电力设备接地装置改进研究

李元源

（盐城工业职业技术学院，江苏 盐城 224000）

随着电力系统的发展，在常规的电力设备和控制系统的安装、调试和检修等过程中，为了避免触电事故的发生，保证电气设备的安全稳定运行，在安全技术上应满足设备的接地或接零，这样既能保障操作人员的人生安全，而且确保了设备的安全运行。而接地装置则是接地技术中最为重要实施主体，本次研究主要内容就是对传统的电力设备接地装置进行改造设计。

1 电力设备接地的分类

由于接地技术的应用场景广泛，种类丰富，所以不同的分类方法，接地技术的分类结果各不相同。总体上来说，接地技术可以分为两类。

一种是保护性接地。顾名思义，这种接地方式主要是防止电击和静电。首先是为了防止高压串入低压线路的漏电情况，其次是将静电引入地面，防止静电损伤，最后就是避雷接地，防止雷电流入电气设备造成的破坏。另一种是功能性接地。这一技术主要应用在控制系统的设备中，主要包括系统接地、信号接地、逻辑接地和屏蔽接地[1]。下面按照电气系统中接地的功能，主要介绍以下四种接地种类[2]。

（1）安全接地。这种接地方式主要是通过将设备金属外壳或电线表皮接地，从而避免在设备绝缘受损情况下强电流对工作人员的损伤，一般分为接零保护和接地保护两种类型。

（2）避雷接地。在雷雨天气里，雷电的高电压和高电流可能会对电力设备造成破坏性损伤，所以安装避雷装置，将雷电流导入大地，保障设备和人体的安全。

（3）工作接地。工作接地是指对电力系统中的某个点进行接地，比如变压器的中性点，还有220V低压电网的保护接地，这样可以防范电力设备在工作时突遇高电压所造成的损害，维持电力系统的正常运行。

（4）防静电接地。在电气设备中，当静电不断聚集形成高电压时，会危害到电力设备和操作人员的安全，同时静电也会干扰弱电设备的正常工作，所以防静电接地在电力系统中也是不可或缺的。

2 电力设备接地设计要点

（1）接地体。接地体就是接地装置直接与土壤接触的金属物体，也称接地极。在实际应用中工人专门设计的接地金属我们称为人工接地体，按照安装方式分，人工接地体分为水平接地体和垂直接地体。垂直接地体在实际应用中最为常见，本研究的接地体也是垂直接地形式。垂直接地体一般采用角钢材质，然后在相应部位粉刷防腐漆，并且接地体的长度也有一定要求，保证相邻接地体不相互干扰。接地极的确定还必须遵守下面几项原则：接地体的材料要根据施工环境来确定，要满足一定的抗机械损伤，还要具有一定防腐蚀能力；设计者要结合土壤电阻和接地电阻，考虑确定接地极的类型和结构尺寸；地极尽量使用自然接地体，节约制造和施工成本；如果是避雷设施，需增设垂直地极。

（2）接地电阻。根据不同形式的接地极，不同的工作环境，不同的电压要求，接地电阻的计算不尽相同。下面我们主要介绍一般垂直接地极的接地电阻计算方法[3]，其公式为：当l≥d时，有：

式中：R为垂直接地极的接地电阻（Ω）；ρ为土壤电阻率（Ω.m）；l为垂直接地极的长度（m）；d为接地极用圆钢时，圆钢的直径（m）。当使用其他形式钢材时，d另有等效的计算公式。

但是在实际设计过程中，我们也可以利用以下简化公式进行接地电阻设计。

当低压电力设备接地时，接地电阻不宜超过4欧。使用同一接地装置的并列运行的发电机、变压器等电力设备，当其总容量不超过100千伏安时，接地电阻不宜大于10Ω。

（3）接地引下线。接地引下线如果设计不合理，会导致接地线易高温熔断，使设备受到高压电击造成事故。根据热稳定行条件，在未考虑腐蚀情况下，接地线的最小截面积为：

式中：Sg为接地线的最小面积（mm2）；Ig为流过接地线的短路电流稳定值（A）；te为接地故障的等效持续时间（s）；c为接地线的热稳定系数。

3 电力设备接地装置改进研究

文章在前人研究的基础上，对常规的手持式、移动式电气设备的接地装置进行了改进。移动式接地装置的接地线要求采用多股软铜线，截面不得低于1.5cm2，同时为了保证足够的机械强度，接地线与电气设备、接地体间应采用螺栓连接或专用夹具使其接触良好，并且保证在特殊情况下动、热稳定性要求。

图1 接地装置装配图

如图1所示为接地装置装配图，接地杆、连接板与接地套筒构成的整体可与连接板之间的空隙中的土壤接触，将电流传向大地，接触面积大，传导效果好。过螺旋片的设置，可使接地杆、接地套筒与保护套构成的整体容易进入土中，也使进入土壤中的保护套不易受外力而歪斜，通过保护套、压套、定位螺钉与遮挡套的配合设置，可保护内部的接地杆、连接板与接地套筒构成的整体不与保护套外部经过雨淋而变得较湿的土壤接触，使接地杆、连接板与接地套筒不易发生锈蚀，使使用寿命得到延长。

4 结语

随着我国电力行业的不断发展，接地装置在各领域的电气设备中应用越来越广泛，文章从应用角度阐述了目前接地设备的主要类型，结合实际工程要求分析了接地设备的设计要点，主要包括接地体、接地电阻和接地引下线的设计，最后对移动式的电力设备接地装置进行了改造研究，新装置不仅导电效果明显，而且不易腐蚀，提高了在恶劣环境中装置的使用寿命和稳定性，具有较高的实际应用价值。