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接地线的基本作用及常用种类

时间:2018-04-10 18:45来源:未知 作者:admin 点击:
接地 线的基本作用及常用种类 接地指 电力 系统和 电气 装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。可以分为工作接地、 防雷 接地和保护接地。

接地线的基本作用及常用种类
接地指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。可以分为工作接地、防雷接地和保护接地。
工作接地就是由电力系统运行需要而设置的(如中性点接地),因此在正常情况下就会有电流长期流过接地电极,但是只是几安培到几十安培的不平衡电流。在系统发生接地故障时,会有上千安培的工作电流流过接地电极,然而该电流会被继电保护装置在0.05~0.1s内切除,即使是后备保护,动作一般也在1s以内。
防雷接地是为了消除过电压危险影响而设的接地,如避雷针、避雷线和避雷器的接地。防雷接地只是在雷电冲击的作用下才会有电流流过,流过防雷接地电极的雷电流幅值可达数十至上百千安培,但是持续时间很短。
保护接地是为了防止设备因绝缘损坏带电而危及人身安全所设的接地,如电力设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔。保护接地只是在设备绝缘损坏的情况下才会有电流流过,其值可以在较大范围内变动。
电流流经以上三种接地电极时都会引起接地电极电位的升高,影响人身和设备的安全。为此必须对接地电极的电位升高加以限制,或者采取相应的安全措施来保证设备和人身安全。

基本概念
为保证电工设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施。接地通过金属导线与接地装置连接来实现。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下,从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。
常用种类
常用的有保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。

保护接地
防雷接地是受到雷电袭击(直击、感应或线路引入)时,为防止造成损害的接地系统。常有信号(弱电)防雷地和电源(强电)防雷地之分,区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同,而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上,和电源防雷地分开建设。
机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分(机柜外壳,操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接,以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电(380、220或11OV),通常情况下机壳等是不带电的,当故障发生(如主机电源故障或其它故障)造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时,这些金属部件或外壳就形成了带电体,如果没有很好的接地,那么这带电体和地之间就有很高的电位差,如果人不小心触到这些带电体,那么就会通过人身形成通路,产生危险。因此,必须将金属外壳和地之间作很好的连接,使机壳和地等电位。此外,保护接地还可以防止静电的积聚。
工作接地
工作接地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地,在石化和其它防爆系统中还有本安接地。
机器逻辑地,也叫主机电源地,是计算机内部的逻辑电平负端公共地,也是+5V等电源的输出地。
信号回路接地,如各变送器的负端接地,开关量信号的负端接地等。
屏蔽接地(模拟信号的屏蔽层的接地)。
本安接地,是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了抑制干扰外,还有使仪表和
系统具有本质安全性质的措施之一。本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同,下面以齐纳式安全栅为例,说明其接地内容。
安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。如果现场端短路,则由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作用,会将导线上的电流限制在安全范围内,使现场端不至于产生很高的温度,引起燃烧。第二种情况,如果计算机一端产生故障,则高压电信号加入了信号回路,则由于齐纳二级的嵌位作用,也使电压位于安全范围。
值得提醒的是,由于齐纳安全栅的引入,使得信号回路上的电阻增大了许多,因此,在设计输出回路的负载能力时,除了要考虑真正的负载要求以外,还要充分考虑安全栅的电阻,留有余地。
除了上述几种接地外,在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地,也叫交流电源工作地,它是电力系统中为了运行需要设的接地(如中性点接地)。

防雷接地
组成防雷措施的一部分。其作用是把雷电流引入大地。建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等)。避雷器的一端与被保护设备相接,另一端连接地装置。当发生直击雷时,避雷器将雷电引向自身,雷电流经过其引下线和接地装置进入大地。此外,由于雷电引起静电感应副效应,为了防止造成间接损害,如房屋起火或触电等,通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地;雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋,引起屋内电工设备的绝缘击穿,从而造成火灾或人身触电伤亡事故,所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地。
 屏蔽接地
是消除电磁场对人体危害的有效措施,也是防止电磁干扰的有效措施。高频技术在电热、医疗、无线电广播、通信、电视台和导航、雷达等方面得到了广泛应用。人体在电磁场作用下,吸收的辐射能量将发生生物学作用,对人体造成伤害,如手指轻微颤抖、皮肤划痕、视力减退等。对产生磁场的设备外壳设屏蔽装置,并将屏蔽体接地,不仅可以降低屏蔽体以外的电磁场强度,达到减轻或消除电磁场对人体危害的目的,也可以保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁场的干扰影响。
 防静电接地
为防止静电危害影响并将其泄放,是静电防护最重要的一环。
现代化的电力系统其本身就是强烈的电磁干扰源,主要通过辐射方式干扰该频段内的通信设备。为抑制外部高压输电线路的干扰影响,采用接地措施,常用的接地方式有两种,现分别讨论如下:

分散接地方式
分散接地就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地以及其他设备的接地分别接入相互分离的接地系统,由于地线系统不断增多,地线间潜在的耦合影响往往难以避免,分散接地反而容易引起干扰。同时主体建筑物的高度不断增加,其接地方式所带的不安全因素也越来越大。当某一设施被雷击中,容易形成地下反击,损坏其他设备。
联合接地方式
联合接地方式也称单点接地方式,即所有接地系统共用一个共同的“地”。联合接地有以下一些特点:
(1)整个大楼的接地系统组成一个笼式均压体,对于直击雷,楼内同一层各点位比较均匀;对于感应雷,笼式均压体和大楼的框架式结构对外来电磁场干扰也可提供10-40dB的屏蔽效果;
(2)一般联合接地方式接地电阻非常小,不存在各种接地体之间的耦合影响,有利于减少干扰;
(3)可以节省金属材料,占地少。
由上不难看出,采用联合接地方式可以有效抑制外部高压输电线路的干扰。
防静电接地的接地线应串联一个1兆欧的限流电阻,即通过限流电阻与接地装置相连。接地电阻不是越小越好吗?为何还要串电阻?
计算机接地是以接地电流易于流动为目标,要求接地电阻越小越好。计算中心的接地应尽量减少噪音引起的电位变动,同时应注意信号电路与电源电路、高电平电路与低电平电路不能使用同一共地回路。对传输带宽要求较高的网络布线,应采用隔离式屏蔽接地,以防止静电感应产生干扰。在设计上力求简单、经济和实效接地如能和屏蔽有效地结合起来,将能更好地解决干扰,抑制噪音。
接地装置
由接地体和接地线组成。直接与土壤接触的金属导体称为接地体。电工设备需接地点与接地体连接的金属导体称为接地线。接地体可分为自然接地体和人工接地体两类。自然接地体有:①埋在地下的自来水管及其他金属管道(液体燃料和易燃、易爆气体的管道除外);②金属井管;③建筑物和构筑物与大地接触的或水下的金属结构;④建筑物的钢筋混凝土基础等。人工接地体可用垂直埋置的角钢、圆钢或钢管,以及水平埋置的圆钢、扁钢等。当土壤有强烈腐蚀性时,应将接地体表面镀锡或热镀锌,并适当加大截面。水平接地体一般可用直径为 8~10毫米的圆钢。垂直接地体的钢管长度一般为2~3米,钢管外径为35~50毫米,角钢尺寸一般为40×40×4或50×50×4毫米。人工接地体的顶端应埋入地表面下0.5~1.5米处。这个深度以下,土壤电导率受季节影响变动较小,接地电阻稳定,且不易遭受外力破坏。

接地电阻
一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比。散泄雷电冲击电流时的接地电阻指电压峰值与电流峰值之比,称为冲击接地电阻。接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻。接地体与土壤接触的电阻以及接地体本身的电阻小得可以忽略。电网中发生接地短路时,短路电流ID通过接地体向大地近似作半球形流散(接地体附近并非半球形,流散电流分布依接地体形状而异)。图中画出了与电流垂直的等位线,越接近接地体的等位线其电位越高。因为球面积与半径平方成正比,所以流散电流所通过的截面随着远离接地体而迅速增大。因电阻与电流通道的截面积成反比,故同半球形面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小。(http://www.dgzj.com/ 电工之家)一般情况下,接地装置散泄电流时,离单个接地体20米处的电位实际上已接近零电位。 接地
接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关。通常根据对接地电阻值的要求,确定应埋置的接地体形状、尺寸、数量及其布置方式,对于土壤电阻率高的地区(如山区),为了节约金属材料,可以采取改善土壤电导率的措施,在接地体周围土壤中填充电导率高的物质或在接地体周围填充一层降阻剂(含有水和强介质的固化树脂)等,以降低接地电阻值。接地体流入雷电流时,由于雷电流幅值很大,接地体上的电位很高,在接地体周围的土壤中会产生强烈的火花放电,土壤电导率相应增大,相当于降低了散流电阻。
相关术语
1) 地
任何一点的电位按惯例取为零的大地或导电物质。
2)接地
电气连接到能提供或接受大量电荷的物体上(如在地、舰船或运载工具金属外壳等)。
3)(静电)接地
将金属导体(通过接地极)与大地进行电气上的连接,使金属导体的电位接近大地电位的措施。
3)接地
a、直接接地或通过一个低阻抗同地相连。
b、通过一个具有很小或几乎为零电阻(阻抗)的导线或其他导体与地连接。
5) 软接地
通过足够的阻抗接地,把电流限制在人身安全的电平(通常为5mA)之下。软接地所需要的阻抗取决于靠近接地点的人员可能接触的电压电平。
6)直接接地
将金属体与大地进行导电性连接的一种接地方式。
7)间接接地
为使金属以外的物体进行静电接地,将其表面的全部或局部与接地的金属体紧密相接的一种接地方式。
8)静电放电接地装置
一个公共装置,在静电放电防护工作区内与该装置连接的无器件被接地。
9)接地参考平面
一个平的导电表面,其电位被用作为公共参考电位。
10) 静电接地连接系统
带电体上的电荷向大地泄漏、消散的外界导出通道。
11) 人体接地
通过使用导电垫、导电地面、导电鞋或其他各种接地用具使人体与大地保持通导状态的措施。
12) 接地(电)极
埋入大地以便与大地良好接触的导体或几个导体的组合。
13) 对地电压
带电体与大地之间的电位差(令大地电位为零)。
14) (静电)连接
将彼此间没有良好导电通路的物体导电性连接,使相互间大体上处于相同电位的措施。
15) 搭接
a、使两个物体之间具有导电性的任何固定结合。这种结合可以是两个物体导电表面间的直接接触,也可以是加装在两个物体之间牢固的电气连接。
b、在电气工程中,将各金属部分连接在一起,使它们对直流电和低频交流电电流呈现低电阻电气接触的一种方法。
16) 单点接地
每个电路或屏蔽体对地仅有一个连接点的接地形式。理想的情况是一个分系统只接在同一个接地点,这种方法可防止结构中流过返回电流。
17) 搭接线[条,片]
a、一种用于搭接的金属编织线或金属条[片]。
b、当部件和结构之间不能用其他方法保持足够的电接触时,一种在它们之间提供必要导电性的金属编织线或金属条[片]。
18) 泄漏电阻
物体在不带电的情况下,从被测点到接地连接系统间的等效电阻。
19) 泄漏电流
指带电体上的电荷通过各种泄漏途径向大地泄漏的电流。
20) 静电泄漏通道
带电区的静电荷通过带电体内部和表面而使之泄漏的途径。
21) 杂散电流
任何不按指定的通路流动的电流,这些非指定的通路可以是大地、与大地连接的管线和其它金属物体或构筑物。
接地制式
接地系统分为TT系统、TN(TN-C、TN-N、TN-C-S)系统、IT系统。
其中第一个字母表示电力(电源)系统对地关系。T表示中性点直接接地,I表示所有带点部分绝缘(不接地)。第二个字母表示用电装置外露的金属部分对地的关系,如T表示设备外壳接地,它与系统中的其他任何接地点无直接关系,N表示负载采用接零保护。第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系,如C表示工作零线与保护线是合一的,如TN-C,S表示工作零线与保护线是严格分开的,如TN-S。
TT系统
TT方式是指电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称TT系统。
TN系统
TN系统时指电源系统有一点(建筑行业中通常是指建筑物供电的变压器中的中性点)直接接地,负载设备的外露可导电部分(如金属外壳)通过保护线连接到此点的低压配电系统,称为另保护系统。
TN方式供电系统中,根据其保护线PE是否与工作零线N分开又划分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。
TN-C系统
保护线PE和工作零线N合为一根PEN线,所有负载设备的外露可导电部分均与PEN线相连的一种形式(只使用于三相负载基本平衡情况)。
TN-S系统
TN-S是一种把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。TN-S安全可靠,使用于工业与民用建筑等低压供电系统。
TN-C-S系统
前端为TN-C系统,后端为TN-S系统。TN-C-S系统在带独立变压器的生活小区中较普遍采用。
IT系统
IT系统电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护。IT系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高,安全性好。一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格连续供电的场所,例如电力、炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。  

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