电力设备接地设计与施工课程课件

电力装置接地的设计、施工及应用1接地的一般术语一、接地体、接地线和接地装置：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建构筑物的基础、金属管道和设备等称为自然接地体。电力设备、杆塔的接地螺栓与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体（9和第10所述情况除外），称为接地线。接地体和接地线的总和，称为接地装置。2二、接地：电力设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体连接，称为接地。接地按目的分为三种：在电力系统中，运行需要的接地（如中性点接地等），称为工作接地。高压电力设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔，由于绝缘损坏有可能带电，为了防止这种电压危及人身安全而设的接地，称为保护接地。过电压保护装置为了消除过电压危险影响而设的接地，称为过电压保护接地。3三、接地电阻：接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。按通过接地体流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻；按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻，称为工频接地电阻。四、接地装置对地电压或接地装置的电位：电力设备发生接地故障时，其接地部分与大地零电位点之间的电位差，称为接地装置对地电压或接地装置的电位。4五、接触电势：当接地短路电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为0.8米处与沿设备外壳、架构或墙壁垂直距离1.8米处两点间的电位差，称为接触电势。人体接触该两点时所承受的电压，称为接触电压；接地网网孔中心对接地网接地体的最大电位差，称为最大接触电势，人体接触该两点时所承受的电压，称为最大接触电压。5地面上水平距离为0.8米的两点间的电位差，称为跨步电势。人体两脚接触该两点时所承受的电压，称为跨步电压；接地网外的地面上水平距离0.8米处对接地网边缘接地体的电位差，称为最大跨步电势，人体两脚接触该两点时所承受的电压，称为最大跨步电压。6六、低压、高压：额定电压对地1千伏以下称为低压。额定电压对地1千伏及以上称为高压。七、直接接地的中性点、非直接接地的中性点：变压器和旋转电机的中性点直接或经过小阻抗与接地装置连接的，称为直接接地的中性点；不与接地装置连接（即中性点不接地），或经过消弧线圈、电压互感器以及高电阻与接地装置连接的称为非直接接地的中性点。7八、零线：与变压器直接接地的中性点连接的导线，或直流回路中的接地中性线，称为零线。九、低压接零保护、低压接地保护：中性点直接接地的低压电力网中，电力设备外壳与零线连接，称为低压接零保护，简称接零。电力设备外壳不与零线连接，而与接地装置连接，称为低压接地保护。8国家标准一般规定1.1为保证人身和设备的安全，电力装置宜接地或接零。交流电力设备应充分利用自然接地体接地，但应校验自然接地体的热稳定。能对地构成电流闭合回路的直流电力回路中，不得利用自然接地体作为电流回路的零线、接地线、接地体。直流电力回路专用的中性线、接地体以及接地线不得与自然接地体有金属连接；如无绝缘隔离装置，相互间的距离不应小于１米。三线制直流回路的中性线，宜直接接地。91.2变电所内，不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，应使用一个总的接地体，接地电阻应符合其中最小值的要求。注：接地电阻系指工频接地电阻。1.3如因条件限制，按相关规范的要求接地有困难时，允许设置操作和维护电力设备用的绝缘台。绝缘台的周围，应尽量使操作人员不致偶然触及外物。101.4中中性点直直接接地的的电力网，，应装设能能迅速自动动切除接地地短路故障障的保护装装置。中性性点非直接接接地的电电力网，应应装设能迅迅速反应接接地故障的的信号装置置，必要时时，也可装装设延时自自动切除故故障的装置置。1.5低低压电力力网的中性性点可直接接接地或不不接地。当当安全条件件要求较高高，且装有有能迅速而而可靠地自自动切除接接地故障的的装置时，，电力网宜宜采用中性性点不接地地的方式。。111.6在在中性点点直接接地地的低压电电力网中，，电力设备备的外壳宜宜采用低压压接零保护护，即接零零。如用电电设备较少少、分散，，采用接零零保护确有有困难，且且土壤电阻阻率较低，，可采用低低压接地保保护。但如如用电设备备漏电，设设备外壳和和与其有电电气连接的的金属部分分可能带电电，应采取取装设自动动切除接地地故障的继继电保护装装置、使用用绝缘垫、、安装围栏栏或均压等等安全措施施。由同一一台发电机机、同一台台变压器或或同一段母母线供电的的低压线路路，不宜采采用接零、、接地两种种保护方式式。在低压压电力网中中，当全部部采用接零零保护确有有困难时，，可同时采采用两种保保护方式，，但不接零零的电力设设备或线段段，应装设设能自动切切除接地故故障的继电电保护装置置。城防、、人防等潮潮湿或条件件特别恶劣劣场所的供供电电力设设备的外壳壳应采用接接零保护。。121.7在在中性点点非直接接接地的低压压电力网中中，应防止止变压器高高、低压绕绕组间绝缘缘击穿引起起的危险。。变压器低低压侧的中中性线或一一个相线上上必须装设设击穿保险险器，低压压架空电力力线路的终终端及其分分支线的终终端，还应应在每个相相线上装设设击穿保险险器。在安安全电压网网络中，宜宜将安全电电压供电网网络的中性性线或一个个相线接地地，防止高高电压窜入入引起危险险；如接地地确有困难难，也可与与该变压器器一次侧的的零线连接接。131.8确确定变电电所接地装装置的型式式和布置时时，应尽可可能降低接接触电势和和跨步电势势。小接地地短路电流流系统发生生单相接地地时，一般般不迅速切切除故障，，此时变电电所及电力力设备接地地装置的接接触电势和和跨步电势势，应符合合下列公式式的要求：：Ej=50+0.05ρρb(1.0.8-1)Ek=50+0.2ρb(1.0.8-2)式中Ej——接触电电势（伏））；Ek——跨步电电势（伏））；ρb——地表表面的土壤壤电阻率（（欧·米））。在条件特别别恶劣的场场所，例如如矿山、井井下和水田田中，接触触电势和跨跨步电势允允许值宜适适当降低。。141.9设设计接地地装置时，，应考虑土土壤干燥或或冻结等季季节变化的的影响。接接地电阻在在四季中均均应符合本本规范的要要求，但防防雷装置的的接地电阻阻，可只考考虑在雷季季中土壤干干燥状态的的影响。15二、保护接接地的范围围2.1电电力装置置的下列金金属部分，，除另有规规定者外，，应接地或或接零：一、电机、、变压器、、电器、携携带式及移移动式用电电器具等的的底座和外外壳；二、电力设设备传动装装置；三、互感器器的二次绕绕组；四、配电屏屏与控制屏屏的框架；；五、房内外外配电装置置的金属架架构和钢筋筋混凝土架架构以及靠靠近带电部部分的金属属围栏和门门；16六、交、直直流电力电电缆接线盒盒、终端盒盒的外壳和和电缆的外外皮，穿线线的钢管等等；七、装有避避雷线的电电力线路杆杆塔；八、在非沥沥青地面的的居民区，，无避雷线线小接地短短路电流架架空电力线线路的金属属杆塔和钢钢筋混凝土土杆塔；九、安装在在配电线路路杆塔上的的开关设备备、电容器器等电力设设备；十、控制电电缆的外皮皮。172.2电电力装置置的下列金金属部分，，除另有规规定者外，，可不接地地或接零：：一、在木质质、沥青等等不良导电电地面的干干燥房间内内，交流额额定电压380伏伏及以下下、直流额额定电压440伏伏及以下下的电力设设备外壳，，但当维护护人员可能能同时触及及电力设备备外壳和接接地物件时时除外；二、在干燥燥场所，交交流额定电电压127伏及及以下，直直流额定电电压110伏及及以下的电电力设备外外壳；18三、安装在在配电屏、、控制屏和和配电装置置上的电气气测量仪表表、继电器器和其他低低压电器等等的外壳，，以及当发发生绝缘损损坏时，在在支持物上上不会引起起危险电压压的绝缘子子金属底座座等；四、安装在在已接地的的金属架构构上的设备备，如套管管等（应保保证电气接接触良好））；五、额定电电压220伏及及以下的蓄蓄电池室内内的支架；；六、与已接接地的机床床机座之间间有可靠电电气接触的的电动机和和电器的外外壳。19接地电阻1、中中性点非直直接接地的的电力设备备其接地装装置的接地地电阻，应应符合下列列公式的要要求：一、高压与与低压电力力设备共用用的接地装装置1.1式中 Ｒ———考虑到到季节变化化的最大接接地电阻（（欧）；Ｉ——计算算用的接地地故障电流流（安）。。当并列运行行的变压器器等电力设设备总容量量不超过100千千伏安时时，接地电电阻不宜超超过10欧。二、仅用于于高压电力力设备的接接地装置1.2接地电阻不不宜超过10欧欧。202、在在中性点经经消弧线圈圈接地的电电力网中，，接地装置置的接地电电阻按公式式（1.1）、（1.2）计计算时，接接地故障电电流应按下下列规定取取值：一、对装有有消弧线圈圈的变电所所或电力设设备的接地地装置，计计算电流等等于接在同同一接地装装置中同一一电力网各各消弧线圈圈额定电流流总和的1.25倍。二、对不装装消弧线圈圈的变电所所或电力设设备的接地地装置，计计算电流等等于电力网网中断开最最大一台消消弧线圈时时的最大可可能残余电电流值，但但不得小于于30安安。213、确定定接地故障障电流时，，应考虑电电力系统5~10年发展展规划以及及本工程的的规划。4、在小小接地短路路电流系统统中，为保保证迅速切切除接地故故障，应根根据变电所所接地装置置的接地电电阻验算继继电保护装装置的两相相异点接地地短路动作作电流，或或熔断器熔熔体的熔断断电流。接接地短路电电流不应小小于继电保保护装置换换算到一次次侧的动作作电流的1.5倍倍，或熔熔断器熔体体额定电流流的4倍倍。当不不能符合要要求时，可可降低接地地电阻或采采取其他措措施。22二、低压电力设设备1、低压电力力设备接地装置置的接地电阻，，不宜超过4欧欧。使用同一接接地装置的并列列运行的发电机机、变压器等电电力设备，当其其总容量不超过过100 千伏伏安时，接地电电阻不宜大于10欧。23二、低压电力设设备2、中性点直接接接地的低压电电力网中，采用用接零保护时，，零线宜在电源源处接地，但移移动式电源设备备除外。架空线线路的干线和分分支线的终端以以及沿线每１公公里处，零线应应重复接地。电电缆和架空线在在引入车间或大大型建筑物处，，零线应重复接接地（但距接地地点不超过50米者除外外），若屋内配配电屏、控制屏屏有接地装置时时，也可将零线线直接连到接地地装置上。24低压线路零线每每一重复接地装装置的接地电阻阻不应大于10欧。在电电力设备接地装装置的接地电阻阻允许达到10欧的电力力网中，每一重重复接地装置的的接地电阻不应应超过30欧欧，但重复接接地不应少于三三处。零线的重重复接地，应充充分利用自然接接地体。253、直流电力网网中零线重复接接地应采用人工工接地体，并不不得与地下金属属管道等有金属属连接，如无绝绝缘隔离装置，，相互间的距离离不宜小于1米。4、为防止触电电危险，在低压压电力网中，严严禁利用大地作作相线或零线。。26土壤电阻率高的的地区的电力设设备1、在高土壤电电阻率地区，当当要求接地装置置达到规定的接接地电阻值在技技术经济上极不不合理时，小接接地短路电流系系统中的电力设设备和低压电力力设备，接地电电阻可达到30欧，变电电所可达到15欧，但应应符合1.3条的规定。。2、高土壤电阻阻率地区的独立立避雷针，当要要求达到规定的的10欧确确有困难时，可可采用较高的接接地电阻值，并并可与主接地网网连接，但应符符合《工业与民民用电力装置过过电压保护设计计规范》4.1.1和4.1.3的的规定。27架空线路和电缆缆线路1、小接地短路路电流系统中，，无避雷线的高高压电力线路在在居民区的钢筋筋混凝土杆宜接接地，金属杆塔塔应接地，其接接地电阻不宜超超过30欧欧。中性点直接接接地的低压电电力网和高低压压线路共杆的电电力网，其钢筋筋混凝土杆的铁铁横担和金属杆杆应与零线连接接，钢筋混凝土土杆的钢筋宜与与零线连接。与与零线连接的电电杆可不另作接接地。28架空线路和电电缆线路中性点非直接接接地的低压压电力网，其其钢筋混凝土土杆宜接地，，金属杆应接接地，接地电电阻不宜大于于50欧欧。沥青路面上的的高、低压线线路的钢筋混混凝土杆和金金属杆塔以及及已有运行经经验的地区，，可不另设人人工接地装置置，钢筋混凝凝土杆的钢筋筋、铁横担和和金属杆塔，，也可不与零零线连接。29架空线路和电电缆线路2、三相三芯芯电力电缆的的两端金属外外皮均应接地地。变电所内内电力电缆金金属外皮可利利用主接地网网接地。与架架空线路连接接的单芯电力力电缆进线段段，首端金属属外皮应接地地；如果在负负荷电流下，，末端金属外外皮上的感应应电压超过60伏，，末端宜经接接地器或间隙隙接地。30其他电气设备备1、由中性点点不接地系统统供电的电弧弧炉设备，其其外壳应接地地，接地电阻阻不应大于4欧；在高高土壤电阻率率地区，不应应超过10欧。2、Ｘ光设备备应接地，接接地电阻不应应大于10欧，可可与车间接地地干线相连接接。如高电压压发生器在ＸＸ光设备内，，则仅将Ｘ光光设备的外壳壳接地。如高高电压发生器器与Ｘ光设备备分开设置，，则高电压发发生器的接地地端子应首先先与Ｘ光设备备的外壳相连连接，然后再再接到接地干干线或接地体体上。Ｘ光管管的外包金属属体和金属支支架均应接地地。31四、接地装置置自然接地体和和人工接地体体1、交流电力力设备的接地地装置，应充充分利用直接接埋入地中或或水中的自然然接地体。当自然接地体体的接地电阻阻符合要求时时，一般不敷敷设人工接地地体，但变电电所除外。利用自然接地地体和外引式式接地装置时时，应用不少少于两根导体体在不同地点点与接地网相相连接，但电电力线路除外外。2、人工接地地体的材料可可采用水平敷敷设的圆钢、、扁钢、垂直直敷设的角钢钢、圆钢等。。接地装置的导导体截面，应应符合热稳定定与均压的要要求，且不应应小于下表所所列规格。32注：1、电力力线路杆塔的的接地体引出出线，其截面面不应小于50cm2，并应热镀锌锌。2、经常流过过直流电力电电流的接地体体和接地线，，其地下部分分的最小规格格见本规范第第八章。3、作为接地地线的钢管，，表中地下系系指车间地坪坪内。敷设在腐蚀较较强场所的接接地装置，应应根据腐蚀的的性质采取热热镀锌、热镀镀锡等防腐措措施，或适当当加大截面。。返回类别地上地下屋内屋外圆钢直径(cm)568扁钢截面（cm2)244848厚度(cm)344角钢厚度(cm)22.54钢管管壁厚度（cm）作为接地体2.52.52.5作为接地线1.62.51.633变电所的接地地装置1、变电所的的接地装置，，除利用自然然接地体外，，还应敷设人人工接地网。。但对10千伏及以以下变电所，，若用建筑物物的基础作接接地体且接地地电阻又满足足规定值时，，可不另设人人工接地。人工接地网应应以水平接地地体为主，接接地体工频接接地电阻的计计算可按照公式计算。人工接地网的的外缘应闭合合，外缘各角角应做成圆弧弧形。当不能能满足接触电电势或跨步电电势的要求时时，人工接地地网内应敷设设水平均压带带。人工接地地网的埋设深深度宜采用0.6米米。3435千伏及以以上变电所接接地网边缘经经常有人出入入的走道处，，应铺设砾石石、沥青路面面或在地下敷敷设两条与接接地网相连的的帽檐式均压压带。杆上配电变压压器的接地装装置宜敷设成成闭合环形。。2、35千千伏及以上变变电所的接地地网，应在地地下与进线避避雷线的接地地装置相连接接，以降低变变电所接地网网的接地电阻阻。连接线埋埋设长度不应应小于15米，连接接处应便于分分开，以便测测量变电所的的接地电阻。。35架空线路杆塔塔的接地装置置1、高压架空空电力线路的的接地装置应应符合下列要要求：一、在土壤电电阻率ρ≤100欧··米的潮湿地地区，可利用用铁塔和钢筋筋混凝土杆的的自然接地，，不必另设防防雷接地，但但变电所的进进线段除外。。在居民区，，如自然接地地电阻符合要要求，可不另另设人工接地地装置。二、在100＜ρ≤300欧··米的地区，，除利用铁塔塔和钢筋混凝凝土杆的自然然接地外，还还应敷设人工工接地装置，，接地体埋设设深度不宜小小于0.6～0.8米米。36在300＜＜ρ≤2000欧·米米的地区，一一般采用水平平敷设的接地地装置，接地地体埋设深度度不宜小于0.5米米。敷设在耕地中中的接地体，，埋设深度应应在耕作深度度以下。三、在ρ＞2000欧欧·米的地区区，可采用6～8根根总长度不超超过500米的放射射形接地体，，或连续伸长长接地体；放放射形接地体体可采用长短短结合的方式式。接地体埋埋设深度不宜宜小于0.3米。四、居民区和和水田中的接接地装置，宜宜围绕杆塔基基础敷设成闭闭合环形。五、在高土壤壤电阻率地区区，当采用放放射形接地装装置时，如杆杆塔基础附近近有土壤电阻阻率较低的地地带，可部分分采用外引式式接地。37土壤电阻率高高的地区和永冻土地区1、电力设备备的接地装置置条在高土壤壤电阻率地区区，为降低电电力设备工作作接地和保护护接地的接地地电阻，可采采取下列措施施：一、一般如在在电力设备附附近有电阻率率较低的土壤壤，可敷设外外引式接地体体；经过公路路的引外线，，埋设深度不不应小于0.8米。。二、如地下较较深处的土壤壤电阻率较低低，可采用井井式或深钻式式接地体。三、填充电阻阻率较低物质质或降阻剂。。四、敷设水下下接地网。返回382、在永冻土土地区，还可可采取下列措措施：一、将接地装装置敷设在溶溶化地带或溶溶化地带的水水池或水坑中中。二、敷设深钻钻式接地体，，或充分利用用井管或其他他深埋在地下下的金属构件件作接地体。。三、在房屋溶溶化盘内敷设设接地装置。。四、除深埋式式接地体外，，还应敷设适适当深度的伸伸长接地体，，以便在夏季季地表层化冻冻时起散流作作用。五、在接地体体周围人工处处理土壤，以以降低冻结温温度和土壤电电阻率。39五、固定式电电力设备的接接地1、交流电力力设备的接地地线应尽量利利用金属构件件、普通钢筋筋混凝土构件件的钢筋、穿穿线的钢管和和电缆（通信信电缆除外））的铅、铝外外皮等。低压电力设备备接地线可利利用金属管道道，但可燃液液体、可燃或或爆炸性气体体的金属管道道除外。利用以上设施施作为接地线线时，应保证证其全长为完完好的电气通通路，利用串串联的金属构构件作为接地地线时，金属属构件之间应应以截面不小小于100cm2的钢材焊接。。如上述设施符符合相关规范范的要求，可可不另设接地地线。402、不得使用用蛇皮管、保保温管的金属属网或外皮以以及低压照明明网络的导线线铅皮作接地地线。在电力力设备需要接接地的房间内内，这些金属属外皮应接地地，并应保证证其全长为完完好的电气通通路，接地线线应与金属外外皮用螺栓连连接或低温焊焊接。3、接地线一般采采用钢材。但移动动式电力设备的接接地线、三相四线线制照明电缆的接接地芯线以及采用用钢接地线有困难难时除外。钢接地线的截面，，应符合载流量、、短路时自动切除除故障段以及热稳稳定的要求，且不不应小于表4.1.2所列规格。在地下不得利用裸裸铝导体作为接地地体或接地线。414、低压电力设备备的铜或铝接地线线的截面不应小于于下表所列数值。。低压电力设备的铜铜或铝接地线的最最小截面（cm2）种类铜铝明设的裸导体46绝缘导线1.52.5电缆的接地芯或与相线包在同一保护外壳内的多芯导线的接地芯11.5425、小接地短路电电流系统中，与设设备和接地体连接接的钢、铜、铝接接地线，在流过计计算用的单相接地地故障电流时，应应保证其长时间温温度：敷设在地上上的，不超过150℃；敷设在在地下的，不超过过100℃。在一般情况下，可可不校验发生两相相异点短路时接地地线的热稳定。6、中性点不接地地的低压电力设备备，接地线的截面面应按相线允许载载流量确定。接地地干线的允许电流流不应小于供电网网中容量最大线路路的相线允许载流流量的1/2；；单独用电设备，，接地线的允许电电流不应小于供电电分支线相线允许许载流量的1/3。中性点不接地的低低压电力设备，接接地线的截面，一一般不大于下列数数值：钢——100cm2铝——35cm2铜——25cm2437、中性点直接接接地的低压电力网网，接地线和零线线应保证在导电部部分与被接地部分分成零线之间发生生短路时，电力网网任一点的短路电电流能使最近处熔熔断器或自动开关关可靠地切除故障障。8、中性点直接接接地的低压电力设设备，另设接地线线或零线宜与相线线一起敷设，如已已利用1中所列的设施作接地地线，其另设接地地线的钢接地线截截面一般不大于160cm2。中性点直接接地的的低压电力设备，，接地线的截面一一般不大于下列数数值：钢——800cm2铝——70cm2铜——50cm2449、用于接零保护护的零线上不得装装设开关和熔断器器；单相开关应装装在相线上。10、在同时符合合下列各项条件时时，照明线路的零零线可兼作由另一一线路供电的电力力设备的接地线。。一、零线的电导符符合要求。二、在线路运行时时，零线不可能断断开。返回4511、接地线不宜宜作其他用途。在在个别情况下，接接地线也可作为机机床设备控制回路路的零线。12、携带式接地地线应采用裸铜软软绞线，其截面应应符合短路时热稳稳定的要求，短路路时的温度不应超超过730℃，，且截面不应小于于25cm2。携带式接地线的夹夹具应保证与电力力设备及接地体在在连接处的电气接接触良好，并应符符合短路电流作用用下的热稳定和动动稳定的要求。4613、接地线的连连接应符合下列要要求：一、钢接地线连接接处应焊接。如采采用搭接焊，其搭搭接长度必须为扁扁钢宽度的２倍或或圆钢直径的6倍。架空线零线的连接接，可采用与相线线相同的连接方法法。潮湿的和有腐蚀性性蒸气或气体的房房间内，接地装置置的所有连接处应应焊接。如不能焊焊接，可采用螺栓栓连接，但应采取取可靠的防锈措施施。47二、接地线与接地地体的连接，宜采采用焊接。接地线线与设备的连接，，可采用螺栓连接接或焊接。用螺栓栓连接时应设防松松螺帽或防松垫片片。三、接地线与管道道等伸长接地体的的连接处，应焊接接。如焊接有困难难，可用卡箍，但但应保证电气接触触良好。连接地点应选在近近处，并应在管道道检修而可能断开开时，接地装置的的接地电阻仍能符符合本规范的要求求。管道上的表计和阀阀门等处均应装设设跨接线。14、直接接地或或经消弧线圈接地地的主变压器、旋旋转电机的中性点点与接地体或接地地干线连接应采用用单独的接地线。。48六、携带式和移动动式电力设备的接地1、携带式用电设设备应采用专用芯芯线接地，此芯线线严禁同时用来通通过工作电流。严严禁利用其他用电电设备的零线接地地，零线和接地线线应分别与接地网网相连接。2、携带式用电设设备的接地芯线，，应采用多股软铜铜线，其截面不应应小于1.5cm2。493、携带式用电设设备的插座上应备备有专用的接地触触头。而且所用插插销的结构应能避避免将导电触头误误作接地触头使用用。插座和插销的接地地触头应在导电的的触头接触之前连连通，并应在导电电的触头脱离之后后才断开。金属外外壳的插座，其接接地触头和金属外外壳应有可靠的电电气连接。4、由