浅析电气设备接地电阻选择和故障电流监测

2010-08-15赵宝林

科技传播 2010年19期

赵宝林

中国二冶机电公司第五分分公司，内蒙古包头 014010

电气设备（Electrical Equipment）是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称。接地是电流返回其源的低阻抗通道。接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线；利用大地作电流回路接地线。在电力系统中，将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。

1 电气设备接地方式

电气设备究竟应采用保护接零，还是采用保护接地方式，主要取决于配电系统的中性点是否接地、低压电网的性质以及电气设备的暂定电压等级。在实际运用中，接地的作用总的步说可以分为有两个：保护人员和设备不受损害叫保护接地；保障设备的正常运行的叫工作接地。这里的分类是指接地工程设计施工中考虑的各种要求，并不表示每种“地”都需要独立开来。相反，除了有地电信号抗干扰、设备本身专门要求等特殊原因之外，我们提倡尽量采用联合接地的方案。

1.1 保护接地

保护接地主要功能是防雷击、防止设备漏电。防雷接地是受到雷电袭击（直击、感应或线路引入）时，为防止造成损害的接地系统。常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分，区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同，而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上和电源防雷地分开建设。机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。

1.2 工作接地

工作接地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。

除了上述几种接地外，在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地，也叫交流电源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地（如中性点接地）。

2 接地电阻的选择

接地电阻，除具有传统打辅助地极测接地电阻的功能外，还具备无辅助地极测量的独特功能。接地电阻是否符合要求是电气接地系统的安装验收的主要依据。因此，在实际工作中，接地电阻选是一项十分重要的工作。主要技术有以下技术要点：一是选用合适的测量仪器。接地电阻测量，不能选用万用表，因为万用表不能消除瞬间电流引起的测量误差；二是选择正确的测量方法。在现实应用中，多选择双钳法、地桩法双重测量方式，用测得的数据，根据欧姆定律可以很容易计算出接地电阻值；三是考虑测量外部环境。大地本身就是一个电阻，且受多种外部环境因素影响，因此在测量时就考虑土壤引起的影响；四是正确布置辅助接地极。辅助接地极的设置，目的就是选择其代表性，故要注意其与被测地极的距离等，确保客观反映电阻值。

3 接地故障电流的监测

随着科学技术的不断发展，仪器仪表精密性和灵敏度越来越高，极大地增强了工业设备性能。与此同时，对设备安装工程中对接地可靠性也提出了更高的要求。

故障电流是指中性线电流经用作接地线的穿线金属管和建筑物的导电部分返回电源用户处。接地故障电流（earth fault current ）是指流向大地的故障电流。

故障电流出现，就可能会使电气系统内产生噪音使设备无法正常工作，也可能会产生强大杂乱的磁场，并对临近电气设备造成影响，使不同接地点的产生电位差，即不同接地点之间产生电压，引起危险。

故障电流的监测方法，通常是置放一个电流互感器在相线和中性线之间，通过电流互感器检测相线和中性线电流的瞬时向量和。如果检测电流和近似为零，则表示没有故障电流，如果三相负荷不平衡，则会有电流差通过中性线。

在监测故障电流的方法时，根据电流互感器的安装位置，一般分以下几种监测方法。

一是监测含有中性线的主干回路。对于设备很少的小型电气系统，这种方法简便易行，但是适用于大型电气系统。一旦安装的多个电流互感器，发现电流后，也很难查找和排除。

二是监测变压器中性点到总接地端子板间的电流。这种方法可很好地利用在直接监测泄漏电流上，但不能监测相线和中性线的向量和，故有一定的局限性。

三是监测参考接地线上的电流。对于有专门参考接地线的电气系统，这种方法不仅可以直观地监测泄漏电流，还能针对性地查长到检验接线错误、导线和与参考接地线连接的设备的绝缘等问题。

四是隔离变压器或噪音抑制变压器二次回路的监测。对于监测可编程控制器和其它敏感电子设备的绝缘水平、接线有无错误以及二次回路上是否存在故障等，这种办法是行之有效地。

4 电气接地技术实证分析

电气接地是必不可少的。正确的接地系统安装看上去简单，但在实际应用上是一个比较复杂的问题，需要考虑的因素很多。一旦处理不好，就会埋下事故隐患，甚至引发不良后果。下面，结合某机房的接地保护方案进行分析。

某机房有4种接地形式：计算机专用直流逻辑地、交流工作地、安全保护地、防雷保护地。采用原接地极，并采用联合接地方式；接地电阻小于1Ω；逻辑接地网用铜排安放在活动地板下，配专用接地端子，直流地需用接地干线引下至接地端子。为了消除雷击和过电压的危险影响，保护机房设备的安全，在防雷击保护上，配电柜内专门单独安装了电源二级防过电压防雷保护系统。在导线选择上，根据负荷大小，结合电压损失、允许升温、机械强度等，合理选用难燃铜芯塑料绝缘导线导线。