接地體電阻的影響因素

接地電阻的影響因素從接地電阻的定義中可以了解接地電阻包括接地體的對(duì)地電阻和接地線電阻兩部分，而接地線電阻在正常條件下可以容易地保持在非常低的數(shù)值，相對(duì)于整體接地電阻可以忽略，接地體的對(duì)地電阻決定了整體接地電阻。而接地體的對(duì)地電阻主要影響因素包括：2.3.1.1接地體的幾何形狀和埋設(shè)方式：接地體的幾何形狀決定了接地體本身的電阻和接地體與周邊填充土壤的接觸面積，接地體本身的電阻一般可以忽略不計(jì)，但它和周邊填充土壤的接觸面積卻決定了泄流能力，當(dāng)填充土壤的電阻率一定時(shí)，泄流能力與接觸面積成正比，接地電阻隨接觸面積的增加而降低。另一方面，接地體的埋設(shè)方式也對(duì)接地電阻有顯著的影響，以棒形獨(dú)立接地體為例，垂直埋設(shè)時(shí)的接地電阻遠(yuǎn)低于水平埋設(shè)時(shí)。接地體埋設(shè)得越深，接地電阻越小，甚至有人據(jù)此提出接地體深潛工藝以實(shí)現(xiàn)低阻抗接地。接地電阻隨接地體埋設(shè)深度的增加而降低這一現(xiàn)象既是電流在大地中傳導(dǎo)特性的的體現(xiàn)，又是由土壤電阻率隨深度增加而降低這一普遍規(guī)律所決定的。綜上所述，接地體的幾何形狀和埋設(shè)方式在一定程度上影響了接地電阻2.3.1.2土壤電阻率：土壤電阻率是影響接地電阻的最決定性因素，因?yàn)榻拥伢w的對(duì)地電阻是由接地體周邊土壤至無窮遠(yuǎn)處這一廣義導(dǎo)體的電阻決定的。這一導(dǎo)體的電阻率決定了其電阻值。以獨(dú)立的垂直接地體為例，絕大部分電阻都分布在直接圍繞垂直接地體的殼層上。90%的接地電阻一般都在垂直接地體周圍的范圍內(nèi)。因此，接地體附近土壤電阻率越高，接地電阻越大。實(shí)際工程中，最終影響接地電阻能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的決定因素也往往是土壤電阻率。即使是一個(gè)固定位置的土壤電阻率也不是恒定的，它要受到土壤濕度和溫度的影響，一般隨濕度和溫度的升高而降低，此外，土壤中導(dǎo)電離子的含量等因素也影響著土壤電阻率。有關(guān)土壤電阻率的更詳細(xì)的工程資料將在下一部分給出。2.3.1.3接地體和填充土壤的接觸緊密度：接地體與填充土壤的接觸緊密程度決定了接地體和土壤間的接觸電阻，在有些條件下接觸電阻對(duì)整體接地電阻有不容忽視的影響低壓電氣設(shè)備接地方式第一節(jié)低壓接地方式的概念一、接地方式的提出為了確保低壓配電系統(tǒng)及電氣設(shè)備、用電器具的安全使用，必須采取適當(dāng)措施，防止使用人員發(fā)生電擊危險(xiǎn)及電氣設(shè)備、用電器具燒毀。接地是常用的一種方法，因?yàn)榇蟮厥强蓪?dǎo)電的地層，其任何一點(diǎn)的電位通常取零，即零電位（當(dāng)單相接地時(shí)，離接地點(diǎn)20m及以外視為零電位）。對(duì)電氣設(shè)備、用電器具而言，如果將其金屬外殼與大地連接，這時(shí)金屬外殼就接近零電位。即使在故障情況下，如發(fā)生電氣設(shè)備因絕緣破壞造成碰殼短路，由于金屬外殼已與大地作良好的電氣連接，則金屬外殼與大地的電位差變低，若人與之接觸，通過人體的電流就也小，提高了間接觸電的安全性。對(duì)低壓配電系統(tǒng)而言，較多將配變中性點(diǎn)接地（稱為工作接地）。從電氣安全角度來看，在一定的條件下，可與電氣設(shè)備的接地共同作用。當(dāng)接地故障時(shí)，產(chǎn)生的電流可使配電系統(tǒng)中的保護(hù)設(shè)備在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，切斷電源，用以保證安全。由于電氣設(shè)備及用電器具的金屬外殼可以直接接地，也可以通過導(dǎo)體接到配電系統(tǒng)已接地的中性點(diǎn)上，配電系統(tǒng)可以直接接地或不接地或通過阻抗接地，這幾種接地組合即稱為低壓配電系統(tǒng)接地方式。二、接地方式的基本組成接地方式的組成部分可分為電氣設(shè)備和配電系統(tǒng)兩部分。1．電氣設(shè)備的接地部分（1） 接地體：與大地緊密接觸并與大地形成電氣連接的一個(gè)或一組導(dǎo)體。（2） 外露可導(dǎo)電部分：電氣設(shè)備能觸及的可導(dǎo)電部分。正常時(shí)不帶電，故障時(shí)可能帶電，通常為電氣設(shè)備的金屬外殼。（3） 主接地端子板：一個(gè)建筑物或部分建筑物內(nèi)各種接地（如工作接地、保護(hù)接地）的端子和等電位連接線的端子的組合。如成排排列，則稱為主接地端子排。（4） 保護(hù)線（PE）:將上述外露可導(dǎo)電部分，主接地端子板、接地體以及電源接地點(diǎn)（或人工接地點(diǎn)）任何部分作電氣連接的導(dǎo)體。對(duì)于連接多個(gè)外露可導(dǎo)電部分的導(dǎo)體稱為保護(hù)干線。（5） 接地線:將主接地端子板或?qū)⑼饴犊蓪?dǎo)電部分直接接到接地體的保護(hù)線。對(duì)于連接多個(gè)接地端子板的接地線稱為接地干線。（6） 等電位連接:指各外露可導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分的電位實(shí)質(zhì)上相等的電氣連接。2．配電系統(tǒng)的接地部分（1）相線（L）。輸送電能的導(dǎo)體，正常情況下不接地。（2）中性線（N）。與系統(tǒng)中性點(diǎn)相連，并能起輸送電能作用的導(dǎo)體。（3）保護(hù)中性線（PEN）。兼有保護(hù)線和中性線作用的導(dǎo)體。（4）電源接地點(diǎn)。將電源可以接地的一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）進(jìn)行接地。三、接地方式的分類我國(guó)配電系統(tǒng)的接地方式已使用IEC規(guī)定，其分類仍然是以配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地組合來分，一般分為TN、TT、IT系統(tǒng)等。上述字母表示的含義：第一個(gè)字母表示電源接地點(diǎn)對(duì)地的關(guān)系。其中T表示直接接地；I表示不接地或通過阻抗接地。第二個(gè)字母表示電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與地關(guān)系。其中T表示與電源接地點(diǎn)無連接的單獨(dú)直接接地；N表示直接與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)或與該點(diǎn)引出的導(dǎo)體連接。根據(jù)中性線與保護(hù)線是否合并的情況，TN系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S及TN-C-S系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)：保護(hù)線與中性線合并為PEN線。TN-S系統(tǒng)：保護(hù)線與中性線分開。TN-C-S系統(tǒng)：在靠近電源側(cè)一段的保護(hù)線和中性線合并為PEN線，從某點(diǎn)以后分為保護(hù)線和中性線。第二節(jié)各種接地方式的應(yīng)用范圍在低壓配電系統(tǒng)中，常將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接地，進(jìn)行間接觸電的防護(hù)。一、TN系統(tǒng)在TN系統(tǒng)中，所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接到保護(hù)線上，并與電源的接地點(diǎn)相連，這個(gè)接地點(diǎn)通常是配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)。TN系統(tǒng)，稱作保護(hù)接零。當(dāng)故障使電氣設(shè)備金屬外殼帶時(shí)，形成相線和零線短路，回路電阻小，電流大，能使熔絲迅速熔斷或保護(hù)裝置動(dòng)作切斷電源。TN一C系統(tǒng)該系統(tǒng)中保護(hù)線與中性線合并為PEN線，具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障電流大，可使電流保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷電源。該系統(tǒng)對(duì)于單相負(fù)荷及三相不平衡負(fù)荷的線路，PEN線總有電流流過，其產(chǎn)生的壓降，將會(huì)呈現(xiàn)在電氣設(shè)備的金屬外殼上，對(duì)敏感性電子設(shè)備不利。此外，PEN線上微弱的電流在危險(xiǎn)的環(huán)境中可能引起爆炸。所以有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境不能使用TN-C系統(tǒng)，。TN-S系統(tǒng)該系統(tǒng)中保護(hù)線和中性線分開，系統(tǒng)造價(jià)略貴。除具有TN-C系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，由于正常時(shí)PE線不通過負(fù)荷電流，故與PE線相連的電氣設(shè)備金屬外殼在正常運(yùn)行時(shí)不帶電，所以適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備的供電，也可用于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中。在民用建筑內(nèi)部、家用電器等都有單獨(dú)接地觸點(diǎn)的插頭。采用TN-S供電既方便又安全。3.TN--C一S系統(tǒng)該系統(tǒng)PEN線自A點(diǎn)起分開為保護(hù)線（PE）和中性線（N）。分開以后N線應(yīng)對(duì)地絕緣。為防止PE線與N線混淆，應(yīng)分別給PE線和PEN線涂上黃綠相間的色標(biāo)，N線涂以淺藍(lán)色色標(biāo)。此外，自分開后，PE線不能再與N線再合并。TN－C-S系統(tǒng)是一個(gè)廣泛采用的配電系統(tǒng)，無論在工礦企業(yè)還是在民用建筑中，其線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又能保證一定安全水平。二、 T一T系統(tǒng)在T-T系統(tǒng)中，其配電系統(tǒng)部分有一個(gè)直接接地點(diǎn)，一般是變壓器中性點(diǎn)。其電氣設(shè)備的金屬外殼用單獨(dú)的接地捧接地，與電源在接地上無電氣聯(lián)系，稱為保護(hù)接地，適用于對(duì)電位敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和精密電子設(shè)備的供電。三、 IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分可直接接地或通過保護(hù)線接到電源的接地體上，這也是保護(hù)接地。由于該系統(tǒng)出現(xiàn)第一次故障時(shí)故障電流小，電氣設(shè)備金屬外殼不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，使電氣設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，并可通過報(bào)警裝置及檢查消除故障。四、 保護(hù)接地范圍無論何種配電系統(tǒng)接地方式，下列電氣設(shè)備和用電器具的外露可導(dǎo)電部分均應(yīng)通過保護(hù)線（PE）接地（如TT、IT系統(tǒng)）或接到中性線上（TN系統(tǒng)）。（1） 變壓器、電動(dòng)機(jī)、電器、手握式及移動(dòng)式電器。（2） 電力設(shè)備的傳動(dòng)裝置。（3） 配電裝置的金屬構(gòu)架、配電柜及保護(hù)控制屏的框架。（4） 配電線的金屬保護(hù)管、開關(guān)金屬接線盒等。第三節(jié)接地體的接地電阻一、概念接地體：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體。當(dāng)作接地體用的直接與大地接觸的金屬構(gòu)件、金屬管、鋼筋混凝土建筑物的基礎(chǔ)、金屬管道等設(shè)備稱為自然接地體。接地電阻：接地體或自然接地體的對(duì)地電阻和接地引線電阻的總和稱為接地體的接地電阻。二、接地體一般情況下，當(dāng)能確保接地的連續(xù)可靠前提下，且接地電阻符合要求時(shí)，應(yīng)充分利用自然接地體。變配電所的接地裝置，除了利用自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體。在利用自然接地體時(shí)，應(yīng)注意接地體的可靠性，并注意某些自然接地體的變化（如自來水系統(tǒng)）使接地體可靠性受到影響。但是，可燃液體或氣體、供暖系統(tǒng)等管道禁止作接地體。人工接地體可采用水平敷設(shè)的圓鋼、扁鋼，垂直敷設(shè)的角鋼、鋼管、圓鋼，也可采用金屬接地板。接地體應(yīng)作鍍鋅等防腐處理。三、接地電阻配電系統(tǒng)電源中性點(diǎn)接地電阻一般應(yīng)小于4W,但當(dāng)配電變壓器容量不大于10OkV?A時(shí)，接地電阻可不大于10W。對(duì)于TN-C系統(tǒng),保護(hù)中性線的重復(fù)接地電阻不大于10W。當(dāng)變壓器容量不大于100kV?A時(shí)，重復(fù)接地不少于3處時(shí)，允許接地電阻不大于30W。對(duì)于TT系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備絕緣損壞發(fā)生單相接地時(shí)，其金屬外殼帶有一定電壓，為此系統(tǒng)一般實(shí)施漏電保護(hù)以保證安全。而金屬設(shè)備外殼的接地電阻值，應(yīng)根據(jù)允許的接觸電壓和漏電保護(hù)整定電流來計(jì)算。對(duì)于IT系統(tǒng)，發(fā)生單相故障接地時(shí)，故障電流小，不必因此而停電，但必須裝設(shè)能發(fā)出接地故障音響的報(bào)警裝置。而其受電裝置的金屬外殼的接地電阻，應(yīng)根據(jù)允許的接觸電壓和相線與外露可導(dǎo)電部分之間發(fā)生故障的故障電流來計(jì)算。接地線的選擇在電源設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定了交流設(shè)備的接地線選擇規(guī)范：保護(hù)地線:當(dāng)交流相線線徑S<16mm2時(shí)選用線徑與相線相同;相線線徑16<S<35mm2，保護(hù)地線線徑選用16mm2,相線S>35mm2,選用相線線徑的一半作為保護(hù)地線的線徑。對(duì)于直流設(shè)備，規(guī)范中沒有明確規(guī)定，那如何選擇直流設(shè)備的接地線，能否給個(gè)建議？小于100KVA的用電系統(tǒng)的接地裝置接地電阻R〈=10Q，當(dāng)重復(fù)接地有3處以上時(shí)，R〈30Q。電氣設(shè)備不帶電金屬部分的保護(hù)接地,R〈=4Q；引入線裝有25A以下熔斷器的設(shè)備保護(hù)接地,R〈=10Q。至于接地線的規(guī)格你應(yīng)該很清楚按照如上參數(shù)去選擇了。接地裝置設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題接地裝置設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題發(fā)電廠、變電所電力設(shè)備接地裝置的設(shè)計(jì)遵循的是電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程。隨著電力系統(tǒng)容量的增加，電壓的不斷提高，運(yùn)行實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)問題的認(rèn)為在不斷深化。本文根據(jù)幾年的工作實(shí)踐，談?wù)剬?duì)各個(gè)問題的看法。1、土壤電阻率的取值因地層土壤特性在各層具有不同的特性，電阻率可能沿不同路徑變化。當(dāng)計(jì)算時(shí)選取的土壤電阻率合適（即與實(shí)際情況靠近），計(jì)算結(jié)果才能反映接地網(wǎng)的情況。美國(guó)EBASCO公司做法是取低電阻率的平均值；我國(guó)是用四管法測(cè)量，取10米內(nèi)的土壤電阻率的平均值。實(shí)際工作中對(duì)土壤電阻率的測(cè)量不夠重視，往往是現(xiàn)場(chǎng)觀察一下，直接從規(guī)程附表11中選取一個(gè)參考值進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，有時(shí)進(jìn)行測(cè)量也是測(cè)取場(chǎng)地平整前的表層土壤電阻率，不能反映該地區(qū)的實(shí)際情況。這個(gè)工作是接地裝置的前期工作，必須充分注意做好。2、接地線的熱穩(wěn)定截面積計(jì)算中，短路電流持續(xù)時(shí)間的取值。單相短路電流持續(xù)時(shí)間的取值，直接關(guān)系到最大接觸電壓、跨步電壓的允許值，關(guān)系到接地線截面積的選擇。這個(gè)時(shí)間的取值方法各異：電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，短路的等效持續(xù)時(shí)間按主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間確定，這是考慮到主保護(hù)失靈而又遇到系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最不利的短路點(diǎn)我們位置等各種最不利情況同時(shí)出現(xiàn)的概率不高而確定的；另一種意見是計(jì)入主保護(hù)失靈，加上后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，重合閘斷電時(shí)間。通常在計(jì)算中取1秒。EBASCO公司將接地短路電流持續(xù)時(shí)間取為3秒。我們考慮，應(yīng)按實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況，取主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加后備動(dòng)作時(shí)間及斷路器分閘時(shí)間，再為繼電保護(hù)裝置及斷路器動(dòng)作的可靠性留出一定的裕度。根據(jù)省網(wǎng)的情況：主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.03秒II段主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 0.5+0.03秒0.5+0.5+0.03秒0.5+0.03秒0.05秒(SW4-220)1.67秒固校驗(yàn)接地裝置用的短路等效持續(xù)時(shí)間取2秒為宜。3、對(duì)接地電阻的要求接地規(guī)程第十五條規(guī)定，大接地短路電流系統(tǒng)，接地裝置的接地R<2000/I,限制接地電位不得超過2000伏;當(dāng)計(jì)算用的流徑接地裝置的入地短路電流大于4000安時(shí)，采用R<0.5歐，而沒有對(duì)地電位提出要求。確定0.5歐的接地電阻為標(biāo)準(zhǔn)，并不能保證工程的安全。因?yàn)楸硎窘拥匮b置對(duì)人身和設(shè)備安全與否并不是用接地電阻值這個(gè)單一指標(biāo)來說明，還有接地電位的升高及相應(yīng)的接觸電壓、跨步電壓值。而接地短路電流值又受到短路點(diǎn)位置、系統(tǒng)運(yùn)行情況，保護(hù)的動(dòng)作竅等因素的制約，數(shù)值的變化幅度較大。在單相接地短路電流較小的情況下，即使接地電阻較高仍然是安全的;而單相接地短路電流較大時(shí)，接地電阻值雖然符合規(guī)程的規(guī)定，但安全水平并不一定不夠，若不采取一實(shí)措施來降低接地電阻，就很可能發(fā)生危及人身及設(shè)備安全的事故。限制接到網(wǎng)電位的升高是為了防止對(duì)二次設(shè)備形成反擊。在系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)大，短路電流逐年上升的情況下，限制接地網(wǎng)電位低于2000伏實(shí)際上很難辦到。如某500KV變電所220KV側(cè)單相接地短路電流某年是28.85KA,限制接地網(wǎng)電位小于2000伏，則接地電阻為R<2000/I=2000^8850=0.07歐。要達(dá)到這樣的電阻值是根本辦不到的,同時(shí)也沒有這個(gè)必要。因?yàn)橛绊懽冸娝踩闹饕蛩夭皇堑仉娢坏纳咧?而應(yīng)該是整個(gè)接地網(wǎng)是否能很好保持等電位，在任何地方不出現(xiàn)過高的電位差。所以在變電所接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)上，一個(gè)是降低接地電阻值，另一個(gè)是怎樣做到接地網(wǎng)各處電位均衡。有文章介紹，有地電位是5000?10000伏而安全運(yùn)行的例案。我們實(shí)際工作取多少，還要做更細(xì)致的工作。4、 主變壓器中性點(diǎn)引下線的選擇主變壓器中性點(diǎn)接地線被燒斷的事故，省電網(wǎng)近幾年已發(fā)生多次，這個(gè)問題引起我們的充分重視。中性點(diǎn)接地引下線被燒斷的原因，主要是選擇導(dǎo)線截面時(shí)考慮到中性點(diǎn)處的特點(diǎn)不足，不能滿足熱穩(wěn)定的要求。在主變壓器中性點(diǎn)處，由于單相短路電流的高度集中及繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的差異，往往造成主變壓器中性點(diǎn)處的接地引下線穩(wěn)定截面不夠而被燒斷。我們認(rèn)為，在選擇主變壓器中性點(diǎn)接地引下線時(shí)，校驗(yàn)接地引下線用的短路等效持續(xù)時(shí)間取2秒；主變壓器中性點(diǎn)接地引下線不應(yīng)利用鋼支架、電纜穿管的鋼體等作接地線用（即暗接地引下線），而應(yīng)敷設(shè)獨(dú)立的明接地引下線；主變壓區(qū)域的接地網(wǎng)應(yīng)相應(yīng)加強(qiáng)。鋼質(zhì)接地線的腐蝕問題國(guó)外接地裝置都使用銅材，而且截面積較大。例如某電廠主變壓器區(qū)域（比利時(shí)設(shè)備），在主變壓器周圍是TJ-150裸銅絞線；跨越主變壓器基礎(chǔ)，埋在混凝土中的是TJ-185裸銅絞線。我們?cè)O(shè)計(jì)的升壓站等，全廠接地裝置是鋼材。這就有一個(gè)鋼材被腐蝕而截面積被減少的問題。有兩個(gè)問題需要討論：一是接地裝置的服務(wù)年限；二是腐蝕速度，以及采取的相應(yīng)防腐措施。從廣東省中試所“接地網(wǎng)腐蝕調(diào)查情況”看，運(yùn)行10年及以上的130個(gè)35?220千伏變電所的接地裝置的挖土檢查，有61個(gè)接地網(wǎng)有不同程度的腐蝕，占46.92%.腐蝕速度為0.1?04年。在同一個(gè)變電所接地網(wǎng)內(nèi)，園鋼腐蝕的較扁鋼快3?4倍。接地網(wǎng)的服務(wù)年限如何確定，眾說不一。我們考慮，在設(shè)計(jì)變電所、發(fā)電廠升壓站時(shí)，是根據(jù)5?10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)的。10年以后，電力系統(tǒng)發(fā)展的大了，主要設(shè)備技術(shù)性能不能滿足要求了，就進(jìn)行更新?lián)Q代。接地網(wǎng)設(shè)計(jì)也按同一原則設(shè)計(jì)是比較合理的。在設(shè)計(jì)中要充分重視腐蝕問題。對(duì)當(dāng)?shù)氐母g性質(zhì)