第17单元接地装置的安装和接地电阻

第17单元第二节接地装置的安装一、接地装置的敷设要求1．为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的两倍，水平接地体的间距不宜小于5m。2．接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m。3．围绕屋外配电装置、屋内配电装置、主控制楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互连接不应少于两根干线。对大接地短路电流系统的发电厂和变电所，各主要分接地网之间宜多根连接。为了确保接地的可靠性，接地干线至少应在两点与地网相连接。自然接地体至少应在两点与接地干线相连接。4．接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面宜保持250～300mm的距离。接地线与建筑物墙壁间应有10～15mm的间隙。5．接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀。与公路、铁道或化学管道等交叉的地方，以及其他有可能发生机械损伤的地方，对接地线应采取保护措施。在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。6．接地线的连接需注意以下几点：（1）接地线连接处应焊接。如采用搭接焊，其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。在潮湿的和有腐蚀性蒸汽或气体的房间内，接地装置的所有连接处应焊接。该连接处如不宜焊接，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。（2）直接接地或经消弧线圈接地的主变压器、发电机的中性点与接地体或接地干线连接，应采用单独的接地线。其截面及连接宜适当加强。（3）电力设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线相连接。严禁在一个接地线中串接几个需要接地的部分。7．接地网中均压带的间距D应考虑设备布置的间隔尺寸，尽量减少埋设接地网的土建工程量及节省钢材。视接地网面积的大小，一般可取5m、10m。对330kV及500kV大型接地网，也可采用20m间距。但对经常需巡视操作的地方和全封闭电器则可局部加密（如取D=2～3m）。二、接地装置的安装接地装置的安装分接地体的安装和接地线的安装。接地体的安装又分自然接地体的利用和人工接地体的装设。以下分别介绍：（一）接地体的安装1.自然接地体的利用在设计和安装接地装置时，首先应充分利用自然接地体，以节约投资，节约钢材。自然接地体是用于其他目的，但与土壤保持紧密接触的金属导体。如果实地测量所利用的自然接地体电阻已能满足要求，而且这些自然接地体又满足热稳定条件，就不必再装设人工接地装置，否则应装设人工接地装置。对于大接地电流系统的发电厂和变电所则不论自然接地体的情况如何，仍应装设人工接地体。自然接地体至少应由两根导体在不同地点与接地网相连（线路杆塔除外）。用来作为自然接地体的有：上下水的金属管道；与大地有可靠联接的建筑物和构筑物的金属结构；敷设于地下其数量不少于二根的电缆金属外皮及敷设于地下的非可燃可爆的各种金属管道；非绝缘的架空地线等；对于变配电所来说，可利用其建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接，在建筑物结构的结合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其他连接的，都要采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。2.人工接地体的装设用来作为人工接地体的一般有钢管、角钢、扁钢和圆钢等钢材。如在有化学腐蚀性的土壤中，则应采用镀锌的上述几种钢材或铜质的接地体。人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本结构型式，接地体宜垂直埋设；多岩石地区接地体可水平埋设。（二）接地线的安装1.自然接地线的选用接地线是接地装置中的另一组成部分。在设计接地线中为了节约有色金属、减少施工费用，应尽量选择自然导体作为接地线，但要求它具有良好的电气连接。只有当自然导体在运行中电气连续性不可靠或有发生危险的可能，以及阻抗较大不能满足接地要求时，才考虑采用人工接地线或增设辅助接地线。在选择人工接地线时，除了其电阻值要达到设计要求外，还应检验其热稳定及机械强度。用来作为自然接地线的有：数量为两根的电缆的金属外皮，若只有一根，则应敷设辅助接地线；各种金属构件、金属管道、钢筋混凝土等，其全长应为完好电气通路。若金属构件、金属管道串联后作接地线时，应在其串接部位焊接金属跨接线。2.人工接地线的选用为了连接可靠并有一定的机械强度，人工接地线一般采用钢质扁钢或圆钢接地线；只有当采用钢质线施工安装困难时，或移动式电气设备和三相四线制照明电缆的接地芯线，才可采用有色金属作人工接地线，但铝线不能作为地下的接地线。为了防止机械损坏及锈蚀情况，接地线必须要有足够大的尺寸。对于1000V以上的系统一般要根据单相短路电流校验其热稳定。对于1000V以下中性点不接地系统，其接地干线的截面，根据载流量来说，不应小于相线中最大容许负荷的50%；单独用电设备则不应小于其分支供电线容许负荷的31,在任何情况下，钢质接地线的截面不大于1002mm，铝质接地线则为352mm,铜质接地线则为252mm。接地线应该敷设在易于检查的地方，并须有防止机械损伤及防止化学作用的保护措施。从接地体或从接地体连接干线引出的接地干线应明设，并涂漆标明，一般涂上紫色；穿越楼板或墙壁时，应穿管保护；接地干线要支持牢固；若采用多股导线连接时，要采用接线耳。从接地干线敷设到用电设备的接地支线的距离愈短愈好。接地线相互之间及接地体之间的连接应采用焊接，焊接时应牢固无虚焊。接地线与电气设备的联接的方法可采用焊接或用螺栓连接。接至电气设备上的接地线，应用镀锌螺栓连接；有色金属接地线不能采用焊接时，可用螺栓连接。接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，连接应牢固可靠。电气装置中的每一个接地元件，应采用单独的接地线与接地体或接地干线相连接。几个接地元件不可串联连接在一个接地线中。第三节接地电阻一．接地电阻的概念电流经接地体流入大地时，接地体本身、接地体与土壤之间的接触部分以及土壤本身都要呈现一定的电阻，这一电阻叫接地体的接地电阻。接地电阻的数值等于接地体对大地零电位区域的电压与流经接地体的全部电流的比值，等于接地极电阻和流散电阻之和。按通过接地体流入地中的工频电流求得的电阻，称为工频接地电阻，通常简称接地电阻；按通过接地体流入地中的冲击电流求得的电阻，称为冲击接地电阻。（一）工频接地电阻工频接地电阻允许值如表10-1所示。表中dR为考虑到季节变化的最大接地电阻值。计算入地短路电流时应考虑：1.应按5～10年发展后的系统最大运行方式确定。2.大接地短路电流系统中计算用的流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内或外短路时，经接地装置流入地中的最大短路周期分量的起始有效值。并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流（架空避雷线对地绝缘的线路除外）。按IRd2000计算时，不应及入引进线路的避雷线接地的作用。按5.0dR计算时，则可计入上述作用。表10-1不同系统、不同接地装置下的工频接地电阻允许值系统名称接地装置特点接地电阻)(dR大接地短路电流系统一般电阻率地区)1(2000IRd时）当AIRd4000(5.0高电阻率地区)2(5dR小接地短路电流系统仅用于高压电力设备的接地装置10250IRd高压与低压电力设备共用的接地装置10120IRd高电阻率地区高压和低压电力设备30dR发电厂和变电所15dR低压电力设备低压电力设备)3(4dR并列运行的发电机、变压器等电力设备的总容量不超过100kVA)3(10dR重复接地10dR电力设备接地电阻允许达到10的电力网的重复接地（重复接地不少于三处）30dR（二）冲击接地电阻冲击接地电阻的允许值如表10-2所示。表10-2不同接地装置下冲击接地电阻允许值名称接地装置特点接地电阻)(dR独立避雷针一般电阻率地区10dR高电阻率地区接地装置不与接地网连接dsdjdsKdsRShRSR3.01.03.0；不作规定，但应满足：接地装置与接地网连接dsR不作规定，但至35kV以下设备接地点的接地体长度不的小于15m配电装置构架上避雷针符合《电力设备过电压保护设计技术规程》第71条的要求dsR不作规定，但与主接地网连接处应埋设集中接地装置，至变压器接地点的接地体长度不得小于15m主厂房屋顶上避雷针符合《电力设备过电压保护设计技术规程》第67条的要求dsR不作规定，但应将主厂房梁柱的钢筋连在具有良好电路的整体，并与人工接地体连接避雷器装置在地面的构架上dsR不作规定，但与主接地网连接处应埋设集中接地装置防静电接地30dR二．降低接地电阻的方法降低接地电阻，主要从选择复式接地装置和降低土壤电阻率这两方面进行。（一）选择复式接地装置为了降低接地电阻，往往用多根的单一接地体以金属体并联连接而组成复合接地体或接地体组。由于各单一接地体埋置的距离往往等于单一接地体的长度而远小于40m，此时，电流流入各单一接地体时，将受到相互的限制，而妨碍电流的流散。换句话说，即等于增加各单一接地体的电阻。这种影响电流流散的现象，称为屏蔽作用。由于屏蔽作用，接地体组的接地电阻，并不等于各单一接地体接地电阻的并联值，即总的接地电阻比由单个接地体的接地电阻并联求得的要大，其影响可用接地体的利用系数来表示。此时，接地体组的工频接地电阻按式（10-8）计算。式中E为接地体的工频利用系数，它与接地体的形状、单一接地体的根数和位置有关。工频利用系数E和冲击利用系数ch之间的关系为9.0/chE（但应小于1或等于1）。则复式接地装置的冲击接地电阻为chchchnRR(10-17)式中，chR——单根水平接地体或垂直接地体的冲击接地电阻（）；ch——冲击利用系数，其值恒小于1，在0.8左右，具体数值列于表10-7表10-7各种接地装置的冲击利用系数接地装置型式接地体个数冲击利用系数ch说明n根水平射线（每根长10～80）234～60.83～1.00.75～0.900.65～0.80较小值用于较短的射线以水平接地带连接的垂直接地体23460.80～0.850.70～0.800.70～0.750.65～0.70较小值用于电极间距离与电极长度的比值为2时，较大值用于比值为3时图10-18所示为三根垂直接地体并联组成的复式接地装置，由于采用多个并联支路，加之接地体与土壤的接触面增大，各接地体之间的相互屏蔽作用妨碍了每个接地体向土壤中扩散电流，所以，它的冲击接地电阻比单根接地体的要小。（二）降低土壤电阻率决定接地电阻的主要因素是土壤电阻率。如果在土壤电阻率大的地方埋设接地装置，为了降低接地电阻，可以设法降低土壤的电阻率。常见的降低土壤电阻率的方法有以下几种：（1）将接地装置附近的高电阻率的土壤置换成低电阻率的土壤；（2）经常在埋设接地装置的地方浇以盐水；（3）当上层土壤的电阻率很大（例如干砂），而下层土壤的电阻率又较小时，可以采用深埋接地体的方法；（4）当遇到土壤的电阻率很大，而附近一定距离内有水源时，可以将接地体延伸到有水源的地方埋设。但应注意“延伸”的长度不宜过长，一般不超过40m，否则雷电流传来时，将因电感的作用而使接地装置始端电位增高。（5）如在电力设备附近1km以内有电阻率较低的土壤，可敷设引外接地体，以降低厂、所内的接地电阻。经过公路的引外线，埋设深度不应小于0.8m。（6）把进变电所线路的地线全部连接起来，电流通过地线散流，对降低接地电阻也是有效的。（7）对于多年冻土的地区，电阻率极高，可将接地体敷设在溶化地带或溶化地带的水池或水坑中；敷设深钻式接地体，或充分利用井管或其他深埋在地下的金属构件作接地体；在房屋溶化范围内敷设接地装置；除深埋式接地体外，还应敷设深度约0.5m伸长接地体，以便在夏季地表层化冻时起散流作用；在接地体周围人工处理土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率。