)零線和工作零線分開的辦法。例如在車間入戶時(shí)零干線做重復(fù)接地，重復(fù)接地以后工作零線單獨(dú)敷設(shè)，保護(hù)零線由此重復(fù)接地體引出；使用四極漏電保護(hù)斷路器的，在斷路器前是三相四線制，在斷路器后改為三相五線制;在架空線路供電又實(shí)