電氣設備接地保護技術探討

技術交流

作者:黃耀群

摘要:在電氣設備接地保護係統的設計和安裝中,土壤的複雜結構特性對接地係統有很大影響。文章介紹了現今使用的三種接地係統並結合弱電機房的接地保護安裝的實例,對電氣設備接地保護技術進行研究和分析。

關鍵詞:電氣裝置;接地保護;電湧防護

中圖分類號:TD61 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)20-0083-02

在電氣設備相當普遍的當今,電氣設備接地保護技術也日益被重視,電氣設備接地是為了維係設備正常安全地運行,以及保護建築物安全和人身安全。接地設備的設計安裝過程,必須考慮複雜土壤成分對接地係統的影響,土壤的電阻率的測量要參考多個變量,同時也會影響基地電阻的測量。本文將由弱電機房的接地保護安裝施工的例子展開,對目前的接地保護技術進行分析和探討並做一定的比較。

1 接地係統及實例分析

在我國接地規程中隻考慮了均勻土壤條件下接地網的接地電阻的計算,可是在實際情景中,幾乎不可能理想的均勻土壤。大部分區域的土壤結構成分都比較複雜。因而,在設計接地係統時,必須考慮對接地層的土壤結構進行詳細研究和分析。目前工程設計時大多是按照雙層土壤情形對多層土壤中接地的電氣特性進行分

析的。

在安裝電力設備時,設計接地係統是為了給雷電感應和故障電流提供流向大地的通道,良好的接地係統則可以提供阻抗較低的通道。這樣一來,當出現運行問題或者是受到雷電災害時,電氣設備能得到最大限度的保護。正確地安裝接地係統有著嚴格要求,不僅需要了解相關的標準,還要掌握正確的連接方式,選擇恰當的材料來做導體,不同的土壤條件也是要考慮的重要因素。因為土壤電阻率的變化會影響接地電阻的阻值。為此,在實際操作中,土壤的以下特性應該優先考慮:土壤含水量、土壤溫度及土壤的類型,這些特性都會對土壤電阻率產生顯著影響。接地電阻阻值是否符合要求是電力係統安裝的主要根據,因此,如何正確地測量接地電阻阻值就顯得尤為重要。而測量接地電阻阻值的步驟中包括測土壤的電阻率。

目前所廣泛采用的接地係統有三類:一是TN係統:電源端通過某一點直接接地,通過保護中性導體或保護導體,電氣裝置的外露可導電部分連接到此接地點。TN係統又分為三種方式:TN-S、TN-C-S以及TN-C;二是TT係統;三是IT係統。

弱電機房中采用的是TN-S係統。TN-S係統適用於危險性較大的場所,如爆炸、火災等;也適用於對安全方麵要求高,需要連續供電的場所,如科研院所、計算機中心等。TN-S係統在正常工作時,其外露可導電部分和保護導體都表現為零電位,是一種安全性十分可靠的係統。共用接地是一般弱電機房采用的接地方式,其接地電阻應以三種接地裝置中最小一種作為根據,一般來說,阻值不超過十歐姆。這樣的方法不僅做到技術上的合理化,也能做到經濟合算。因為一旦統一接地後,各係統的參考電平將是相對穩定的,縱使有其他因素幹擾,其參考電平也隨之變化以保持穩定。這是當今最受推崇的一種方案,能一次解決很多問題。

但並不代表著設備的電湧係統不受外部幹擾,能保持良好的電路係統。計算機設備和精密電子儀器的正常運行都要求機房接地。機房接地的主要目的是為了防止機房中機器運轉時所產生的靜電,保障人員和機器的安全,另外,還有一些儀器要求在機房接地後才能正常地運行。所以機房接地設備並不是為了避雷,想要防雷還必須安裝電湧防護器。

2 分析問題

土壤特性對電氣設備影響方麵的問題:(1)在測得土壤的電阻率後,時常會發現土壤的電阻率不符合要求,這時,應考慮如何降低其電阻率。(2)為了保證電力係統安全可靠地運行,裝置的接地電阻須盡量

減低。

在三大係統的存在問題:(1)TT係統中的電源某一點和電氣裝置的外露可導電部分都是直接接地,此接地點在電氣上是獨立於電源端的接地點,通常情況下這樣是不安全的。(2)每一個係統並不是普遍適用的,須根據具體設備選擇的係統。

對於弱電機房中而言,內部的接地設備並不足以解決問題,弱電機房還需要外部安裝防雷設施。

3 解決策略

目前可供選擇的降低土壤的電阻率的方法有:(1)在土壤中添加某些無機鹽,例如氯化鈉、氯化鎂等。這種方法的優點是成本低,然而,鹽類在土壤中會被雨水衝洗掉,之後土壤又會恢複未添加無機鹽之前的狀態,所以此方法要經常給土壤補充無機鹽,比較消耗人力,長久下去會造成土地鹽堿化。(2)增加土壤中的水含量,給土壤進行大麵積灑水,但這種方法耗時耗力且資源耗費嚴重,並不容易實現。(3)對土壤使用接地增效劑,接地增效劑的優點是其效能穩定,不需要持續投入人工進行維護,並且還能改善土壤的接地性能。通常使用的接地增效劑有:膨潤土、導電水泥和碳粉,其中導電水泥是最為理想的增效劑,它不僅可以在濕潤狀態下使用,在幹燥狀態下也能使用。幹態時,它會從四周的泥土中吸收水分並鎖在其內部以保持水分。