如何正确安装配电线路接地装置？

一、接地装置的形式及技术要求

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。

图6-105　垂直接地体的布置形式

(a)剖面;(b)平面

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;放射型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。

(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

(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。

二、接地装置安装的危险点与防止措施

(1)安装、埋设接地体时,应防止榔头伤人。

(2)进行接地体焊接加工时,应防止触电及电弧灼伤眼睛。

(3)使用切割机进行材料切割时,应做好防护措施,防止对人身的危害。

三、接地装置安装的基本要求

1.作业条件

接地装置的安装施工应在良好的天气下进行,如遇雷、雪、雾不得进行作业,风力过大不易操作。

2.人员分工

接地装置的安装施工设:工作监护人(1名)、主要操作人(1名)和辅助操作人(若干)。

3.作业工具、材料配备

进行接地装置加工、安装施工所需工器具、材料见表6-13和表6-14。

表6-13　接地装置加工、安装所需工器具

表6-14　接地装置加工、安装所需材料

四、接地装置安装施工

(一)垂直接地体的安装施工

垂直接地体的布置形式如图6-109所示,其每根接地极的垂直间距应不小于5m。

1.垂直接地体的制作(www.xing528.com)

垂直安装的人工接地体,一般采用镀锌角钢、钢管或圆钢。

(1)规格。角钢边厚不应小于4mm;钢管壁厚度不应小于3.5mm;角钢或钢管的有效截面积不应小于48mm2;圆钢,直径不应小于10mm。角钢边宽和钢管管径均不小于50mm;长度一般在2.50～3m之间(不允许短于2m)。

(2)制作。所用材料不应有严重锈蚀。遇有弯曲、不平材料必须矫直后方可使用。角钢下端加工成尖形,尖端在角脊上,并且两个斜边应对称,如图6-109(a);钢管制单边斜削,保持一个尖端,如图6-109(b)所示。

2.垂直接地体的安装

安装时一般要先挖地沟,再采用打桩法将接地体打入地沟以下。接地体的有效深度不应小于2m,其埋设示意见图6-110。

图6-109　垂直接地体的制作

(a)角钢;(b)钢管

图6-110　垂直接地体的埋设

图6-111　接地体打桩方法

(a)角钢打桩;(b)钢管打桩;(c)接地体偏斜

(1)开挖地沟。地沟深度一般为0.8～1m,沟底留出一定空间以便于打桩、焊接引线操作。

(2)打桩。接地体为角钢时,应用锤子敲打角钢的角脊线处,如图6-111(a)所示。如为钢管时,则锤击力应集中在尖端的顶点位置,如图6-111(b)所示。否则不但打入困难,且不宜打直,使接地体与土壤产生缝隙见图6-111(c),从而增加接地电阻。

3.连接引线和回填土

接地体按要求打桩完毕后,即可进行接地体的连接与回填土。

(1)连接引线。根据接地线连接的要求,在地沟内将接地引线与接地体采用电焊连接牢固。

(2)回填土。连接完成后,应选用素土回填、夯实,降低接地电阻。

(二)水平接地体

1.水平接地体的制作

水平接地体的结构形式见图6-103,一般采用热浸镀锌圆钢或扁钢。圆钢直径应不小于8mm;扁钢截面积应大于100mm2,厚度不小于4mm。接地体的长度一般由设计确定。材料应无严重锈蚀或弯曲不平现象,否则应矫直或更换。

2.水平接地体的安装

(1)带形。为几根水平布置的圆钢或扁钢并联而成,埋设深度不小于0.6m,数量由设计确定。

(2)环形。一般采用圆钢或扁钢,水平埋设于距地面0.7m以下,环形直径(或边长)、材料规格由设计确定。

(3)放射形。放射根数多为3根或4根(或更多),埋设深度不小于0.7m,每根的放射长度由设计确定。

(三)人工接地线的安装

人工接地线一般包括接地引线、接地干线和接地支线等。

1.人工接地线的材料

为使接地连接可靠、具备一定机械强度,人工接地线一般采用热浸镀锌扁钢或圆钢制作。移动式电气设备或钢制导线连接困难时,可采用有色金属作为人工接地线。但严禁使用裸铝导线作接地线。

(1)工作接地线。配电变压器低压侧中性点的接地线一般应采用截面35mm2以上的裸铜导线;容量100kVA以下时,可采用截面为25mm2的裸铜导线。

(2)接地干线。通常选用不小于12mm×4mm的热浸镀锌扁钢或直径不小于6mm的镀锌圆钢。

(3)移动电器。移动电器的接地支线必须采用铜芯绝缘软型导线。

(4)中性点不接地系统。在中性点非直接接地的低压配电系统中,电气设备接地线的截面应根据相应电源相线的截面确定和选用:接地干线一般为相线的1/2,接地支线一般为相线的1/3。

2.人工接地线的安装方法

(1)接地干线与及接地体的连接。与角钢或钢管连接时一般采用焊接连接,并牢固可靠。

1)焊接要求。接地网各接地体间的连接干线应采用宽面垂直安装,连接处应采用电焊连接并加装镶块以增大焊接面积,如图6-112。焊接后应涂刷沥青或其他防腐涂料。如无条件焊接时可采用螺栓压接(不常使用),并应在接地体上装设地干线连接板。

2)提供接地引线。如需另外提供接地引线时,可将接地干线安装敷设在地沟内。或采用焊接备用接地线引到地面下300mm左右的隐蔽处,再用土覆盖以备使用。

3)不提供接地线。如不需另外提供接地引线,接地干线则应埋入至地面300mm以下,在与接地体的连接区域可与接地体的埋设深度相同。地面以下的连接点应采用焊接,并在地面标明接地干线的走向和连接点的位置,以便于检修。

图6-112　垂直接地体焊接接地干线连接板

(a)角钢顶端连接板;(b)角钢垂直面装连接板;(c)钢管垂直面装连接板

(2)接地干线的安装要求。

1)接地线的敷设。接地干线应水平和垂直敷设(也允许与建筑物的结构线条平行),在直线段不应有弯曲现象。安装的位置应便于维修,并且不妨碍电气设备的拆卸与检修。

2)接地线的间距。接地干线与建筑物或墙壁间应留有15～20mm的间隙。水平安装时离地面的距离一般为200～600mm,具体数据由设计决定。

3)支点间距及安装。接地线支持卡子之间的距离:水平部分为1～1.5m;垂直部分为1.5～2m;转弯部分为0.3～0.5m。图6-113是室内接地干线安装示意图。接地干线支持卡子应预埋在墙上,其大小应与接地干线截面配合。

图6-113　室内接地干线安装图

4)接线端子设置。接地干线上应装设接线端子(位置一般由设计确定),以便连接支线。

5)接地线的引出、引入。接地干线由建筑物引出或引入时,可由室内地坪下或地坪上引出或引入,其做法如图6-114所示。

6)接地线的穿越。接地线穿越墙壁或楼板时应加钢管保护。钢管伸出墙壁至少10mm,楼板上至少伸出30mm,楼板下至少伸出10mm。接地线穿过后,钢管两端要用沥青棉纱封严。

7)接地线的跨越。接地线跨越门框时可将接地线埋入地面下,或让接地线从门框上方通过,其安装做法如图6-115所示。

图6-114　接地干线由建筑物内引起

(a)接地线由室内地坪下引出;(b)接地线由室内地坪上引出

图6-115　接地线跨越门框的做法

(a)接地线埋入门下地中;(b)接地线从门框上方跨越

8)接地线的连接。接地线必须采用搭接焊接。圆钢与角钢或扁钢搭焊长度至少为圆钢直径6倍,如图6-116(a)、(b)、(c)所示;扁钢搭焊长度为扁钢宽度的2倍,如图6-116(d)所示;如采用多股绞线连接时,使用接线端子连接,如图6-116(e)所示。

图6-116　接地干线的连接

(a)圆钢直角搭接;(b)圆钢与圆钢搭接;(c)圆钢与扁钢搭接;(d)扁钢直接搭接;(e)扁钢与多股导线的连接

9)接地干线安装的其他要求。

a.接地线与电缆或其他电线交叉时,其间隔距离至少为25mm。

b.接地线与管道、铁路等交叉时,为防止受机械损伤,均应加装保护钢管。

c.接地线跨越或经过有震动的场所时,应略有弯曲,以便有伸缩余地,防止断裂。

d.接地线跨越建筑物的伸缩沉降缝时,应采取补偿措施。补偿方法可采用将接地线本身弯曲成圆弧形状,如图6-117所示。

图6-117　软接地线通过伸缩沉降缝的做法

(3)接地支线的安装要求。

1)与干线的连接。多个电气设备均需接地时,每个设备必须分别与接地干线独立连接,且不得共用一个连接点。接地支线与干线并联连接如图6-118(b)所示。

图6-118　接地线跨越门框的做法

(a)错误;(b)正确
1—接地干线;2—接地支线

2)与金属构架的连接。接地支线与电气设备的金属外壳及其他金属构架连接时,使用软型接地线、两端装设接线端子,采用螺钉或螺栓进行连接。

3)与配电变压器中性点的连接。配电变压器中性点及外壳的接地如图6-119所示。使用并沟夹连接,接地引线在户外一般采用多股绞线,户内多采用多股绝缘铜导线。

图6-119　变压器中性点及外壳的接地线连接

4)接地支线的穿越。明装敷设的接地支线穿越墙壁或楼板时应加钢管保护。

5)不同金属接地支(引)线不得直接连接,两端装设合金接线端子,采用螺栓进行连接。

6)接地支线的连接。当接地支线需要加长,在固定敷设时,必须连接牢固;用于移动电器的接地支线不得有接头。接地支线的每一个连接处,都应置于明显处,以便于维护和检修。

7)沿杆塔敷设的接地引下线应紧靠杆身、相隔一定距离固定于杆身。

8)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、杆塔构件等代替。