【文章內(nèi)容簡介】 作的穩(wěn)定性，靜電泄放，為工作人員提供安全保障。接地的目的：安全考慮，即保護(hù)接地。為信號電壓提供一個穩(wěn)定的零電位參考點（信號地或系統(tǒng)地）屏蔽保護(hù)作用。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 1 頁 共 37 頁第二章 接地電氣設(shè)備的任何部分與大地(土壤)間作良好的電氣連接稱為接地。接地是確保電氣設(shè)備正常工作和安全防護(hù)的重要措施。電氣設(shè)備接地通過接地裝置實施。接地裝置由接地體和接地線組成。與土壤直接接觸的金屬體稱為接地體；連接電氣設(shè)備與接地體之間的導(dǎo)線(或?qū)w)稱為接地線。接地網(wǎng)是接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由接地環(huán)（網(wǎng)） 、接地極（體）和引下線組成，以往常有種誤解，把接地環(huán)作為接地的主體，很少使用接地體，在接地要求不高或地質(zhì)條件相當(dāng)優(yōu)越的情況下，接地環(huán)也能夠起到接地的作用，但是通常的情況下，這是不可行的，接地環(huán)可以起到輔助接地地作用，主導(dǎo)作用是用接地體來完成的。影響接地效果的幾個因素有土壤電阻率、。影響接地電阻的因素很多：接地樁的大?。ㄩL度、粗細(xì)） 、形狀、數(shù)量、埋設(shè)深度、周圍地理環(huán)境（如平地、溝渠、坡地是不同的） 、土壤濕度、質(zhì)地等等。為了保證設(shè)備的良好接地，利用儀表對地電阻進(jìn)行測量是必不可少的。 接地的基本知識 接地裝置 接地裝置是由埋入土中的金屬接地體（角鋼、扁鋼、鋼管等）和連接用的接地線構(gòu)成。電力行業(yè)按接地的目的，電氣設(shè)備的接地可分為：工作接地、防雷接地、保護(hù)接地、儀控接地。 接地電阻的基本概念 接地電阻是指電流經(jīng)過接地體進(jìn)入大地并向周圍擴散時所遇到的電阻。大地具有一定的電阻率，如果有電流流過時，則大地各處就具有不同的電位。電流經(jīng)接地體注入大地后，它以電流場的形式向四處擴散，離接地點愈遠(yuǎn)，半球形的散流面積愈大，地中的電流密度就愈小，因此可認(rèn)為在較遠(yuǎn)處（15—20m 以外） ，單位擴散距離的電阻及地中電流密度已接近零，該處電位已為零電位。 接地的分類及概念工作接地：是為了保證電力系統(tǒng)正常運行所需要的接地。例如中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器中性點接地，其作用是穩(wěn)定電網(wǎng)對地電位，從而可使對地絕緣常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 2 頁 共 37 頁降低。 防雷接地：是針對防雷保護(hù)的需要而設(shè)置的接地。例如避雷針（線） 、避雷器的接地，目的是使雷電流順利導(dǎo)入大地，以利于降低雷過電壓，故又稱過電壓保護(hù)接地。 保護(hù)接地：也稱安全接地，是為了人身安全而設(shè)置的接地，即電氣設(shè)備外殼(包括電纜皮)必須接地，以防外殼帶電危及人身安全。 儀控接地：發(fā)電廠的熱力控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、晶體管或微機型繼電保護(hù)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動通信系統(tǒng)等，為了穩(wěn)定電位、防止干擾而設(shè)置的接地。也稱為電子系統(tǒng)接地。 防雷接地的作用 接 閃接閃裝置就是我們常說的避雷針、避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng)，接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道，而只能按照人們事先設(shè)計的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道，將雷電能量泄放到大地中去。 均 壓 接閃裝置在接閃雷電時，引下線立即產(chǎn)生高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進(jìn)而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。室內(nèi)的金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個“等電位島” ，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。 為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線、信號線、金屬管道等都要通過過壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接，各個內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接，并最后與等電位連接母排相連。 屏 蔽 屏蔽就是利用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對象包圍起來，使常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 3 頁 共 37 頁雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截斷。所有的屏蔽套、殼等均需要接地。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。 接 地 接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。 分流（保護(hù)） 這是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點，是保護(hù)各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵措施。 所謂分流就是在一切從室外來的導(dǎo)體（包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號線）與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鱏PD，當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，雷電電流就由此處分流入地了。雷電流在分流之后，仍會有少部份沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對于一些不耐高壓的微電子設(shè)備來說是很危險的，所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機殼前，應(yīng)進(jìn)行多級分流（即不少于三級防雷保護(hù)） 。 現(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展，也超出了分流的范圍。有些避雷器可直接串聯(lián)在信號線或天線的饋線上，它們能讓有用信號順暢通過，而對雷電過壓波進(jìn)行阻隔。 采用分流這一防雷措施時，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因為附加設(shè)施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。比如信號避雷器的接入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋避雷器在通帶內(nèi)的損耗要盡量小；若使用在定向設(shè)備上，不能導(dǎo)致定位誤差。 躲 避在建筑物基建選址時，就應(yīng)該躲開多雷區(qū)或易遭雷擊的地點，以免日后增大防雷工程的開支和費用。 當(dāng)雷電發(fā)生時，關(guān)閉設(shè)備，拔掉電源插頭。 運行與維護(hù)接地裝置運行中，接地線和接地體會因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會隨土壤變化而發(fā)生變化，因此，必須對接地裝置定期進(jìn)行檢查和試驗。 一般情況下，應(yīng)每年對變(配)電所的接地裝置一般每年檢查一次，同時進(jìn)行接地電阻測量工作，對各種防雷裝置的接地裝置每年在雷雨季前檢查一次。特別是對常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 4 頁 共 37 頁化學(xué)附近，含有酸、堿、鹽等化學(xué)成分的土壤地帶應(yīng)檢查地面下 500mm 以上部位的接地體的腐蝕程度。防止酸堿等物質(zhì)對地網(wǎng)造成嚴(yán)重的腐蝕。接地網(wǎng)每次檢查時應(yīng)檢查電氣設(shè)備與接地線、接地線與接地網(wǎng)連接情況，要牢固可靠。近年來，南方地區(qū)多采用銅材料作為接地體，以提高接地效果，減少腐蝕程度，這無非要提高防雷裝置的造價，增加工程的成本，南方雨水天氣較多，接地體易腐蝕。而在北方天氣干燥，加之采用銅接地造價較高，因此北方易使用鍍鋅扁鋼做為接地體。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 5 頁 共 37 頁第三章 配電變壓器的防雷接地眾所周知，供電部門和工礦企業(yè)等用電戶給配電變壓器的防雷接地方式，通常采取高壓側(cè)接避雷器，然后將避雷器的接地引下線與配電變壓器外殼及低壓中性點相連，共用一個接地裝置的做法，配電變壓器對其接地電阻值的要求是：當(dāng)容量≥100 kVA 時，≤4Ω ；當(dāng)容量＜100 kVA 時， ≤10Ω，并且還要求將人工接地裝置做成環(huán)形。這都是有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上給出的結(jié)論，而標(biāo)準(zhǔn)中的每條規(guī)定都是有具體的適用范圍，但許多具體規(guī)定在供電部門的現(xiàn)場規(guī)程中沒有反映，這樣就有要對這些規(guī)定做出一些解釋，同時也要做一些更易于執(zhí)行的具體實施細(xì)則。 配電變壓器防雷接線目前，常規(guī)的配電變壓器防雷接線如圖 1 所示。它是將配電變壓器的防雷、工作、保護(hù)這三種接地共同接在了一起的。圖 3—1　配電變壓器防雷、工作、保護(hù)共同接地常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 6 頁 共 37 頁 接地電阻的數(shù)值三點共同接地就是將防雷接地（高、低壓避雷器）、保護(hù)接地（外殼）和工作接地（低壓中性點）連接在同一個接地裝置，其接地電阻應(yīng)滿足三者之中的最小值，其中防雷接地一般規(guī)定小于 10Ω，但要有垂直接地極，以利散流。低壓工作接地一般應(yīng)小于 4Ω。因而接地電阻主要取決于高壓側(cè)對地?fù)舸r的保護(hù)接地，一般情況下配電變壓器都是向 B 類建筑物供電的，標(biāo)準(zhǔn)上有規(guī)定，只有當(dāng)保護(hù)接地的接地電阻 R≤50/I 時，高壓側(cè)防雷及保護(hù)接地才能與低壓側(cè)工作接地共用一個接地裝置。反過來說，如果采取三點共同接地，則 R≤50/I 時，其中 I 為高壓系統(tǒng)的單相接地電流。對不接地系統(tǒng)，I 為系統(tǒng)的電容電流，對消弧線圈接地系統(tǒng)，I 為故障點的殘流。有些系統(tǒng)雖裝有消弧線圈，但常常運行不正常而退出運行，目前不少 10 kV系統(tǒng) IC 都在 40 A 左右，所以較大的高壓系統(tǒng)中 R 應(yīng)取 1Ω。如果按上述計算結(jié)果大于 4Ω，則由于低壓工作接地要求，不得大于 4Ω。公式 R≤50/I 中，50 為低系統(tǒng)的安全電壓，即高壓側(cè)對外殼單相接地時，接地電流流過接地裝置的壓降不得超過 50 V。而 10 kV 系統(tǒng)中的電容電流差別很大，有的不足 10 A，有的高達(dá)上百安或數(shù)百安，所以配電變壓器三點共同接地時，要根據(jù)所在高壓系統(tǒng)的情況來確定接地裝置的接地電阻，不能籠統(tǒng)地規(guī)定 4Ω 或 10Ω。當(dāng)?shù)蛪汗ぷ鹘拥貑为毩碓O(shè)時，100 kVA 以下的配電變壓器的低壓側(cè)工作接地電阻，可放寬到 10Ω，因為變壓器小，繞組的阻抗大，限制了接地電流，也就限制了地電位的升高。 共同接地的連接方式除圖 1 的方式外，施工中還有其它接地裝置的連接方式，見圖 3 所示。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 7 頁 共 37 頁圖 3—2　施工中常用的接地方式圖 33　施工中常用接地方式這三種方式中都是共同接地的，只是它們連接的次序不同，最終還是連在了一起了。采用哪種方式為好，現(xiàn)分析如下。高壓側(cè)避雷器的作用是用來保護(hù)變壓器高壓線圈與外殼之間的絕緣，按圖 2的接法，高壓線圈與外殼之間承受的電壓除避雷器殘壓外，還增加了接地引下線的電阻上的壓降，這個壓降在雷電流沖擊下是不可忽視的，使其保護(hù)效果大為降低。而圖 1 的接法也會產(chǎn)生一個問題，就是低壓線圈及中性線全部承受接地裝置上的壓降，特別是當(dāng)中性點存在重復(fù)接地，接地電阻小于配電變壓器接地電阻，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 8 頁 共 37 頁且離配電變壓器較近時，高壓側(cè)避雷器的放電沖擊電流將較多流向重復(fù)接地，有時會將重復(fù)接地的引下線燒斷（重復(fù)接地線一般較細(xì)）。所以圖 3 的接法較為合理，對高壓線圈的防雷保護(hù)合理，對低壓中性線的沖擊也較小，因為部分雷電流已通過接地裝置流入地中。 接地裝置的設(shè)計經(jīng)驗有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，配電變壓器臺區(qū)的接地裝置應(yīng)敷設(shè)為閉合環(huán)形，并加垂直接地極，這是因為環(huán)形內(nèi)的接觸電壓比較低，而沿環(huán)形接地體走路的行人，其跨步電壓也較小，城區(qū)的配電變壓器大多安裝在路邊，因常有人走動，為行人安全著想，必須敷設(shè)為環(huán)形。環(huán)形的大小，一般以 5m 為直徑，這是因為要發(fā)揮水平接地極和垂直接地極的散流效果，減少相互屏蔽，降低接地電阻而必需的。但有些安裝地點過于狹窄時，則可為橢圓形，短軸距不得低于 3 m。由圖 4 可見，兩個垂直接地極宜打在短軸兩端點附近，高壓避雷器及外殼接地和中性點的接地分別引至垂直接地極附近，以利于散流。如土壤電阻率較高，做一個環(huán)后，測試接地電阻不合要求，則應(yīng)在環(huán)外再做一個大環(huán)，兩環(huán)相距 4～5 m，埋深比第一環(huán)深，至少兩處相連接，直至滿足要求為止。圖 34　接地裝置敷設(shè)為橢圓形 接地引下線的連接方式按部頒標(biāo)準(zhǔn)，除設(shè)備的接線端子可用螺栓連接外，引下線及接地裝置都應(yīng)使用焊接，但為安裝方便，通常在電桿下的 ～ m 處有一個斷接卡，也用螺栓連接。引下線一般用扁鋼，但也有采用鋼絞線。鋼絞線與扁鋼的連接應(yīng)制作接線板，最好采用雙螺栓相連，并且采用不銹鋼的螺栓，以利于接觸良好。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第 9 頁 共 37 頁目前的實際情況是，高壓避雷器接地端分別用鋼絞線接線，三根鋼絞線再連在一起，且都是絞合連接，配電變壓器外殼的接地線也用鋼絞線與避雷器接地線絞合，然后再與接地裝置的引上線用螺栓連接，有的也未壓制接線鼻，這些連接都不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，接頭過多，容易造成接觸不良。比較好的做法是將三個高壓避雷器的接地端用 304 的扁鋼連成一體，從中間引下與外殼的接地扁鋼相連，均采用焊接，也不宜在中間設(shè)斷連卡，而直接入地與接地裝置進(jìn)行焊接，低壓中性點直接用扁鋼引至接地裝置與之焊接，扁鋼宜采用 3040 mm2。 接地裝置的施工接地裝置的地下水平接地極應(yīng)采用 404 的扁鋼，垂直接地極用 L404，埋深大于 60cm，填土?xí)r用干凈的原土并夯實。有條件時，應(yīng)將環(huán)形水平接地極的面積適當(dāng)增大些，或往環(huán)外再做一個環(huán)，兩處相連，以降低接地電阻，盡可能達(dá)到1Ω。地下連接處應(yīng)采用焊接，并符合要求。扁鋼的搭接長度應(yīng)為扁鋼寬度的 2倍，且應(yīng)三面或四面焊接，三面焊接時盡量二短邊一長邊，利于電流通過，圓鋼的焊接長度為圓鋼直徑的 6 倍，應(yīng)兩面焊接，且不得有虛焊。焊接處應(yīng)采取防腐措施。 低壓側(cè)安裝避雷器由于采用三點共地后，高壓側(cè)避雷器的放電電流（特別當(dāng)三相同時放電時）很大，在接地電阻上的壓降也很高。該壓降加在低壓線圈上，通過低壓線路電容接地，在低壓線圈中就有一沖擊電流使線圈勵磁，通過電磁感應(yīng)使高