1、1接地与防雷第一节 接地与接零一、接地的基本概念（一）故障接地的危害和防范措施1、故障接地的危害流散电阻：由于土壤中的等效电阻不是以集中的形式存在的，而是以流散的形式颁布的，并且区域面积较大，所以称为流散电阻。流散电场：当接地点的接地电流经流散电阻时，就会使流散电阻产生电压，这种形式的电压称为流散电场。触地点的安全区域：当距触地点越近时，土壤面积越小，其等效电阻就越大，产生的电压降就越高，反之，当距触地点越远时，土壤面积越大，其等效电阻越小，产生的电压降越低；当距触地点 20m 以外，土壤面积更大，等效电阻几乎为无穷小，所以电压降几乎为零。所以，将触地点 20m 以外的区域称为安全区域。当电气
2、设备发生碰壳短路或电网相线断线触及地面时，故障电流就从电气设备外壳经接地体或电网相线触地点向大地作半球形流散，使附近的地表面上土壤中各点出现不同的电压。如人体接近触地点的区域或触及与触地点相连的可导电物体时，接地电流和流散电阻产生的流散电场会对人体造成危害。2、接地参数接地电阻：人工接地或自然接地对地的电阻。接地电流：当发生接地短路或碰壳短路时，经接地点流入大地中的电流。接地电压：电气设备发生接地短路时，电流通过接地装置流入大地。此时，电气设备的接地部分与大地点的电位差，称为接地电压。20m 触地点接地体 触地点流 散 电 场2接触电压：在接地短路电流回路上，一个人同时触及有不同电位的两点所承
3、受的电位差，称为接触电压。跨步电压：在距触地点或接地体的 20m 范围内，如果人站在这区域内，人的两脚之间的电位差，称为跨步电压。3、保护措施采用将电气设备的外壳通过人工接地体或自然接地体与大地直接连接起来的保护措施进行保护。（二）接地装置概念：接地体与接地引线的总称，叫接地装置。1、接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地体。接地体分人工接地体和自然接地体。人工接地体：因接地需要而人为装设的金属体称为人工接地体。自然接地体：为了其它需要而装设的并与大地可靠接触的金属桩、钢筋混凝土基础等，用来兼作接地体的装置，称为自然接地体。2、接地线：电气设备与接地体之间的连接线，称为接地线。（三
4、）接地的连接方式1、工作接地：在正常情况下，为保证电气设备的可靠运行并提供部分电气设备和装置所需的相电压，将电力系统中的变压器低压侧中性点通过接地装置与大地直接相连接的方式，称为工作接地。2、保护接地：为防止电气设备由于绝缘损坏而造成触电事故，将电气设备的金属外壳通过接地线与接地装置连接起来。这种为保护人身安全的接地方式称为保护接地。abcNABCabcNABCD33、重复接地：当线路较长或接地电阻要求较高时，为尽可能降低零线的接地电阻，除变压器低压侧中性点直接接地外，将零线上一处或多处再行进行接地的方式，称为重复接地。4、防雷接地：为泄掉雷电流而设置的防雷接地装置。5、 工 作 接 零 ：
5、单 相 用 电 设 备 为 取 得 单 相 电 压 而 接 的 零 线 ， 称 为 工 作 接 零。6、保护接零：为防止电气设备因绝缘损坏危及人身安全，将电气设备金属外壳与电源的中性线用导线连接起来，称为保护接零。1KM建筑物abcPENABCD 单相电器工作接零工作接地工作接零示意图工作接地abcPENABCD 用电器保护接零保护接零示意图4（四）低压配电系统的接地形式1、TN 系统：（保护接零系统）概念：电力系统有一点（一般为电源中性点）直接接地，受电设备（包括电气设备和用电设备）的外露可导电部分通过保护线与接地点连接的方式，叫TN 系统。TNS 系统整个系统的中性线（N）与保护线（PE）
6、是分开的。TNC 系统：整个系统的中性线（N）和保护线（PE）是合一的。TNSC 系统：系统中前一部分的中性线和保护线是合一的，后一部分是分开的。BACNPEACBPENACBPENACPEBN52、TT 系统（保护接地系统）：电力系统中有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接地，与电力系统接地点无直接关联。3、IT 系统：（中性点不接地或经高阻抗接地系统）电力系统的带电部分与大地间无直接连接（或有一点经跔大的阻抗接地） ，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至地极。二、接地和接零的基本要求（一）对接地电阻的要求接地装置的主要技术指标是接地电阻，它包括接地线电阻和接地体的流散电阻。
7、由于接地线电阻很小，一般可忽略不计，所以接地电阻主要是指接地体的流散电阻。一般情况下，容量较大，数量较多和价格昂贵的电气设备，其接地电阻较小。1、工作接地：1KV 以下电力系统变压器低压侧电源中性点，工作接地的接地电阻不宜超过 4；总容量不超过 100KVA 的变压器或发电机供电的低压电力网中，接地电阻不宜大于 10；在高土壤电阻率地区，当达到 4 和 10，在技术经济上很不合理时，可提高到 15。2、保护接地：一般设备的保护电阻应在 4、10、30 之间。3、重复接地：一般的重复接地，其接地电阻应小于 10。但在接地电阻值允许达到 10 的电力网中，每处重复接地的接地电阻值不应超过 30，此
8、时重复接地不应少于 3 处。4、低压线路铁脚：低压线路混凝土杆和低压进户线绝缘子铁脚的接地电阻不宜超过 30。ACBN65、避雷针（线）：避雷针或避雷线单独接地时，其接地电阻一般不得小于10，特殊情况下要求小于 4。当几个电气设备或电讯及其它电子设备共用一个接地装置时，其接地电阻值应以要求高的设备为准。（二）对零线的要求1、零线的截面要求单相回路的零线应与相线等截面。三相四线或二相单线的配电线路，其 N 线和 PEN 线不宜小于相线截面。以气体放电为主要负荷的回路中，N 线截面不应小于相线截面。采用可控硅调光的三相四线或二相三线配电线路，其 N 线或 PEN 的截面不应小于相线截面的 2 倍。
9、N 线或 PEN 线的最小截面应符合下表的规定。零线和保护线的最小截面导线名称或作用 PE 线和 PEN 线的最小截面mm2单芯导线作 PEN 干线 铜材铝材 1016多芯电缆的芯线作 PEN 干线 4单芯绝缘导线作 PE 线有机械性的保护无机械性的保护2.54保护线（PE）其材质与相线相同S16S2525S35S16S/22、零线的连接要求零线的连接应牢固可靠、接触良好；零线与设备的连接线应采用螺栓压接，并应加弹簧垫圈；钢质零线本身的连接必须采用焊接连接；采用自然导体作零线时，对连接不可靠的地方要另加跨接线。3、并联连接：所有电气设备的保护接零线，均应以并联的方式接在零线上，不允许采用串联方
10、式。4、保护设备：三相四线制或三相五线制电力线路的零线禁止安装熔断器、单独的自动开关等过载或短路的保护设备，否则一旦零线因故断开、负载不平衡时，就会产生电压位移使零线电压上升，威胁设备和人身安全。5、零线的防腐。6、对于临时设备、移动设备、携带式设备和电动工具的零线，要特别注意检查，以防漏接、断线和万一发生碰壳故障时造成的触电事故。7（三）低压配电系统接地型式的基本要求1、采用 TNCS 系统时，当保护线与中性线从某点（一般为进户处）分开后就不能再合并，且中性线绝缘水平应与相线相同。2、在 TN 系统的接地型式中，所有受电设备的金属外壳必须用保护线或PEN 线与电力系统中的接地点相连接，且必须
11、将能同时触及的设备金属外壳接到同一接地装置上。3、保护线上不应设置保护电器或隔离电器，但允许设置供测试用的只有工具才能断开的接点。4、在选择系统接地型式时，应根据系统安全保护所具备的条件，并结合工程实际情况，选定其中一种。在由同一台发电机、配电变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用两种接地型式。当同一低压配电系统中同时采用 TN 和 TT 接地型式，如图，当采用保护接地的一台电动机 D2发生单相碰壳漏电事故时，故障电流 ID通过 rD、r 0构成回路。在此情况下，电流一般不大，线路有可能断不开，所以故障点未被发现而长期存在。这时，零线电压将提高到U0 r0r这样，不仅人与 D2接触有
12、触电危险，而且，由于零线电压升高， D1的金属外壳也将带有电压，人也会有触电危险。因此，在同一低压配电系统中的保护接地和保护接零不能同时混用。三、接地电阻的测量D1 D2ID rDroABCN8接地装置安装完毕后，必须进行接地电阻的测量工作，以检验接地电阻是否符合设计施工要求，如不合格则应采取措施直至合格。1、测量方法：利用地阻表测量 把 电 位 探 针 P 插 在 被 测 接 地 体 E 和 电 流 探 针 C 之 间 ， 依 直 线 布 置 并 彼此 相 距 20m。用连接导线将测试点 E、P、C分别连接在地阴表相应的端钮E、P、C 上。将地阴表水平放置，使检流计的指针指于中心线上，如不在
13、中心线上，可用零位调节器校正。摇动发电机摇把，使检流计的指针偏离中心线。当检流计指针接近中心线时，再加快发电机的转速，使转速达到120r/min 左右。在转速稳定的同时，调整“测量标度盘” ，指针指向中心线时，即可读数。2、测量时的注意事项测量前应将被测接地装置与设备断开。电流探针与电位探针应布置在与线路或地下金属管道垂直的方向上。不要在雨中或雨后立即测量接地电阻。测量时，因接地体和辅助接地体周围都有较大的跨步电压，所以在3050m 范围内严禁人、畜进入。3、降低接地电阻的措施。EPCCPE 20m 20m断开至被保护的电气设备9土壤混合法：在接地体周围适当混合一些诸如煤渣、木炭粉、炉灰之类的
14、低阴性材料，以提高土壤导电率。 土 壤 浸 渍 法 ： 用 食 盐 溶 液 或 其 它 类 似 的 高 导 电 率 溶 液 材 料 洝 渍 接 地 体 周 围的 土 壤 。土壤换土法：将接地体周围换成如粘土、黑土、煤粉等电阻率低的土壤。增加深度，当表面岩石或高电阻率土壤不太厚时，可采用钻孔深埋或开挖深埋接地体的方法（四周用炭粉浆灌入）降低接地电阻。四、接地装置的维护1、定期检查和维护保养接地电阻的复测：工作接地半年复测一次，保护接地 12 年复测一次。如接地电阻增大，不可勉强使用，应及时修复。连接点的检查：接地装置的连接点，尤其是螺钉或螺栓连接点，每隔半年到一年检 查 一 次 ， 发 现 松
15、动 应 及 时 拧 紧 。 采 用 电 焊 连 接 的 ， 应 定 期 检 查 焊 接 是否 完 好 ， 有 无 锈 蚀 。支持点的检查：接地干线的每个支持点都应定期检查，如有松动，脱落或损坏现象，应及时紧固或更换。线路有无锈蚀：应定期检查接地装置连接干线，接地干线和支线有无严重锈蚀现象，若严重锈蚀，则应及时修复或更换，不可勉强继续使用。2、常见故障的排除方法连接点的松散和脱落：在移动电器的接地支线与插销间的连接处，铝芯接地线的连接处，具有震动的设备接地连接处，一般容易出现松脱现象后应及时紧固和修复。遗漏接地或位置接错：在设备维修或因更换重新安装时，往往会因疏忽而漏接接地线头或接错位置。发现有
16、漏接或接错时应及时纠正。接地线局部电阻增大：接地线局部电阻增大是由于连接点或跨接线存在轻度松散，以及连接点的接触面存在氧化层或其它污垢。此时应拧紧螺栓或清除氧化层及污垢后再连接妥。接地体接地电阻增大：接地体接地电阻增大，通常是由于接地体严重锈蚀或连接干线连接点接触不良所引起的，此时应更换接地体或把连接处重新接妥。第二节 防雷保护雷击是电力系统的主要自然灾害之一，它可能造成电气设备损坏、电力系统停电，建筑物发生火灾或爆炸事故等，也可能千百万生产设备事故和人身安全事故，因此，必须采取适当的防范措施，减小雷害事故。10一、防雷的基本措施1、安装避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置。把雷电经避雷装置引导而
17、流入大地，以削弱其危害。2、提高电气设备和其它设备的绝缘能力，确保电力系统和其它设备的安全运行。二、避雷装置（一）组成：由接闪器、引下线和接地装置组成。1、接闪器：将空中的雷电流引入大地而起先导接收作用。接闪器的类型：避雷针、避雷线、避雷网、避雷器。用途：避雷线和避雷器多用于电力系统的线路中用以保护电气设备。避雷针、避雷带和避雷网多用于保护建筑物。2、引下线：雷电流流入大地的通道，其材料多采用镀锌扁钢或圆钢。3、接地装置：可减小雷电流冲击时的接地电阻，使雷电流在大地中迅速流散。三、高压架空线路的防雷保护措施过电压：指对电气设备绝缘有危险的突然升高的电压。可分为大气过电压和内部过电压两大类。1、
18、35KV 及以上线路架设避雷线避雷线又称架空地线，一根或两根架设于杆塔的顶部，主要是防止雷直击到架空输电线路的导线上。当雷直击到避雷线上时，雷电流就沿着避雷线分向两侧流动，绝大部分雷电流就在最近的杆塔接地引下线流入大地中，极小部分雷电流则流到较远处的杆塔再经其接地引下线流入地中。为使雷电流尽快流入地中，减小对设备绝缘的威胁，必须把每根杆塔上的避雷线都可靠接地，且接地电阻应符合要求。雷害不严重的地区，110KV、2060KV 线路应在发电厂升压站出线和变电站进出线 12Km 内装设。110KV 以上的线路大都沿线路全线装设。避雷线的保护范围与它保护的导线所成的角度大小有关。保护角越小，其遮蔽效果
19、也越好。保护角的要求是，双避雷线 2030，单避雷线 25。选择避雷线主要应考虑机械强度，及与导线的配合。一般，避雷线采用镀锌钢绞线。当导线使用 LGJ35、LGJ50、LGJ70 时，避雷线使用 GJ25。当导线使用 LGJ95 到 LGJ185 时，避雷线使用 GJ35。11当导线使用 LGJ240 到 LGJ400 时，避雷线使用 GJ50。2、610KV 架空线路的防雷保护措施提高线路本身的绝缘水平。a、在线路上采用瓷横担，减少雷击跳闸次数，提高耐雷击的水平。b、在铁横担混凝土电杆线路上，用高一绝缘等级的绝缘子。利用三角形作保护线。由于 610KV 线路中性点是不接地的，如果在三角形排
20、列的顶线绝缘子上装上保护间隙，则在雷击时顶线承受雷击。间隙击穿，对地泄放雷电流，从而保护下面两根导线。形成暂时的单相接地，不会引起线路跳闸。加强对绝缘薄弱点的保护。线路上个别特高的电杆，线路的交叉跨越处，线路上的电缆头，开关等处，是线路上的绝缘薄弱点。雷击时，这些地方最容易发生短路，需装设管型避雷器或保护间隙进行保护。采用自动重合闸措施。1、装设避雷针保护整个变配电站的建筑物免遭直接雷击。2、装设架空避雷线及其它避雷装置作为变配电站进出线段的防雷保护。35KV 电力线路一般不采用全线架设避雷线的方法来防直击雷。但为防止变电站附近线路上受到雷击时雷电压沿线路侵入变电所损坏设备，需在变电所进出线
21、12Km 段内架设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直击雷。为了使 12Km 保护段以外的线路受雷击时侵入变电站内的过电压有所限制，可在架空避雷线下面导线的两端装设管型避雷器，其接地电阻不大于10。当架空避雷线保护以外的线路上受到雷击时，雷电波到管型避雷器 F3 处，立即对地放电，降低了雷电压值，只有当变电站内高压断路器经常断开，而线路又可能带有电压时，才安装 F2。F2 的作用是防止入侵电波在断开的断路器处产生过电压击坏断路器。12KmF2F1 F312对地电压 35KV，容量 3200KVA 以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护方式。对 10KV 以下的高压配电线路进出线段，其防
22、雷保护可只设 FZ 型或 FS 型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关。3、装设阀型避雷器对沿线路侵入变电站的雷电波进行防护。150200mF2F1 F33150KVA及以下 150200mR5 R512KmF1 FXR51000KVA及以下架空出线F1F2610KV电缆出线F313变配电所的进出线段虽已采取防雷措施、且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传入变电所内的部分，其过电压对所内设备仍有一定危害，特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故变电所母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。610KV 变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于 5m。为使任何运行条件下所内变压器都能得到保护，采用分段时每價都应装设阀型避雷器。
