1、接地装置, 接地与接地装置,电气设备的任何部分与大地之间作良好的电气连接，称 为接地（1）。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称 为接地体，或接地极（2）。专门为接地而人为装设的接地 体，称为人工接地体（3）。间作接地体用的直接与大地接 触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础 等，称为自然接地体（4）。连接于接地体与电气设备接地 部分之间的金属导线，称为接地线与接地体合称为接地装置 （5）。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一 个整体，称为接地网（6）。, 接地与接地装置,接地线又分为接地干线和接地支线，接地干线一般应采用 不少于两根导体在不同地点与接地网连接。如图10-
2、1所示接地 体按其布置方式可分为外引式接地体和环路式接地体。按其形 状划分，有管形、带形和环形几种基本形式。按其结构划分， 有自然接地体和人工接地体之分。, 电气接地的作用,电气接地的作用主要包括以下几点：（1）防止人身遭受雷击将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之 间作良好金属连接，以保护人身安全，防止人身遭受电击。（2）保障电气系统正常运行电力系统接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很 小，因此中性点与地间的电位接近于零。系统由于有了中性 点的接地线，也可保证继电保护的可靠性。（3）防止雷击和静电的危害, 电气接地的分类,1. 按接地作用分类常用的接地可分为以下几种：1）系统接
3、地； 2）设备的保护接地；3）防雷接地； 4）屏蔽接地； 5）防静电接地； 6）等电位接地7）电子设备的信号接地及功率接地2.按接地形式分类接地极按其布置方式可分为外引式接地极和环路式接地 极。若按其形状，则有管形、带形和环形几种基本形式。若 按其结构，则有自然接地极和人工接地极之分。, 电气设备的接地,为了保证安全必须将正常时不带电而故障时可能带电的 电气设备的外露导电部分采用保护接地、或保护接零的措 施，接地装置设计技术规程对必须接地和不须接地部分作了 明确的规定。（1）电气设备的外露导电部分接地；（2）电气设备外露导电部分不接地 ；（3）外部导电部分,接地装置的安装,一、接地装置的敷设要
4、求 二、接地装置的安装 接地体的安装自然接地体的利用 接地体的安装人工接地体的安装 接地线的安装自然接地体的选用 接地线的安装人工接地线的选用, 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
5、少应在两点与接地干线相连接。, 接地装置的敷设要求,（4）接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面宜保持 250300mm的距离。接地线与建筑物墙壁间应有1015mm 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或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5、10。对330kV及500kV大型接地 网，也可采用20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=23）。,
6、 接地装置的敷设要求,（7）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。, 接地体的安装自然接地体的利用,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
7、地体的利用和人工接地体的装设。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）。, 接地体的安装自然接地体的利用,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
8、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。, 接地体的安装人工接地体的装设,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。如有化学腐蚀性的土壤中，则应采用镀锌钢材或铜质的 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。在普通沙土壤地区（土壤电阻率 ），因地 电位分布衰减较快
9、，可以采用以棒形垂直接地体为主的棒带接 地装置。垂直接地体常采用的规格有：直径为4860mm的钢 管，管壁厚度不小于3.5mm，或的角钢以及直径为19 25mm的圆棒，垂直接地体长度为23m。, 接地体的安装人工接地体的装设,接地体的布置根据安全、技术要求，因地制宜安排，可以 组成环形、放射形或单排布置。为了减小接地体相互间的散流 屏蔽作用，相邻垂直接地体之间的距离不应小于2.53m，垂 直接地体的顶部采用扁钢或直径圆钢相连，上端距地面不小于 0.6m，通常取0.60.8m。常用的几种垂直接地体布置形式, 接地体的安装人工接地体的装设,多岩石地区和土壤电阻率较高（ ） 的地区，因地电位分布衰减
10、较慢，接地体宜采用水平接地体为 主的棒带接地装置。水平接地体通常采用扁钢或直径为12 16的圆钢组成，可以组成放射形、环形或成排布置，水 平接地体应埋设于冻土层以下，一般深度为0.61m，扁钢水 平接地体应立面竖放，这样有利于减少流散电阻。常用的几种 水平接地体布置形式，如图10-10。, 接地体的安装人工接地体的装设,发电厂和变电所常采用以水平接地体为主的复合接地体， 即人工接地网，对面积较大的接地网，降低接地电阻靠大面积 水平接地体。既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又 有散流作用。复合接地体的外缘应闭合，并做成圆弧形。埋入土中的接地棒之间用扁钢带焊接相连，形成地下接地 网。扁钢带敷
11、设在地下的深度不小于0.3m，扁钢带截面不得 小于48mm2，厚度不得小于4mm。装设保护接地时，为尽量降低接触电压和跨步电压，应使 装置地区内的电位分布尽可能均匀。为了达到此目的，可在装 置区域内适当地布置钢管、角钢和扁钢等，形成环形接地网。, 接地体的安装自然接地体的利用,图10-11表示屋内配电装置房屋周围的环形接地网。此接 地网有垂直埋入地中的钢棒和连接它们的扁钢组成。为减小建 筑物的接触电压，接地体与建筑物基础间应保持不小1.5m的 水平距离，通常取23m。屋内接地网是采用敷设在电气装置所在房屋每一层内接地 干线组成，各层接地干线用几条上下联系的导线互相连接。屋 内接地网在几个低点于
12、主接地网相连。接地干线采用扁钢或圆 钢，扁钢的厚度应不小于3mm，截面应不小于24mm2，圆钢的直径应不小于5mm。当埋设接地体时，先挖一地沟，如图10-12所示。然后将 接地体打入地下。接地体上面的端部离开沟底100200mm，以便连接接地线。, 接地体的安装自然接地体的利用, 接地线的安装自然接地体的选用,接地线是接地装置中的另一组成部分。在设计接地线中为 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。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。并应检验其热稳定及机械强度。用来作为自然接地
13、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。, 接地体的安装人工接地线的选用,为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。为防止机械损坏及锈蚀情况，接地线要有足够大的尺寸。 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
14、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负荷相负荷的50%；单 独用电设备则不应小于其分支供电线容许负荷的1/3，在任何 情况下，钢质接地线的截面不大于100mm2，铝质接地线则为 35mm2，铜质接地线则为25mm2。, 接地体的安装人工接地线的选用,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
15、应采用焊接，并无虚 焊。接地线与电气设备的连接方法可采用焊接或用螺栓连接。 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。,接 地 电 阻,一、接地电阻的概念 工频接地电阻 冲击接地电阻 二、各类电气装置的接地电阻 发电厂和变电所电气装置的接地电阻 配电装置的接地电阻 三、防雷设备的接地电阻 四、接地电阻的计算 人工接地体工频接地电阻的计算 自然接地体工频接地电阻的计算 五、降低接地电阻的方法（选择复式接地装置和降低土壤电阻率） 六、接地装置的计算程序, 接地电阻的概念,电流经接地体流入大地时，接地体本身、
16、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。, 工频接地电阻,工频接地电阻允许值如表10-1所示。表中为考虑到季节 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510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
17、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 计算时，不应及入引进线路的避雷线接地 的作用。按Dd0.5计算时，则可计入上述作用。, 工频接地电阻,（3）在小接地短路电流系统中，计算用接地故障电流应 取下列数值：1）装有消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备 的接地装置，计算电流等于该厂、所内接在同一电力网各消 弧线圈额定电流总和1.25倍。2）不装消弧线圈的发电厂、变 电所或电力设备的接地装置，计算电流等于电力网中断开最 大一台消弧线圈时的最大可能残余电流值，但不得小30
18、A。（4）在中性点不接地的网络中，计算电流采用单相接地电容电流，可按下式计算 （10-1）式中 I单相接地电容电流，A； U网络线电压，kV；L1电缆线路长度，km； Lf 架空线路长度，km。, 工频接地电阻 表10-1, 冲击接地电阻表10-2, 电气装置的接地电阻,（1）有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电 气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求：一般情况下，接地装置的接地电阻应符合（10-2） 式中Rd 考虑到季节变化的最大接地电阻，；计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。当接地装置的接地电阻不符合上式要求时，可通过技术 经济比较增大接地电阻，但不得大于5 。, 电气装置的接地
19、电阻,（2）不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电 厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求：高压电气装置与发电厂、变电所电力生产用低压电气装 置共用的接地装置应符合 (10-3)，但不应大于10。 高压电气装置的接地装置，应符合 (10-4) 式中 Rd考虑到季节变化和最大接地电阻，；计算用的接地故障电流，A。 但不宜大于10（变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避 雷线接地装置的流散作用）。以上计算用接地故障电流取值同表10-1要求。, 发电厂变电站电气装置雷电保护接地的接地电阻,（1）独立避雷针（含悬挂独立避雷线的构架）的接地 电阻，在土壤电阻率不大于500/m的地区不应
20、大于10； 在高土壤电阻率地区接地电阻和变压器门型架上避雷针、线 的接地电阻应符合DL/T6201997交流电气装置的过电压 保护和绝缘配合的要求。（2）发电厂和变电所有爆炸危险且爆炸后可能波及发电 厂和变所内主设备或严重影响发供电的建（构）筑物，防雷 电感应的接地电阻不应大于30。（3）发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电 阻不应大于30。, 配电装置的接地电阻,（1）工作于不接地、经消弧线圈接地的和高电阻接地 系统、向建筑物电气装置供电的配电装置，其保护接地的 接地电阻应符合下列要求：1）与建筑物电气装置系统电源接地点共用接地装置。配电变压器安装在由其供电的建筑物外时，接地电阻 应
21、符合下式的要求 Rd50/ （10-6） 式中 Rd 考虑到季节变化接地装值最大接地电阻，；计算用的单相接地故障电流；消弧线圈接地系统 为故障点残余电流，但Rd不应大于4。配电变压器安装在 其供电的建筑物内时， Rd不宜大于4。, 配电装置的接地电阻,2）非共用接地装置Rd应小于250/，但不应大10。（2）低电阻接地系统的配电电气装置，其保护接地的接 地电阻Rd应小于2000/。（3）保护配电变压器的避雷器其接地应与变压器保护接 地共用接地装置。（4）保护配电柱上断路器、负荷开关和电容器组等的避 雷器的接地线应与设备外壳相连，接地装置的接地电阻不应 大于10。, 防雷设备的接地电阻,根据防雷
22、设备的类别及系统运行情况等因素而定。常用 防雷设备接地电阻允许值如表10-3所示。, 单根垂直管形接地体的接地电阻,在工程设计中，人工接地体的工频接地电阻可采用下 列公式计算。1. 单根垂直管形接地体的接地电阻（10-7） 式中，为土壤电阻率；为接地体长度。, 多根垂直管形接地体的接地电阻,2. 多根垂直管形接地体的接地电阻 n根垂直接地体并联时，因接地体间屏蔽效应的影响， 使得总的接地电阻为（10-8） 式中，E为接地体的利用系数，垂直管形接地体的利用系数如表10-6所示。采用管间距离与管长之比及管子数目去查；因该表所列未计连接扁钢的影响，因此实际的比表列数值略高。, 多根垂直管形接地体的接
23、地电阻, 单根带形和n根放射形水平接地带的接地电阻,3单根水平带形接地体的接地电阻RE2l （10-8）式中，为土壤电阻率；l 为接地体长度。4n根放射形水平接地带（ n12每根长度60m ）的接地电阻（单位为m2）（10-9）式中， 为土壤电阻率（单位为.m）。, 环形接地带的接地电阻,5. 环形接地带的接地电阻（10-10） 式中，为土壤电阻率；A 环形接地带所包围的面积（单位为m2）。, 自然界接地体工频接地电阻的计算,部分自然接地体的工频接地电阻可采用下列公式计算。（1）电缆金属外皮和水管等的接地电阻RE2/l () （10-11） 式中，为土壤电阻率；l 为电缆及水管等的埋地长度。（
24、2）钢筋混凝土基础的接地电阻（10-12） 式中，为土壤电阻率；V为钢筋混凝土基础的体积，m3。, 冲击接地电阻的计算,冲击接地电阻与工频接地电阻的关系为Rch= RE （10-15） 式中，为接地体的冲击系数。根据试验，有一端进电 流的单根水平接地体、垂直接地体以及中央经34根水平连 线向外引流的圆环形水平接地体，其值可由下式求出（10-16）式中，a常数，垂直接地体为0.9，水平接地体或环形接地体为2.2；通过接地体的冲击电流值，（kA）；土壤电阻率，（k.m）；l 接地体的长度或圆形接地体的圆环直径，m。, 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
25、面进行。1. 选择复式接地装置工频利用系数E和冲击利用系数ch之间的关系为 E = 0.9ch （但应小于1或等于1）。则复式接地装置的冲 击接地电阻为 (10-15) 式中，Rch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10-5, 降低接地电阻的方法表10-5, 降低土壤电阻率的方法降低接地电阻,决定接地电阻的主要因素是土壤电阻率。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
26、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。, 降低土壤电阻率的方法降低接地电阻,（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。（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
27、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。, 接地装置计算的程序,（1）按设计规范要求确定允许的接地电阻值。（2）实测或估算可以利用的自然接地体的接地电阻。（3）计算需要补充的人工接地体的接地电阻（10-20） 如果不考虑自然接地体，则RE(man)=RE。（4）在装设接地体的区域内初步安排接地体的布置，并 按一般经验初选，初步确定接地体和连接导线的尺寸。（5）计算单根接地体的接地电阻。, 接地装置计算,（6）用逐步渐进法计算接地体的数量（10-19）（7）校验短路热稳定度。对于大接地电流系统中的接地 装置，可进行单相短路热稳定度校验。钢线的热稳定系数， C=70，因此计算满足单相短路热稳定度的钢接地线的最小允 许截面积（单位为mm2）为（10-20） 式中，k(1)为单相接地短路电流（A），可取为(3)；tke 为短路电流持续时间（单位为s）。,
