电力系统为了保证电气设备的可靠运行和人身安全,不论在发电、供电、配电都需要有符合规定的接地。接地装置的安装直接影响电气设备的运行安全和人身安全。

接地装置主要由接地引下线和接地体共同组成,其中,接地引下线将电力线路或电气设备受到过电压冲击时所产生的过电流引入接地体,而后由接地体向大地释放。

(一)接地体的形式

(1)根据电气设备的种类及土壤电阻率的不同,接地体主要有图6-103所示几种形式。

1)环形接地体,是用扁钢围绕杆塔构成的环状接地体。

2)放射形接地体,采用一条至数条接地带敷设在接地槽中,一般应用在土壤电阻率较小的地区。

3)混合形接地体,是由扁钢和钢管组成的接地体。

图6-103　接地体常见的几种形式(一)

(a)放射形;(b)环形;(c)混合形

(2)如图6-104所示,根据埋设方式,接地体分为水平埋设接地体和垂直插入式接地体。

图6-104　接地体常见的几种形式(二)

(a)水平接地体;(b)垂直接地体

1)水平接地体,该接地体水平的埋入地中,其长度和根数按接地电阻的要求确定。接地体的选择优先采用圆钢,一般直径为8～10mm。扁钢截面为25mm×4mm～40mm×4mm。热带地区应选择较大截面;干寒地区,选择较小截面。如图6-104(a)所示。水平接地体的常见形式见图6-103。

2)垂直接地体,该接地体是垂直打入地中,长度为1.5～3m。截面按机械强度考虑,角钢为20mm×20mm×3mm～50mm×50mm×5mm,钢管直径为20～50mm,圆钢直径为10～12mm,如图6-104(b)所示;垂直接地体的常见形式如图6-105所示。

(二)接地体的埋设要求

进行接地体的埋设施工时,应根据接地装置的形式,并结合当地地形情况进行定位。在选择接地槽位置时,应尽量避开道路、地下管道及电缆等;进行地势的选择时,应避开接地体可能受到山水冲刷的地段,防止自然条件的侵害。具体要求如下所述。

(1)水平敷设接地体的埋设。应保证接地槽的深度符合设计要求,一般为0.5～0.8m,可耕地应敷设在耕地深度以下,在使用机耕的农田中,接地体的埋深以不小于0.8m为宜;接地槽的开挖宽度以工作方便为原则,为了减少土方工程量,一般宽度为0.3～0.4m。

接地槽底面应平整,不应有石块或其他影响接地体与土壤紧密接触的杂物。接地体应平直,无明显弯曲;放射形接地体间不允许交叉,两相邻接地体间的最小水平距离应不小于5m。倾斜地形应沿等高线敷设。

图6-105　垂直接地体的布置形式

(a)剖面;(b)平面

(2)垂直接地体的埋设。采用垂直接地体时,应垂直打入,并与土壤保持良好接触。

钢管的规格及打入土壤中的深度应符合设计要求,打管时应采用打管器,将接地体垂直打人地中并应防止其晃动,以免增加接地电阻。

(三)接地体埋设的注意事项

(1)在挖水平接地槽过程中,如遇大块石等障碍物可绕道避开,但必须保证:若接地装置为环形,改变后仍保持环形;接地装置若为放射形,改变后仍保持放射形。

(2)铁带敷设之前应予以矫正,在直线段上不应有明显的弯曲,而且要立着敷设。

(3)在山区及土壤电阻率大的地区,尽量少用管型接地装置,而采用表面埋入式的接地装置。

(4)接地装置的连接应可靠。连接前,应清除连接部位的铁锈及其附着物。

(5)接地沟的回填宜选取无石块及其他杂物的泥土,并应夯实。在回填后的沟面应设有防沉层,其高度宜为100～300mm。

(四)接地引下线的基本安装要求(www.daowen.com)

(1)接地引下线的规格、与接地体的连接方式应符合设计规定。

(2)接地引下线与接地体连接,应便于解开测量接地电阻。

(3)杆塔的接地引下线应紧靠杆身,每隔一定距离与杆身固定一次。

(4)电气设备的接地引下线必须使用有效的金属连接,不允许以设备的外壳,电杆的构件等代替。

(五)接地装置接地电阻的技术标准

(1)100kVA及以上配电变压器低压中性点的工作接地电阻不大于4Ω,100kVA以下者接地电阻不大于10Ω。

(2)非电能计量装置电流互感器的接地电阻不大于10Ω。

(3)如图6-106所示,在配电变压器低压侧中性点不接地或经高阻抗接地、所有受电设备外露可导电部分用保护接地线(PEE)单独的接地IT系统中,装设高压击穿熔断器的保护接地电阻不宜大于4Ω,在高土壤电阻率的地区(沙土、多石土壤)保护接地电阻不大于30Ω。

图6-106　IT系统接地方式

(a)中性点经高阻抗接地;(b)中性点不接地

(4)如图6-107所示,配电变压器低压侧中性点直接接地、系统的中性线(N)与保护线(PE)合一,且系统内所有受电设备外露可导电部分用保护线(PE)与保护中性线(PEN)相连接的TN-C系统中保护中性线的重复接地,当容量不大于100kVA、重复接地点不少于3处时,接地电阻不大于30Ω。

图6-107　TN-C系统接地方式

图6-108　TT系统接地方式

(5)如图6-108所示,配电变压器低压侧中性点直接接地,系统内所有受电设备的外露可导电部分用保护接地线(PE)接至电气设备上与电力系统的接地点无直接关连接地极上的TT系统中,在满足剩余电流动作保护器的动作电流的情况下,受电设备外露可导电部分的保护接地电阻,可按下式确定

式中 Re——接地电阻,Ω;

Ulom——通称电压极限,在正常情况下可按50V(交流有效值)考虑,V;

Iop——剩余电流保护器的动作电流,A。

(6)在IT系统中,受电设备外露可导电部分的保护接地电阻,必须满足

式中 Re——接地电阻,Ω;

Ulom——通称电压极限,在正常情况下可按50V(交流有效值)考虑,V;

Ik——相线与外露可导电部分之间发生阻抗可忽略不计的第一次故障电流,Ik值要计及泄漏电流,A。

(7)不同用途、不同电压的电力设备,除另有规定者外,可共用一个接地体,接地电阻应符合其中最小值的要求。

(六)降低接地电阻的措施

(1)延伸水平接地体,扩大接地网面积。

(2)在接地坑内填充长效化学降阻剂,但不允许使用具有腐蚀性的盐类(如食盐)。

(3)外引低土电阻率区接地,如将接地体延伸到潮湿低洼处。