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浅谈接地和接地装置的制作

信息来源: 浏览次数:615 日期:2017-4-9 18:15:37
接地在防止人身遭受雷电击、减少财产损失和保证电力系统或电气装置正常运行中起着非常重要的作用。为了正确地开展接地工作,须明确“地”和“接地”的概念以及接地装置的制作。 

1   接地的概念

1.1   地的概念

1.1.1  电气地 

        大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”,“电气地”的范围随着大地结构的组成以及大地与带电体接触的情况而定。

1.1.2  地电位

        与大地紧密接触并形成电气连接的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。在距接地极越近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明,在距单根接地极或接地处20m以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。该处的电位已近于零。电位等于零的“电气地”称为“地电位”。若接地极不是单根而为多根时,屏蔽系数增大,上述20m的距离可能会增大。

1.1.3  逻辑地

        电子设备中各级电路的电流传输、信息转换要求有一个参考的电位,这个电位可防止外界电磁场信号的侵入,常称这个电位为“逻辑地”。这个“地”不一定是大地,可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等;逻辑地可与大地接触,也可不接触,而“电气地”必须与大地接触。

1.2   接地

         将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。电气装置中接地点一般是中性点,也可能是相线上某一点。电气装置的接地部为外露导电部分。“外露导电部分”是电气装置中能被触及的部分,它在正常时不带电,但在故障情况下可能带电,一般指金属外壳。有时为了安全保护的需要,将装置外导电部分与接地线相连接地。“装置外导电部分”不属于电气装置,一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。外部导电部分可能引入电位,一般是地电位。接地线是连接到接地极的导线。接地装置是接地极与接地线的总称。接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏;预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障系统正常运行。接地按功能可分为以下几种类型:

1.2.1  工作接地。在工作或事故情况下,工作接地可以保证电气设备可靠运行,降低人体接触电压,迅速切除故障设备或线路,降低电器设备或输电线路的绝对水平。

1.2.2  保护接地。在中性点不接地系统中,如果电器设备没有保护接地,当该设备某处绝缘损坏时,外壳将带电,人将遭受触电危险。设有保护接地后,电流将同时沿着接地体和人体两条线路流过,接地体电阻越小,流过人体的电流也愈小,从而使人体避免触电危险。

1.2.3  重复接地。将零线上的多点与大地多次做导体连接。当中性点连接系统中发生碰壳或接地短路时,可以降低对地电压,在零线断裂时,可以使故障危害减轻。

1.2.4  静电接地。设备移动或物体在管道中移动,因磨擦产生静电,它聚集在管道、容器和储罐或加工设备上,形成很高电位,对人、设备都有害。有了静电接地,静电一旦产生就会导入大地,消除积聚的可能。

1.2.5  直接接地。计算机及微电子设备大部分采用中、大规模集成电路,工作的直流电压较低。为使同一系统的计算机、微电子设备的工作电路具有同一“电位”参考点,将所有的“零”电位点接于同一接地装置,它可以稳定电路的电位,防止外来干扰。

1.2.6  防雷接地。为防雷电浪涌电流泄入大地,使被保护物免遭直击雷或雷电感应等浪涌过电压、过电流的危害,所有建筑物、电气设备、线路、网络等正常不带电金属部分、金属护套、避雷器、SPD以及一切水、气管道均应与防雷接地装置作金属性连接。

2   接地系统的组成及其建造

2.1   建造一个好的接地装置取决于许多因数,例如土壤的性质及其随季节的变化,腐蚀所带来的影响,建筑物所在场地的限制等等。接地装置主要由以下四个部分组成。

2.1.1  接地电极的选用。为使电流入地扩散而设计或使用的与大地成电气接触的良导体(金属或石墨)部件及部件群,在普通土壤条件下,镀锌角钢应是接地电极的首选材料,价格低、施工易、可用年限较长。在土壤电阻率过高条件下,例如只有沙石并无土的地方可选用厂家生产的石墨接地电极。

2.1.2  接地导线的选用。采用截面为50至120 mm2之间的铜线或铜棒,还应有绝缘防腐保护层。在选用时应该考虑到各种装置的最大故障电流。在雷电保护接地系统中,则应根据雷击电流的大小和延时来决定。

2.1.3  接地汇集线(汇流排)的选用。根据接地分配系统接线需要和总故障电流的大小,建议采用截面为120至240 mm2之间的铜板或矩形铜棒。

2.1.4  接地分配系统。把必须接地的各个部分连接到接地汇集线上去。

2.2   接地装置的建造

        本文只介绍采用镀锌角钢做接地电极时的建造方法(要求在晴朗的天气条件下施工)。

2.2.1  确定接地极的排列方式并挖沟。首先根据建筑物所处的地理位置确定接地电极埋设时的排列方式并进行挖沟,可采用一字排列、矩形排列、环形排列等,其中一字型排列是最常见的一种排列方法。当一字排列时,沟深可挖1.8m,沟底宽以方便人员操作为宜;当矩形排列时,如围绕障碍物可按一字沟要求挖掘,否则沟底宽不得少于1.2m。环形排列要求类同。

2.2.2  打入接地电极。将镀锌角钢每2m一根截断,一端切割成尖锐状,按沟均匀布放(角钢间隔一般不少于1.2m)。打入时一人扶正,一人打锤,保证角钢垂直和焊接扁钢面在一条直线上。当角钢顶部与沟底还有30~40cm时,停止打入,以便焊接扁钢。

2.2.3  焊接镀锌扁钢。采用电焊和氧气焊。在焊接前用老虎钳将镀锌扁钢与角钢面夹紧,保证全面接触并上下左右焊四条焊缝。焊缝应连续无虚焊。

2.2.4  测量接地电阻。所有角钢都焊接好后,即可测量接地电阻。当所测电阻值不符合规范要求,则需沿沟方向将地线延长,增加角根数,同时测量电阻值,直到接地电阻合格为止(当矩形或环形排列时可在中间增加角钢根数,也可向方便挖沟一侧延长)。

2.2.5  连接接地导线。当用于直流工作接地(或与保护接地合用)时,须选用VV1kV-70至120mm2铜芯电力电缆做接地导线,其余可用镀锌扁钢。

        当用电力电缆做接地导线时,须选用铸造成形的铜鼻子(铜管压制的壁很薄的不宜选用),并选用M12的镀锌螺栓一套。将压接牢固的铜鼻子电缆与沟内的扁钢用锣栓连接紧固,并留有余长,以防回土后将铜鼻子挣脱。

2.2.6  防腐处理。用沥青对所有连接处均做防腐处理。在刷沥青前应做到以下几点:a、将角钢与扁钢各焊接处的焊渣除净,刷防锈油漆(包括各角钢的顶部);b、用高压绝缘胶带将接地导线的铜鼻子缠绕几层并与扁钢连接处缠绕几层(包括连接锣栓);c、将融化的沥青向已处理过的连接处刷两遍,对包扎高压绝胶带的连接处应重点做防腐处理,并用麻布等包扎好。

2.2.7  回土夯实。待沥青凝固既可回填土,回填土时每隔30~40cm夯实一次,直至回填完毕。

2.2.8  核实接地电阻。用接地电阻测试仪测量,此时的接地电阻值应是回土前测试值的3/4左右。保证后期天气比施工时气候还要干燥时阻值也符合要求。

2.2.9  连接接地汇集线(汇流排)。将接地导线穿入金属蛇皮管内(包括室外地下部分和过墙部分),引入室内与接地汇集线(汇流排)用M12的镀锌锣栓紧固。 

3   结束语

        雷电防护和建造接地系统是一项专业性很强的系统工程。在勘察设计整体建筑物时要整体规划,全面考察,规范设计。施工时,更应由专业队伍承揽,保证施工质量。