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變電所接地網(wǎng)優(yōu)化與低壓配電系統(tǒng)接地
第一章概述
隨著電力工業(yè)的發(fā)展,變電站一次設(shè)備二次保護對接地裝置的要求在不斷提高。接地裝置是確保電力設(shè)備安全運行及其工作人員人身安全的重要設(shè)備。電力系統(tǒng)中對接地裝置的要求越來越嚴格,變電所接地系統(tǒng)直接關(guān)系到變電所的正常運行,更涉及到人身與設(shè)備的安全。然而由于接地網(wǎng)設(shè)計考慮不全面、施工不精細、測試不準(zhǔn)確等原因,近年來,發(fā)生了多起地網(wǎng)引起的事故,有的不僅燒毀了一次設(shè)備,而且還通過二次控制電纜竄入主控室,造成了事故擴大,故接地網(wǎng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到非常重要的作用。 變電所的接地好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全,因而愈來愈受到人們的重視,因變電所的接地網(wǎng)不但要滿足工頻短路電流的要求,還要滿足雷電沖擊電流的要求,以前由于接地網(wǎng)的缺陷,曾發(fā)生了不少事故,其原因既有地網(wǎng)接地電阻方面問題,又有地網(wǎng)均壓方面的問題。隨著電網(wǎng)的發(fā)展,變電所內(nèi)微機保護綜合自動化裝置的大量應(yīng)用、這些弱電元件對接地網(wǎng)的要求更高,地電位的干擾對監(jiān)控和自動化裝置的影響不得不引起人們的重視,因此,為了保證變電所接地網(wǎng)的可靠性,必須對接地網(wǎng)存在的問題進行改進,并對今后在接地設(shè)計與改造方面應(yīng)該注意的問題進行深入探討。 第二章變電所接地網(wǎng)存在的問題及改造 2.1 變電所接地網(wǎng)存在的問題 2.1.1 接地網(wǎng)均壓問題 1、在接地網(wǎng)設(shè)計時只注意了工頻接地電阻而忽略了地網(wǎng)的均壓和散流問題,所以有些運行多年變電所接地網(wǎng)的均壓不好,特別是橫向電位分布不均,電位梯度較大。 2、對于有些變電所接地設(shè)計,設(shè)備到哪里,水平接地帶立連到哪里,或只用長孔地網(wǎng)而很少用方孔地網(wǎng),再加上敷設(shè)接地網(wǎng)的施工單位存在偷工減料,不按圖施工等問題,造成接地網(wǎng)很不完善。 3、接地網(wǎng)在施工中水平接地極埋深大部分不足,有的甚至浮在地表面,因此,由于地網(wǎng)均壓不好,一旦發(fā)生接地短路就有可能引起局部電位升高產(chǎn)生高壓向控制和保護電纜反擊,使低壓元件燒壞。 2.1.2 接地網(wǎng)與設(shè)備連接問題 1、設(shè)備的接地引下線截面偏小或在地下與地網(wǎng)的連接處經(jīng)過長時間腐蝕造成被銹蝕斷;設(shè)備沒有明顯的接地引下線,而是通過混凝土構(gòu)架的內(nèi)部的鋼筋接地,而混凝土構(gòu)架的內(nèi)部鋼筋不是在上部就是在下部開路;設(shè)備接地短路時因滿足不了短路電流的熱穩(wěn)定而被熔斷。 2、在廠區(qū)擴建時沒有擴建新的地網(wǎng),而是把新增設(shè)備的接地通過電纜溝內(nèi)的接地帶與原地網(wǎng)連接,而電纜溝內(nèi)的接地帶又連接不可靠或長期運行在潮濕和有腐蝕氣體的環(huán)境中,因腐蝕而造成開路; 3、通過螺絲連接的接地線經(jīng)過長期的銹蝕或松動造成電氣上的開路; 由于設(shè)備的接地與地網(wǎng)通常發(fā)生在設(shè)備的接地短路時,設(shè)備外殼所帶高壓容易讓低壓二次回路反擊,燒壞二次電纜元件和元器件,使二次保護和控制失靈,使故障線路不能及時切除,使事故擴大,在使用微機保護和綜合自動化系統(tǒng)的場所會造成嚴重的地電位干擾而使微機保護和綜合自動化系統(tǒng)失靈,造成保護的吳動或拒動,而使事故擴大。設(shè)備外殼所帶較高的接觸電勢還將威脅運行人員的安全。防雷設(shè)備的接地不良,要么會影響防雷設(shè)備的正常動作,要么會在雷電流入地時產(chǎn)生較高的反擊過電壓危及設(shè)備和人身安全。 2.1.3 接地網(wǎng)的腐蝕問題 腐蝕的原因歸納起來有以下幾種: 1、接地網(wǎng)的水平接地體預(yù)埋深不夠,按相關(guān)國標(biāo)和行業(yè)規(guī)定水平接地體的埋深至少應(yīng)達到0.6m,而在實際工程中發(fā)現(xiàn)有的水平接地體的埋深不夠,有的甚至浮在地表,由于上層土壤含氧量高,加速了接地體的氧化,且上層土壤易受氣候的影響,接地電阻值不穩(wěn)定。 2、在擴建時,不擴建地網(wǎng)把電纜溝內(nèi)的均壓帶作為設(shè)備接地的主要干線,由于電纜溝內(nèi)的均壓帶長期運行在陰暗潮濕的環(huán)境中,特別是有些電纜溝長期積水,再加上未能定期的進行防腐維護,這就加速連接地的腐蝕,是造成設(shè)備或設(shè)備單元“失地”的主要原因; 3、在施工過程沖地網(wǎng)接頭焊接質(zhì)量差,有虛焊假焊或氣泡存在; 4、丘陵地區(qū)的變電所,風(fēng)化石或沙石土壤透氣性好,土壤中含氧量高,加速了接地體的腐蝕; 5、有害氣體腐蝕,以及對設(shè)備接地引下線和接頭沒有采取防腐保護措施或沒有定期進行維護。 2.1.4 接地網(wǎng)接地電阻問題 水平接地體或接地裝置埋深不夠,、工頻接地電阻普遍滿足不了R≤2000/I的要求,且未采取任何均壓和隔離措施,這在多年運行的變電站中尤其突出.其主要原因有: 1、在原設(shè)計時電網(wǎng)容量較小,當(dāng)隨著電網(wǎng)的發(fā)展,電網(wǎng)容量迅速增大接地短路電流也迅速增大,接地網(wǎng)沒有隨之進行相應(yīng)的降阻改造; 2、接地網(wǎng)在施工時沒有按要求鋪設(shè)足夠的水平和垂直接地體; 3、接地體在地下經(jīng)過長期的腐蝕,在接地體表面產(chǎn)生了一層鐵銹層,影響了接地體與周圍土壤的有效接觸,使接觸電阻增大; 4、變電所擴建時沒有對接地網(wǎng)進行擴建。 2.2 變電所接地網(wǎng)改進措施 1、對于運行10年以上的接地網(wǎng),宜用工頻大電流法進行接地電阻、地面電位分布、設(shè)備接觸電壓試驗和設(shè)備與地網(wǎng)的連通情況試驗;對試驗發(fā)現(xiàn)有問題的地網(wǎng),應(yīng)進行開挖檢查,檢查接地網(wǎng)的埋深,銹蝕和焊接頭的連接情況,要重點檢查設(shè)備接地引下線與地網(wǎng)的連接,因為這些地方由于腐蝕電位差的存在,最易發(fā)生電化學(xué)腐蝕, 2、對設(shè)備接地引下線及地網(wǎng)水平接地體的截面進行熱穩(wěn)定校核,不滿足要求的要及時進行整改。35KV及以上電壓等級的設(shè)備接地線要用明線引下,不能通過混凝土構(gòu)架接地,對充油設(shè)備,主設(shè)備要進行“雙接地”,雙接地要從設(shè)備的兩邊引下,并與地網(wǎng)不同點相連,以加強設(shè)備連接的可靠性和改善散流情況。 3、在設(shè)計新的地網(wǎng)和改造老地網(wǎng)時,宜考慮電網(wǎng)以后5―10年的發(fā)展,留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。接地網(wǎng)的使用壽命應(yīng)大于地面設(shè)備的使用壽命,因地面電氣設(shè)備可能更新得較快,而接地網(wǎng)不存在更新的問題。 4、接地網(wǎng)的水平接地體預(yù)埋深度應(yīng)達60CM以下,有些特殊的地方預(yù)埋深度應(yīng)達0.8M或1M以下,用細土回填并分層夯實,嚴禁用砂石或建筑垃圾回填。 5、設(shè)備接地引下線和電纜溝內(nèi)的均壓帶要定期進行防腐處理和維護。 6、在電纜附近輔設(shè)與電纜溝平行的水平接地體,每隔6―8M與電纜溝內(nèi)的接地帶連接一次,以保證電纜溝內(nèi)的均壓帶接地和均壓的可靠性。 7、在主變中性點、油開關(guān)、避雷器和構(gòu)架避雷針的接地處和地網(wǎng)的各交叉點設(shè)置垂直接地極加強集中接地,改善地網(wǎng)的沖擊特性。 8、變電所擴建時要把接地網(wǎng)一并考慮在內(nèi),擴建的地網(wǎng)與原地網(wǎng)應(yīng)多點可靠連接,不能簡單地接進電纜溝的接地帶了事。地網(wǎng)的各焊接頭焊口質(zhì)量要嚴格把關(guān),對焊口要進行相應(yīng)的防腐處理。 2.3 接地網(wǎng)接地設(shè)計與改造 1、在接地設(shè)計時一定要勘測了解變電所處在位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土壤電阻率,土壤電阻率ρ值是接地設(shè)計和計算的重要參數(shù),在接地裝置設(shè)計之前應(yīng)認真進行勘測,因大多數(shù)情況下土壤都是不均勻土壤,即土壤的電阻率沿水平和垂直方向不均勻分布,這時就需要在水平方向上多測一些點以測出沿水平方向上的不同分布,同時還要測出不同深度的土壤電阻率,如采用“四極測量法”。可改變不同的測試距離α。即可算出不同深度的土壤電阻率。因為測試結(jié)果基本上保持著0.75α深層土壤電阻率的關(guān)系,對于新建變電所可在變電所接地裝置布置地點進行測量,對于老站改造可在旁邊類似的土質(zhì)地方測試。而實際中卻發(fā)現(xiàn),有些在原地網(wǎng)上面測試時,結(jié)果測試值嚴重偏小,這是因為如在接地裝置上方測量,則因下方有接地體的影響而使結(jié)果偏小,這樣就會使接地設(shè)計產(chǎn)生很大的偏差。測試一定要到現(xiàn)場實測,不要憑資料介紹的土質(zhì)進行估算,因為同樣土質(zhì)在南方和北方相差甚遠,如不現(xiàn)場實測則會由于取值和實際值相差較大而達不到設(shè)計目的。 2、根據(jù)變電所的規(guī)模,應(yīng)用電網(wǎng)的接地短路電流來計算通過接地網(wǎng)的入地短路電流值,從而確定接地網(wǎng)的接地電阻值和接地線熱容量。關(guān)于流經(jīng)接地裝置的入地短路電流,因為這個電流直接關(guān)系到接地電阻,接地線的熱穩(wěn)定計算及設(shè)備接觸電壓和跨步電壓的計算。所以正確計算流經(jīng)變電所接地裝置的電流非常重要。計算流經(jīng)接地裝置的入地短路電流,采用在接地裝置內(nèi)、外短路時經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流對稱分量的最大值,該電流應(yīng)按5—10年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運行方式確定,并考慮系統(tǒng)各中性點的短路電流分配,以及避雷線的分流。計算時首先應(yīng)按系統(tǒng)最大運行方式時的短路阻抗算出在單相接地短路電流值,然后根據(jù)內(nèi)、外短路電流計算流過接地裝置的電流 I=(Imax-IN)(I-Ke1) I=In(I-Ke2) 式中 I—流經(jīng)接地裝置的陸地電流。A; Imax——接地短路時的最大接地短路電流。A; In——發(fā)生最大接地短路時,流經(jīng)發(fā)電廠、變電所接地中性點的最大接地短路電流。A; Ke1 ——廠或所內(nèi)外短路時、避雷線的工頻分流系數(shù); 3、對接地網(wǎng)的均壓主要考慮接地網(wǎng)地面的電位分布要均勻,跨步電壓要合格,關(guān)于接地裝置的跨步電壓和設(shè)備接觸電壓,接地裝置的地面跨步電壓UK和設(shè)備接觸電壓Uj是接地裝置的主要參數(shù),它直接關(guān)系到人身和設(shè)備的安全,特別是在采用外延接地時,必須保證外延部分的跨步電壓UK在安全值以下,只有這樣才能保證在接地裝置流過大的接地短路電流時不會造成人身安全事故,因而在接地設(shè)計時應(yīng)該認真計算校核這兩個參數(shù),在工程完工后還要進行試驗驗證。但是在工程實際中發(fā)現(xiàn)有的設(shè)計人員只是按下式進行 Uj=174+0.17ρf/ UK=174+0.7ρf/ 式中:Uj——接觸電位差。V; ρf——地表土壤電阻率。Ω·m Uk——跨步電位差。V;t—接地短路故障電流持續(xù)時間 4、變電所接地裝置的工頻接地電阻應(yīng)符合的要求,如若達不到該要求,在做充分的技術(shù)經(jīng)濟分析后可適當(dāng)放寬,但要采取嚴格的均壓、隔離措施。 降低變電所接地裝置的工頻接地電阻的措施可以采用: 1)外延接地降阻法; 2)深井式接地極降阻法; 3)降阻劑法; 4)水下地網(wǎng)法; 5)等離子接地極降阻法。 在實際工程中究竟采用何種方法降阻,要根據(jù)具體的情況、現(xiàn)場地質(zhì)、地勢情況,并做認真的技術(shù)分析后,采用切實可行的降阻措施。要充分利用自然接地體和接地裝置所在處的有利地形條件達到用較少的投資來獲得最好的降阻效果。對位于山區(qū)、丘陵地區(qū)一邊開挖、一邊回填的變電所,為了達到接地網(wǎng)與大地的快速親合,可在回填前在底層先鋪一層地網(wǎng)加強與大地融合,然后在上層再鋪一層均壓網(wǎng)與設(shè)備連接。 5、 關(guān)于接地裝置的防腐措施,應(yīng)首先調(diào)查勘測接地裝置所在處土壤對鋼接地體的腐蝕率和酸堿度,先進行接地體的腐蝕壽命計算,熱穩(wěn)定計算,接地裝置的使用壽命應(yīng)大于地面設(shè)備的使用壽命,即在壽命內(nèi)接地體的截面都要滿足接地短路電流熱穩(wěn)定的要求。防止接地體腐蝕的措施有: 1)高效膨潤土降阻防腐劑法; 2)陰極保護法。 高效膨潤土降阻劑法具有降阻、防腐和穩(wěn)定接地參數(shù)等多項功能,適用于既需要降阻又需要防腐的場所;陰極保護法主要是保護接地體免遭腐蝕。 第三章低壓配電系統(tǒng)的保護接地系統(tǒng)與接地接零 3.1 低壓配電系統(tǒng)的接地 在三相四線制中接地和接零是一個概念,而在三相五線制中,系統(tǒng)接地和接零是分離的。變壓器中性點N線直接接變壓器的接地網(wǎng)上,是功能性接地。在電氣裝置外露金屬部分如外殼接地,是通過PE線直接接到接地網(wǎng)和接地極上,為保護接地。 保護線與中性線從某點分開就不允許有任何聯(lián)系,其目的有以下兩點:其一是為了使漏電電流動作保護能正確動作;其二是為了使保護線上沒有電流流過,以保證把保護線乃至設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的電位限制在較低水平,以利安全。 至于中性線也應(yīng)采取與相線絕緣水平相同導(dǎo)線,是為了避免系統(tǒng)的雜散電流對中性線產(chǎn)生影響,以保證漏電電流動作保護裝置正確動作,同時也有利于人身安全(同時即使在三相平衡條件下,由于三次倍數(shù)以上的諧波影響中性線上仍有相當(dāng)大的電流流過,因此也是伴隨著電壓存在。)這就是設(shè)計中,保護線和中性線分開,就不允許有任何聯(lián)系的原因。 3.1.1 低壓配電系統(tǒng)接地的形式 低壓配電系統(tǒng)接地形式主要有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)及IT系統(tǒng),現(xiàn)就其分類及應(yīng)用闡述如下: TN系統(tǒng): 電源中有一點(通常是中性點)直接接地,負荷側(cè)的建筑物電氣裝置的外露導(dǎo)電部分,通過保護線(即PE線包括PEN線)與接地點連接的系統(tǒng)。 我國低壓配電網(wǎng)中大多數(shù)采用TN系統(tǒng),在該系統(tǒng)中,電路或設(shè)備要達到運行要求,變壓器低壓中性點就應(yīng)該接地,該接地稱為工作接地或配電系統(tǒng)接地。工作接地的作用是保持系統(tǒng)電位的穩(wěn)定性,既減輕低壓系統(tǒng)由高壓竄入低壓等原因所產(chǎn)生過電壓的危險性,主要保護設(shè)備的正常運行。在這里,由于N線與PE線是連通的,都經(jīng)主接地線連至主接地體。而N線與PE線分開后一般就不再合并,特別是裝有漏電保護開關(guān)的線路中。 按照中性線(N)與保護線組合情況,TN系統(tǒng)分為以下三種情況: TN-S系統(tǒng),保護線與中性線分開(如圖(1))。 TN-C系統(tǒng),保護線與中性線共用一線(如圖(2))。 TN-C-S系統(tǒng),一部分保護線與中性線合一(如圖(3))。 2TT系統(tǒng): 電源有一點(通常是中性點)直接接地,裝置外露導(dǎo)電部分接至電氣上與電源接地?zé)o關(guān)的接地板的系統(tǒng)。 3、IT系統(tǒng): 是電源與接地絕緣或通過阻抗連接。而裝置的外露導(dǎo)電部分則接地的系統(tǒng)。 3.1.2 各種接地形式的配電系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)名稱 適用范圍 TN-C系統(tǒng) 在一般三相負荷基本平衡,有專職電工負責(zé)維護管理電氣裝置的工業(yè)廠房 TN-S或TN-C-S系統(tǒng) 在單相實驗負荷較大和有可控硅負荷的科研實驗單位 TN-S系統(tǒng) 附近有變電所的高層建筑 TN-S、TN-C-S、TT系統(tǒng) 電子計算機房、生產(chǎn)和使用電子設(shè)備的廠房,當(dāng)電子計算機和電子設(shè)備本身未指出接地形式時 TT系統(tǒng) 負荷小而分散的農(nóng)村低壓電網(wǎng) TT、IT、TN-S系統(tǒng) 在火災(zāi)和爆炸危險廠房中 TT、IT、TN-S系統(tǒng) 在城市公用低壓線路供電的民用建筑工廠,應(yīng)按供電部門的規(guī)定采用TT系統(tǒng);由本單位自設(shè)變壓器,供電和管理的居民區(qū)民用建筑可采用TN-C-S系統(tǒng) IT系統(tǒng) 對不間斷供電要求的某些廠所(礦山井下)宜采用 3.1.3 配電系統(tǒng)接地要求 電氣裝置的外露導(dǎo)電部分應(yīng)與保護線連接;能同時觸及的外露導(dǎo)電部分應(yīng)接至同一接地系統(tǒng);建筑物電氣裝置應(yīng)在電源進線處作等電位聯(lián)結(jié)。 TN系統(tǒng) 1、電氣裝置的外露導(dǎo)電部分應(yīng)采用保護線與電力系統(tǒng)的接地點即中性點連接。如果電力系統(tǒng)的中性點不可能得到或不可能達到,即可在變電所將一根相線接地,但嚴禁此相線作為保護接地線使用。 2、保護線應(yīng)在電氣裝置的每臺電力變壓器或發(fā)電機的靠近處接地,則發(fā)生接地故障時可使保護線的電位盡量接近地電位。但如果高層建筑等大型建筑物中,為保護線增設(shè)接地點實際上是不可能時,可將保護線與裝置外露導(dǎo)電部分做等電位連接也具有相同的作用。同理,保護線宜在進入建筑物處做重復(fù)接地。 3、應(yīng)裝設(shè)能迅速自動切除接地故障的保護電器。 TT系統(tǒng) 1、共用同一保護電器保護的所有電氣裝置的外露導(dǎo)電部分,應(yīng)采用保護線與這些外露導(dǎo)電部分共用接地極相互連接。當(dāng)幾套保護電器串聯(lián)使用時,此要求分別適用于每套保護電器保護的電氣裝置外露導(dǎo)電部分。 2、應(yīng)裝設(shè)能迅速切除接地故障的保護電器。 3.1.4 保護線及保護中性線 保護線是指回路(電氣回路)保護線即PE、PEN線,不包括與裝置外露導(dǎo)電部分連接的等電位聯(lián)結(jié)線和與接地極聯(lián)接的接地線。具有保護線和中性線兩種作用的接地導(dǎo)體稱為保護中性線(PEN)。 保護線截面的確定 1.1 熱穩(wěn)定 保護線應(yīng)能承受流過接地故障電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。按熱穩(wěn)定,保護線的截面,應(yīng)大于或等于 1.2 機械強度 保護線截面應(yīng)有足夠的機械強度,若不是采用電纜,則:當(dāng)有機械保護時,≥2.5 mm。;當(dāng)無機械保護時,≥4 mm。。當(dāng)保護線為PEN線時,則應(yīng)銅線≥10 mm,鋁線s ≥l6 mm ,若采用符合標(biāo)準(zhǔn)的同心電纜,其截面可以是4 mm!。 1.3 防止間接電擊 按低壓配電設(shè)計規(guī)范的規(guī)定,為防止間接電擊危險,在220 V/380 V 的TN系統(tǒng)中,對于手持式電器,故障時應(yīng)小于0.4 S切斷供電;對于固定式電器,應(yīng)小于5 S切斷供電。因此,其故障回路的截面應(yīng)按下式進行校驗: 式中:Zs~故障回路線的阻抗; Uo~對地標(biāo)稱電壓; Ia~保護電器的動作電流。 手持式電器切斷供電時間的確定與接觸電壓的數(shù)值有關(guān),因此,對保護線截面的選擇也有影響。220v/380 V的TN系統(tǒng),按IEC1200/413文件的計算說明,相線與保護線截面之比應(yīng)在l~3的范圍內(nèi)。 1.4 其它因素 例如應(yīng)適應(yīng)敷設(shè)場所環(huán)境與功能的要求:如在有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境,需考慮加大保護線截面;又如在三次諧波含量特大的線路,其PEN線的截面甚至需要大于相線的截面。 多芯塑料電纜或護套線的一根芯線或穿管絕緣電線作保護線時,鋁芯為76,銅芯為115;將絕緣電線緊貼電纜外皮時鋁芯為95,銅芯為113。 保護線的最小截面 相線截面S mm2 保護線截面S mm2 S≤16 S 16<S≤35 16 S>35 S/2 保護中性線的截面確定 保護中性線的截面首先滿足關(guān)于保護線截面的所有要求之后,再按以下要求確定: (1)當(dāng)采用單芯導(dǎo)線做配電干線的PEN時,銅芯導(dǎo)線截面積不應(yīng)小于10 mm2,鋁芯不應(yīng)小于16 mm2 。 (2)當(dāng)采用同芯中性線型電纜的同芯中性線芯作配電干線的PEN線,且其全長上所有的接頭及端子都是雙重持續(xù)性連接時,則最小的截面可為4 mm2, 無此電纜時也可采用單芯電纜的芯線,其最小截面也為4 mm2。 3.2 接地系統(tǒng) 3.2.1 接地系統(tǒng)的構(gòu)成 接地極: 埋入地中與大地緊密接觸并與大地形成電氣連接的一個或一組導(dǎo)電體,稱為接地極。人為的接地極稱為人工接地極。例如:為達到接地目的,人工埋入或打入大地的鋼管、角鐵、扁鋼、鋼板、銅板等。 兼做接地極用的直接與大地接觸的金屬構(gòu)件,金屬井管,建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋等稱為自然接地體。 接地線: 由電氣裝置的總接地端子或接地干線接至接地極的,在正常情況下,不載流的導(dǎo)體稱為接地線。 總接地端子: 建筑物電氣裝置應(yīng)在電源進線處設(shè)置總接地端子(接地母排),以便與接地線,保護線,等電位聯(lián)結(jié)干線,功能性接地線(如需要時)連接。 3.2.2 接地系統(tǒng)的要求 在使用期內(nèi)接地系統(tǒng)的性能和接地電阻值,應(yīng)滿足電氣裝置在保護性和功能性兩方面的要求。 構(gòu)成接地系統(tǒng)的導(dǎo)體應(yīng)能承受接地故障電流和接地泄露電流,并滿足穩(wěn)定性的要求,并應(yīng)不小于下表: 表3.2.2 接地系統(tǒng)的接地體和接地線的最小規(guī)格
類別 地上 地下 室內(nèi) 室外 圓鋼直徑(mm) 6 8 10 扁鋼 截面mm2 24 48 68 厚度mm 3 4 4 角鋼厚度mm 2 2.5 4 鋼管壁厚mm 2.5 2.5 2.5 接地設(shè)施應(yīng)具有足夠的機械強度或設(shè)置附加的機械保護。 3.3 保護接地和保護接零的方式選擇 根據(jù)用戶所在的供電系統(tǒng),正確選擇接地保護和接零保護方式。電力客戶究竟應(yīng)該采取何種保護方式,首先必須取決于其所在的供電系統(tǒng)采取的是是何種配電系統(tǒng)。如果用戶所在的公用配電網(wǎng)絡(luò)是TT系統(tǒng),客戶應(yīng)該統(tǒng)一采取接地保護;如果客戶所在的公用配電網(wǎng)絡(luò)是TN-C系統(tǒng),則應(yīng)統(tǒng)一采取接零保護。 ?
TT系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)是兩個具有各自獨立特性的系統(tǒng),雖然兩個系統(tǒng)都可以為用戶提供220/380V的單、三相混合電源,但它們之間不僅不能相互替代,同時在保護措施上的要求又是截然的不同。這是因為,同一配電系統(tǒng)里,如果兩種保護方式同時存在的話,采取接地保護的設(shè)備一旦發(fā)生相線碰殼故障,零線的對地電壓將會升高到相電壓的一半或更高,這時接零保護(因設(shè)備的金屬外殼與零線直接連接)的所有設(shè)備上便會帶上同樣高的電位,使系統(tǒng)中所有的設(shè)備外殼等金屬部分均呈現(xiàn)出較高的對地電壓,從而危及使用人員的安全。 同一配電系統(tǒng)只能采用同一種保護方式,兩種保護方式不得混用。用戶必須懂得什么叫保護接地,正確區(qū)分接地與接零保護的不同點。保護接地是指家用電器、電力設(shè)備等由于絕緣的損壞可能使得其金屬外殼帶電,為了防止這種電壓危及人身安全而設(shè)置的接地稱為保護接地。將金屬外殼用保護接地線(PEE)與接地極直接連接的叫接地保護;當(dāng)將金屬外殼用保護線(PE)與保護中性線(PEN)相連接的則稱之為接零保護。 3.4 接地的施工 3.4.1 施工注意問題 當(dāng)自然接地極的接地電阻值和電氣連續(xù)性符合變流電力設(shè)備接地的要求時,一般可不另設(shè)人工接地極。 當(dāng)采用人工接地極并同時利用自然接地極時,應(yīng)使二者的連接處便于分開,以便測量各自的接地電阻值。 當(dāng)采用人工接地網(wǎng)和外引接地極時,應(yīng)采用至少二根埋地導(dǎo)體,在不同地點與人工接地網(wǎng)相連。 不可采用敷設(shè)在大地中的鋁裸線導(dǎo)體做人工接地極。 為了測量接地系統(tǒng)的接地電阻,應(yīng)在接地線上方便處設(shè)置斷接裝置,此裝置應(yīng)能方便地與總接地端子或接地母線連接,此連接處必須用工具方可斷開,并應(yīng)具有牢固的機械強度并能保持電氣的連續(xù)性要求。 3.4.2 接地系統(tǒng)的連接 接地線與接地極的連接及其自身的連接應(yīng)牢固。 鋼接地線連接處應(yīng)焊接,如采用搭焊,其搭接長度必須不小于扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。 攜帶式用電設(shè)備的插座上各具有未用的接地觸頭,且所用的插銷的結(jié)構(gòu)應(yīng)能避免將帶電觸頭誤作接地觸頭使用,插座和插銷的接地觸頭應(yīng)在導(dǎo)電觸頭接觸之前接通,在導(dǎo)電觸頭脫開后才斷開。 電力設(shè)備每個接地部分應(yīng)以單獨的接地線與接地干線相連接,嚴禁在一條接地線上連接幾個需要接部分。 在照明配電工程中當(dāng)采用TN-C系統(tǒng)供電時N線或干線不應(yīng)設(shè)接線端子板(排),當(dāng)采用TN-C-S系統(tǒng)時,一般應(yīng)在建筑物進線插接箱、配電箱內(nèi)分別設(shè)置N母線排和PE母線排并自此分開。電源進線的PEN線應(yīng)先接到PE母線上,再以連接板或其它方式與N母線相連,N線應(yīng)與地絕緣。PE線應(yīng)采用專門導(dǎo)線并應(yīng)盡量靠近排線敷設(shè)。 接地體(線)的連接應(yīng)采用焊接并應(yīng)符合下列幾點: 1、接地體連接線(接地母線即連接垂直接地體之間的扁鋼)常規(guī)采用一40X4鍍鋅扁鋼,最小截面積不小于l00mm2、厚度不小于4mm2; 2、扁鋼敷設(shè)前應(yīng)先調(diào)直,然后將扁鋼垂直放置于地溝內(nèi),依次將扁鋼在距接地體頂端大于50mm處與接地體用電(氣)焊接牢固。 3、為使連接線的扁鋼與接地體接觸嚴密,應(yīng)先按接地體外形制成弧形或三角形,用卡具將連接線(扁鋼)與接地體相互接觸部位固定后,再焊接牢靠。 4、焊區(qū)的焊縫應(yīng)飽滿并有足夠的機械強度,不得有夾渣、咬肉、裂紋、虛焊和氣孔等缺陷。焊好后應(yīng)清除藥皮、刷瀝青做防腐處理。為將接地體連接線引至墻體(或基礎(chǔ))需留有足夠的連接長度,以待與引下線連接用。 3.4.3 接地電阻的測試方法 1、接地電阻測試儀的選用及接線 (1)接地電阻測量儀,常用的有ZC-8型和ZC-29型。常規(guī)用的ZC-8型測量儀,主要由手搖發(fā)電機、電流互感器、滑線電阻及檢流計等組成,其全部機構(gòu)組裝在鋁合金鑄造的攜帶式表殼內(nèi)。外形與普通搖表相似故又叫接地搖表。ZC-8型測量儀的附件有:接地探測針兩支,導(dǎo)線三條:5m長一條用于接地極,20m長一條用于電位探測針,40m長一條用于電流探測針。 (2)對防雷接地裝置進行接地電阻測試時,先將需要測試的接地連接線與引下線連接卡上的斷接卡子緊固螺栓擰開,然后進行連接測試。 (3)接地電阻測試線路的連接應(yīng)符合以下要求: 1)沿被測接地極E‘將電位探測針P’和電流探測針C’依直線彼此相距20m插入地下,電位探測針P’應(yīng)插于接地極E’和電流探測針C‘之間,用專用導(dǎo)線將E', P‘和C’聯(lián)于儀表相應(yīng)的端鈕上,見圖3.4.3所示。 圖3.4.3 2)將儀表放置在水平位置上,首先檢查檢流計的指針是否指于中心線上,如不指于中心線上可用零位調(diào)整器將其調(diào)至指于中心線上。630 27 建筑電氣安裝工程然后,將“倍率標(biāo)度”置于最大倍數(shù)。慢慢地轉(zhuǎn)動發(fā)電機的搖把,同時旋動“測量標(biāo)度盤”使檢流計的指針指于中心線。當(dāng)檢流計的指針接近平衡時加快發(fā)電機搖把的搖轉(zhuǎn)速度,使其達到每分鐘120轉(zhuǎn)以上,調(diào)正“測量標(biāo)度盤”使指針指于中心線上。 如“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)小于1時,應(yīng)將倍率標(biāo)度置于較小的倍數(shù),再重新調(diào)整“測量標(biāo)度盤”以便得到正確讀數(shù)。用“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)乘以倍率標(biāo)度的倍數(shù),即為所測的接地電阻值。 (4)接地電阻值的計算,是用所測的接地電阻值,乘以季節(jié)系數(shù)見表3.4.5,所得結(jié)果即為實測接地電阻值。通常土的電阻率不大于10C2. m的地區(qū),其接地電阻不宜超過10Ω。 表3.4.5 接地電阻的季節(jié)系數(shù)
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 季節(jié)系數(shù) 1.05 1.05 1.0 1.6 1.9 2.0 2.2 2.55 1.6 1.55 1.55 1.35 2、測量注意事項 (1)兩人操作。 (2)被測電阻與輔助接地極三點所成直線不得與金屬管道或鄰近的架空線平行。 在測量時,被測電極應(yīng)與電氣設(shè)備斷開。接地電阻測試儀不允許開路實驗。
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