接地-基本概念

早34.1概述电力系统、电气装置和电气设备的某一部分与大地作良好的电气连接称为接地。接地对电力系统和电气设备的安全(免道损坏)及其可靠运行，对操作、维必须根据有关规程、规范的要求，精心地进行接地设这样，接地才能起到它应起的作用。一般按照接地所起的作用来进行分类。接地可分为工作接地人功能性接地保护接地(包括接零)、陈静电接地、防雷及防过电压接地、屏蔽接地(隔离接地)以及其它特殊接地等。当人触及带电导体(有相当高的电压)而遭到打击况下的电击保护和故障情况下的电击保护两类，前者又称为直接接触保护(基本保护),主要是指绝缘和隔触保护的手段。间接接触保护以两种形式来避免人员少接触电压和跨步电压，使之低于安全电压也为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系或任一导体与地之间均不得超过交流(50～500Hz)有效值50V(直流安全电压我国尚未规定)。安全电压额等因素选用上述五级电压中的一级。但是当采用大于~24V的安全电压时，必须采取防止直接接触带电体间的限制，例如接触～36V电压的时间规定为3～6s。因此，在高度危险的环境中，可使用～24V的安全电国提出的安全电压和允许接触时间的关系见表34-1。表34-1安全电压(预期接触电压)和允许通电时间的关系最大允许通电时间(s)5134.2工作接地34.2.1接地类型的表示地的关系(符合IEC标准)。第二个字母表示装置的外露金属部分的对地关34.2.1.1TN系统工作接地985图34-6IT系统(电力系统中性点不接地及经高阻抗接地)34.2.1.3IT系统IT电力系统的带电部分与大地间不作直接连接，而电气装置的外露金属部分则是接地的，见图34-6。34.2.2中性点工作制的零序分量工作接地一般指中性点接地，根据中性点与大地的连接状况，电力系统大体上可分为接地系统和不接要考虑以下几个问题；高的场合，采用不接地系统。例如，70～80年代我国引进的某些火电厂，其～380V低压厂用电系统电厂中宜采用经高阻抗接地的低压电力系统，矿山的井巷部分也可采用不接地系统。地系统应设置检测系统，以便及时发现故障。据坏和人身伤亡等事故。电弧危害易发生在不接地系统的两相或多相导线之间，也可能发生在中性点直接测得电弧电流，并在10～20个周波内切除电弧。这是中性点直接接地或经低电阻接地系统的优点。接地图34-7不接地和各种中性点接地系统的线路图和等效电路图工作接地987电气设备的对地绝缘被击穿，但又与金属外壳接触不的易燃物，这是一种潜在的不安全因素。地时，其他两相的对地绝缘将承受√3倍正常电压的与高-级电压的系统接触等，对雷电过电压及操作过变压器击穿而造成的高一级电压侵入，只要较低电压过电压，中性点接地系统可减小中性点偏移所引起的过电压以及防止过电压对绝缘的影响。各种中性点工作制的比较列于表34-2。34.2.3中性点工作制的分类从总的方面看，电力系统可分成接地与不接地系常见的中性点工作制有五类，其线路图和等效电路图见图34-7。中性点工作制不接地直接接地电阻接地电抗接地消弧线圈接地单相短路电流与三相短路电流的比值一般小于1%,但大最大，可能为100%或更高接地时过电压最高最低较高较高较低更高低高于相电压高于相电压在故障点大致等点还要高20～25%发展为双重接地的可能性大小中中中电弧接地可能性可能可能小可能小如电抗值大，可能不可能单相接地时的电磁感应如不发展为双重接地时，小短中等，电阻值大时，感应值小中等，电抗值大时，盛应值小间较长短路时对通信线的感应或中性点偏移时产可短中等，电阻值大时，感应值较小中等，电抗值大时，感应值较小间较长988接地续表34-2中性点工作制电抗接地消弧线圈接地不接地直接接地电抗接地消弧线圈接地器及电晕的三次谐波影响多累接地情况下较小平时对通信线的器及电晕的三次谐波影响多累接地情况下较小平时对通信线的感应共景时产生感应生静电感应较小事故时较直接接地大事故时较直接接地大事故时较直接接地大事故时较直接接地大事故时，可他较大小电阻大时，长电抗大时，长最短长事故时一般可以电阻大时，长电抗大时，长最短长事故时一般可以高长时间如连接线路短可事故段必须隔离事故段必须隔离事故段必须隔离事故段必须隔离的要求须隔离地时复杂简单简单简单地时复杂简单简单简单要变更消蒸线榴的分接头较复杂般比较困难检查要用特殊设备检查般可在发生事故处检查可与有继电保护的直接接地及电抗般可在发生事故处检查除了接有消瓢线图及经绝缘变压舞除了接有消瓢线图及经绝缘变压舞连接只能与不接地系统或经绝缘变压器的系统相连可与直接接地系统相连可与电抗接地系统相连点工作制系统连接的要求由于继电器选择系统运行要求要求一般要求一般要求一般变更情蒸线他接头，由于继电器选择系统运行要求要求一般要求一般要求一般避禽器型式中性点不接地式中性点不接地式中性点不接地式中性点不接地式中性点不接地式当单相短路电流考虑接三相断流春般考虑接三相断流春般考虑考虑断路器断流容量断路器断流容量考虑按三相断流客量考虚(1)不接地系统。系统的零序阻抗为无限大，(2)直接接地系统。因为变压器(发电机)中性用有效接地系统。满足式34-1要求者，称为有效接地。式中R。——系统的零序电阻，Ω;X₉-系统的零序电抗，Ω;X₁——系统的正序电抗，Ω。另一方面，在最大单相接地故障电流大于变压器(发电机)绕组能够承受的最大三相故障电流时，为了抑制单相接地故障电流，中性点需经阻抗接地。(3)电阻接地系统。电阻接地系统又可分为高阻和低阻接地系统。高阻接地系统与不接地系统相近；低阻接地系统与直接接地系统相近。只要电阻选择得恰当，电阻接地系统中不会产生过高的暂时过电压。例如在10kV及以下电压等级的电阻接地系统中，只要式34-2得到满足，暂时过电压不会超过250%正常值，这一数值对绝缘来说是安全式中R₀——系统的零序电阻，Ω;X₀—-系统的零序电抗，Ω。在高阻接地系统中，单相接地故障电流通常很小，不需立即切断故障，只需报警。单相接地故障电流必须等于系统的全部对地电容电流，若这一电流达到10A时，因10A级的电弧已能造成危害，故已不宜选用高阻接地系统。低阻接地系统中，接地电阻器的作用是限流。(4)电抗接地系统。电抗接地系统主要用于三相四线制系统的发电机中性点的接地，将单相接地故障电流限制在约60%的三相故障电流内，但不低于25%的三相故障电流。(5)接地故障抑制器(消弧线圈)接地系统。消弧线圈具有较高的电抗值，当一相接地时，在消弧线圈中流过的感性电流必须等于其余两相的容性电流，这栏就消除了产生电弧的可能性。消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压偏移不应超过额定相电压的15%。装有消弧线圈的63kV及以下系统，故障点的残余电流不宜超过10A,必要时可将系统分区运行，以减少故障点残余电流。消弧线圈应采用过补偿运行方式，如消弧线圈的容量不足，允许短时期以欠补偿方式运行，但脱谐度不宜超过10%。34.2.4不同电压等级电力系统的接地方式钢铁企业中，具有多种电压等级的电力系统；电压等级不同，其接地方式也不同。在中、小型以及相当多的大型钢铁企业，6、10kV级电压…般用作厂区配电电压，过去通常采用不接地系统，目前也开始采用电阻接地系统。在大型或特大型钢铁企业，有采用35、63、110kV级电压作为广区配电电压，采用直接接地或经消弧线圈的接地方式。随着高功率和超高功率电炉的出现和电炉变压器容量的增加，对电弧炼钢炉和铁合金炉变压器也采用了35、63、110kV直接配电的做法。钢铁企业内的380V级电压的电力系统，一般采用直接接地方式。钢铁企业自电力网受电的电压等级有35、63、110,220kV儿级，其接地方式应按电力网的要求而定。电力部门对工作接地的要求叙述于5,供选择接地方式时参考。高压系统的]10kV及220kV系统采用有效接地方式。系统中的变压器中性点直接或经低值阻抗接地，部分变压器中性点也可能不接地，但在所有系统条件下应使其零序与正序电抗之比(Xo/X₁)为正值并且不大于3,而其零序电阻与正序电抗之比(R₀/X₁)为正值并且不大于1,即符合式34-1的要求。高(中)压的3～63kV不直接连接发电机的系统，般采用不接地方式。变压器中性点不接地或只经电位指示、检测或其他很高阻抗的装置接地。3～63kV系统当单相接地故障电流大于下列数值时，采用消弧线圈接地方式。3～10kV系统30A20kV及以上系统10A3～20kV具有发电机的系统(如高炉差压、干熄焦及废热利用装置),发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，如单相接地故障电流不大于表34-3的允许值时，可采用不接地方式；大于该允许值时，采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，采用高值电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕阻上。发电机额定电压发电机额定容量电流允许值4313,而X为系统每相对地容抗。此外，低压380V配电系统大量采用直接接地方式，也可以采用不接地或经电阻接地方式。在我国：电王动力与照明共用变压器的方式被广泛采用，380V配电系统一般都采用直接接地方式。34.3保护接地34.3.1保护接地的分类及其特点过人体，见图34-9。图34-9低压系统中对地电阻的示意图设A相绝缘损坏而碰壳，故障点(设备外壳)对地电压为人接触故障点时，流过人体的电流为式中——流过人体的电流，A;由于R。<Rl,R₁<R,故Ur和I₁都很小，触及阻值降到低值，则是危险的。当电源中性点经高电阻R.接地时，U;和I₄可分别按式34-5和式34-6求得因为Ro<R,,R₂<R,故式34-6可改写为一般，保护接地电阻R。为42,人体电阻R为500~1000Ω。中性点接地电阻R,只要有约30～60Ω,即可使U:<50V,In<30mA。在正常条件下，IT系统中设备的保护接地能够保IT系统可用于对供电可靠性要求较高的场合。电压U;和流过人体电流I可按式34-5和式34-6分地电阻都是40。这样，故障点对地电压将为110V,通过人体电流将达约0.1～0.2A,显然不能保证人员安系统可用于以三相负荷为主的低玉系统中，TN系统的特点是当电气设备外亮带电时，通过相零回路，流过单相短路电流，从而迅速切斯电源开TT系统，是不安全的。S系统，即三相五线制，全系统的N线和PE(保护)线分开。它可于单相负荷较多的场合以及宾馆等民用于局部用户箭要TN-S系统的场合，如工厂的低压的工厂的低压配电系统。34.3.1.3重复接地TN系统需要重复接地。当PE线或PEN线断线超过200m的架空线分支处和分支线末端以及没有分支线的每隔1km的直线段，PE或PEN线应重复接保压线路引出支线的长度超过500m时；在分支处PE或PEN线也要重复接端。(4)低压直流电缆线路，每隔2km应装设一组重接地。但整个建筑物还应有不少于两组的集中重地装置。如建规物周界长大于400m,则每隔200m处(6)电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处，PE或PEN线应重复接地(但距接地点不超过50m者(7)接地电阻要求不大于40的低压线路，每一重复接地袭量的接地电阻应不大于100。在电气设备接地装置的接地电阻允许达到100的电气系统中，每一重复接地装置的接地电阻应不大于300,保重复接地34.3.2高压电气设备的保护接地地短路电流系统我国规定X₀/X₁≤4～5的系统属于大接地短路34.3.2.2高压电气设备的保护接地时，可采用1--计算用的流经接地装置的入地短路电接5～10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考按式34-8算出的R,值，并未计入引进线路的避接地电阻值接式34-10和式34-11计算时，计算用的接地的要求与范围993接地故障电流应采用下列数值：装有消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一电网各消弧线圈额定电流总和的1.25倍。不装消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备的接地装置，计算电流等于电网中断开最大一台消弧线圈时的最大可能残余电流值，但不得小于30A。中性点经电阻接地的系统中，保护接地装置的接地电阻仍按式34-10和式34-11计算。当接地用电阻阻值较小，或为大接地短路电流时，则按式34-8和式34-9计算。当电气设备的工作电压低于安全电压时，以及人员不怕碰到危险电压的情况下(如人处在良好的绝缘状态下工作),电气设备可不作保护接地。表34-4表示人在各种不同的接触状态下，所允许的接触电压，供设计时参考。表34-4允许接触电压种类接触状态1人体的大部分在水中2接触到电气设备的外壳及金属部件3除第1种、第2种外，正常的人体碰到接触电压时，危险高的状态4除第1种、第2种外，正常的人体不怕碰到接触电压的场合不限制34.4接地的要求与范围接地的一般要求有以下几个方面：(1)作保护接地设计时，应尽量利用自然接地体，接地装置，其接地电阻应满足电阻值最小的一类接地接地干线的布置应便于与接地设备连接，并应靠近避雷器敷设，以满足集中接地的要求。(3)在电压为1kV以下的中性点直接接地的电气在最短的遮断时间内，将电力网络中的故障段可靠地(4)电压为1kV以下的交、直流电气设备，允许中性点直接接地或不接地。性线，即构成TN-C系统，不能构成TT系统。电压分配均匀；大接地短路电流的电气设备的保护接地装置，宜装设环形的接地体，并如装均压带。均能保证达到所要求的电阻值。三线制直流电网中，宜用直接接地的中性线。直流网络的接地线厚度应不小于5～6mm,圆钢直径不小于10mm,其接地装置避免装设在含有腐蚀介质的土壤中，如遇到这种情况可避开或采用改良土壤的措施。接地的共用及分开的具体要求有以下几点：电气设备应采取共同接地，不允许单独接地。电的线路，应采取相同的接地工作制。(4)1kV以上用电设备与1kV以下用电设备，应电阻应限制在10以下，34.4.3防静电的接地要求(1)车间内每个系统的设备和管道应可靠连接，(3)气体产品输送管干线头尾部和分支线处都应的要求参见第38章和第39章的有关部分。34.4.5特殊设备的接地要求(1)携带式用电设备应采用携带型电缆或导线的携带式用电设备的接地线应采用多股的软铜线，其截面应不小于1.5mm²,如移动式电气设备接地用其外壳接地，接地电阻不大于40,采用不小于16mm²(3)X光设备的接地电阻应不大于10Q;若离电压(5)高电压试验室接地网的楼地电阻应为1～40,不大于100。宜利用10m以上的接地网作接地线，或在3～5处作的导线(如测量信号电缆以及测量球隙距离的控制电动机的电源线)应使用有金属外护套(能装)的电缆或高电压武验室所有10kV及以下的电气设备(低线经一段地中电缆(或金属管道)引入，并在试验室34.4.6接地和不接地的范围接地的要求与范围995下列电气设备或装置的金属部分，除另有规定者外，均应接地：式及移动式设备的底座和外壳；(2)电力设备传动装置；(3)互感器的二次绕组，但继电保护方面另构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；和电缆的金属外皮或护套，穿线的钢管等。(7)装有避雷线的电力线路杆塔；路电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔；断器、电容器等；(10)避雷器、保护间隙、避雷针和耦合电容器底(11)铠装控制电缆外皮、非铠装或非金属护套电缆的1～2根屏蔽芯线。电气设备或电气装置的下列金属部分，除另有规定者外，可不接地(或不接零):(1)在不良导电地面(木质、沥青等)的干燥房间内，交流额定电压为380V及以下和直流额定电压440V及以下的电气设备的金属外壳，但当维护人员因某种原因同时可触及到其他电气设备中已接地的其(2)在干燥场所，交流额定电压127V及以下，直流额定电压110V及以下的电气设备外壳，但爆炸危险场所除外，(3)电力线路的木杆塔和屋外变电所木构架上的悬式和针式绝缘子的金具(在污秽地区除外)以及照明(4)安装在柜、屏、台(包括配电间隔墙上)上的电气测量仪表、继电器及其他低压电器的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属附件；金属外皮两端已接地的电力电缆的构架，但爆炸危险(6)电压为220V及以下蓄电池室内的金属框架；路轨道，但油罐区的轨道除外；(8)如电气设备与机床的机座间能可靠的接触，可将机床的机座接地，机床上的电动机和电器，可不接以拆下或打开的部分。保护接地、接零的范圈见表34-5。序号对地电压无高度危险的高度危险的特别危险包括有着火危险及室外装置有爆炸危险的345【65以下不需要接地或接零(在固定式36V或12V低压装置中，常将线路的一相接地作为变压为了防止静电荷可能引起的火花，在0区及1区房屋中，应将保及涂松香的黄麻绝缘除外)或含有这些液体的器械，运送这些液体的管子，过滤这些液体的过滤器，以及液体流过时与金属包皮摩擦的部分，子以接地序号对地电压无高度危险的高度危险的特别危险包括有着火危险及室外装置有燥炸危险的12345I不需要姜地或接零手柄、飞轮以及与机床有金属连接的电动机外亮在正常情况下，与楷电部分绝缘的器械，电机及配电屏的金属外壳及构架，电纹接头盒，中间接线金的金属外壳，电缆的金属包皮及金属保护管等同序号I-5及I-4中的元件I同序号I-4中的元件同序号1-5及1·4中的元件N1000以上触的结构部分同序号I-5,1-3及1-4中的元件34.4.6.2工作接地的范围34.4.6.3输电线路接地范围34.4.7接地电阻值34.4.7.1电力设备及电力线路接地电阻34.4.7.2防青及过电压保护接地电阻读筑物的过电压保护接地电阻信见表3-7,重电的撞地电阻值(杆媒)见表34-9。序号姜地电阻值(Q)11kV以上大接地电流电力线路当!>4000A,接地的要求与范围997续表34-6序号接地电阻值(A)21kV以上小接地电流电力线路3与]kV以下线路的共同接地装置41kV以下中性点直接与容置在100kVA②以上的发电机或变压器相连的接地装置56与容量在100kVA@及以下的发电机或变压器相连的接地装置781kV以下中性点不接地电力线路与容置在100kVA②以上的发电机或变压器相连的接地装置9与容量在100kVA②及以下的发电机或变压器相连的接地装置引入线上装有25A以下的熔断器的小容置线路任何供电系统电力设备高低压电气设备联合接地电流、电压互感器二次线图高压线路的保护网或保护线电弧炉静电接地壤电阻率地区1kV以下小接地短路电流系统电气设备发电厂和变电所接地装置大接地短路电流系统发电广和变电所装置无避齿线的架空线小接地短路电流系统钢筋混凝土杆、金属杆零线重复接地低压进户线绝缘子铁脚一般工业电力设备①指单台或并联运行的总容置；算，但不得小于30A。表34-7建筑物过电压保护接地电阻位建筑物类别防止真接雷击的接地电阻(Ω)防止感应雷击的接地电阻(Q)第一类第二类第三类烟囱接地5表34-8雪电保护设备的接地电阻值序号雷电保护设备名称保护变电所的户外独立避售针装设在变电所架空线进线上的避雷针34同上(但与旋转电机在电气上有联系者)55装设在20kV以上架空线路交叉处跨越电杆上的管形避售器，6装设在35～110kV架空线路中，以及在绝缘较弱处木质电杆上的管形避值器7装设在20kV以下架空线路电杆上的放电间隙，以及装设在20kV及以上架空线路相交叉的通信线路电杆上的放电间隙有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表34-9所列数值。电压在1kV以下架空线路的接地电阻为(1)如线路不在高层建筑物、构筑物屏蔽范围以内，应在线