对电气施工中电气接地装置设计的分析研究
2010-08-15广东佛山何树生
广东佛山 何树生
对电气施工中电气接地装置设计的分析研究
广东佛山 何树生
电气工程施工中,接地装置是连接系统带电部分与地面,防止建筑或设备带电伤人、实现安全功能的重要部分。因此,电气工程接地装置的设计要严格按照规范,根据项目方的要求,结合应用实际目的,选择恰当的接地方式和措施标准,对每个环节加以区分和重视,合理完善设计施工工作,保证建筑与设备工程的安全性和功能实现。
电气施工接地装置接地极接地导体设计
电气工程中的接地系统包括三部分:即接地极、接地极引线(接地导体)和总接地端子(总接地母排)。接地极一般为金属物体,与大地直接接触,实现电流导入,可以用作信号接地、系统接地或保护接地。接地导体是将需要接地的装置部分与主接地端子连接的导线。而总接地端子是电气装置的参考电位点,通过接地导体连接多个接地极,又通过保护导体或者保护联结导体与建筑或设备外部可导电部分进行连接,实现了多个电位联结线的总等电位联结。接地装置的选择与设计,深深影响到电气系统的正常运行,是防止人身伤害、减少电力故障,保证生命财产安全的重要措施。
一、接地方式的分类
(1)TN-C三相四线系统。该系统保护接地线PE与中性线N合二为一,总称PEN线,在用电侧进线处做重复接地。该接地系统对接地故障灵敏度高,线路经济简单,适合用于三相负荷较平衡的场所,如有独立变压器并有专人维护的厂矿企业。
(2)TN-S三相五线系统。该系统特点是,带电外壳连接PE线,可视为三相四线加PE线的接地系统。N与PE在变压器的中性点共同接地。该接地系统具备可靠安全的基准电位,通常设有独立变配电所的建筑物会采用该系统进线,如商业、宾馆、娱乐场所,办公大楼等。
(3)TN-C-S“先四后五”系统。由两个接地系统组成,变压器引出为TN-C方式,进户处做重复接地,在N线与PE线的连接点之后是TN-S系统。N与PE进户时共同接地,PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时始终不会带电。该系统一般用在区域变电所引入场所,如民用建筑物供电。
(4)TT外壳直接接地系统。两个T分别表示电力系统中性点接地和设备不带电金属外壳直接接地。其特点是中性线N与保护接地线PE分开。该系统在正常运行时,中性线N带电情况下,PE不带电。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方,如分散住户或农村用户。
(5)IT三相三线系统。该系统中,变压器中性点与地面绝缘,或者经大阻抗接地,不设置中性线N,PE独立接地。没有断零保护,在一相接地时设备仍能正常工作。漏电电流较小,接触电压比较易于控制。
二、接地功用的分类
按用于电气系统的功能划分,接地系统还可分为:保护接地(也称安全接地)、防雷接地(也称过电压保护接地)、工作接地、屏蔽接地、仪控接地(也称电子系统接地)等,将常用的三种介绍如下:
(1)保护接地是针对具有金属外壳的带电设备或装置而言,要求带电体的外壳和电缆外皮必须接地,防止绝缘损坏或其他意外发生时,强电流暴露在外,危及人身安全。可分为接地保护和接零保护。
(2)防雷接地是针对雷电天气时,高层建筑物或信号塔等可能接受雷电流导入的物体进行电气接地的设施,如避雷针等装置,目的是起到导流作用,将雷电引入地下,而不在建筑物表面流散。避免高压电流毁损设备或伤人。
(3)工作接地是为了维护电路和设备的正常运行,使电力系统点位保持稳定所进行的接地措施。方法是将电力系统中某一点直接或间接连接地面,如变压器低压中性点接地,能够防止电路和设备工作过电压的风险。
电气系统设计中接地方式既可独立又可统一,但若在一个整体电气系统中,将各个接地装置完全分开,则接地极之间容易产生干扰,除非保证有足够的距离(20m以上),才能加以避免。通常采用以上几种措施综合,组成统一电网进行接地。
三、接地设计
(1)接地电阻。电气工程接地设计的首要工作就是确定接地电阻,接地设计的技术规程中要求接地电阻值小于0.5Ω。而土壤电阻过高便会影响这一数值,可通过填充降阻剂、设置水下接地网、调整地网布置面积措施来降低。若接地装置附近有电阻率低的土壤时,还可敷设引外接地极。如地下较深处具备适当条件,还可设置井式接地极。
(2)接地极。①接地极的材质和强度的选择要基于所用环境,达到耐腐蚀、抗机械损伤及抵抗其他有害影响的能力,多方考虑各种安全风险。②要考虑土地导电性和接地电阻等条件以及相关规程,来确定接地极的类型,防止土地条件对接地电阻的影响,在土壤电阻率低、热特性优良、水分充足的前提下,尽可能减小埋设深度。③充分利用自然接地体作接地极,可节省投资和工作量,延长工作寿命,降低接地电阻。④避雷针等防雷设备的引下线处,应设置垂直接地极来集中散泄雷电。
(3)接地导体。接地导体与接地极之间的连接要稳固可靠,保证其间导电性能良好。可选用热熔焊接、夹具或压力等多种机械连接方式,严格按照说明书和规范进行安装,保证安装过程中接地极和导体的完整性。导体的横截面积应满足瞬变电源对导体最小截面积的要求,可承受最大故障电流。
(4)总接地母排。总接地母排应与接地导体连接牢固,可单独拆卸。为了使接地系统互不干扰,对建筑和设备分别屏蔽,接地母线必须使用绝缘外皮,且一端接地。
综上所述,接地技术在现代化设施与设备工程中的应用日渐广泛,随着电力系统的发展,电网规模的扩大,以及各种电子设备和工程对其接地装置逐渐提高的标准,决定了接地装置对自身设计施工中一系列环节的严格执行要求。接地技术已经形成一门系统的研究学科,得到国内外的高度重视,在电力、通信、电子、信息等多个领域发挥功能性作用,成为迎接信息化与电气化时代到来的重要课题。
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