電氣設(shè)備接地可靠性研究

陳國(guó)勇

前言

接地是電氣設(shè)備安裝的重要內(nèi)容，可有效避免電氣設(shè)備遭受雷擊、靜電的破壞，確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，結(jié)合電氣設(shè)備類型采取有效措施，確保電氣設(shè)備接地的可靠性，對(duì)延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命具有重要作用。

一、接地方式及作用

電氣設(shè)備接地包括多種方式，如保護(hù)接地、工作接地、防雷接地等，給電氣設(shè)備的正常工作創(chuàng)造安全的外部環(huán)境。其中保護(hù)接地指將電氣設(shè)備的金屬外殼接地，有效避免因絕緣層損壞，人員觸電事故的發(fā)生。工作接地屬于功能性接地，涉及低壓、高壓電力系統(tǒng)的接地。一般情況下，為保證電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性，將電氣設(shè)備直接或經(jīng)由電阻器、電抗器、消弧線圈等部件實(shí)現(xiàn)與大地的連接。防雷接地顧名思義，為消除雷擊給電氣設(shè)備造成的損壞而進(jìn)行的接地。除此之外，電氣設(shè)備接地還包括防靜電接地、屏蔽接地等。

接地在確保電氣設(shè)備安全、可靠運(yùn)行上發(fā)揮重要作用，主要體現(xiàn)在兩方面：一方面，有效避免電擊。研究發(fā)現(xiàn)，電擊是導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞的重要因素，接地后電氣設(shè)備與大地電位接近，能有效避免電擊的發(fā)生。另一方面，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。低壓配電系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生相線斷裂觸地或相線觸殼情況，如中性點(diǎn)未進(jìn)行絕緣處理，其與兩相電壓的對(duì)地電壓會(huì)顯著增高，增加電氣設(shè)備的損壞機(jī)率。如中性點(diǎn)接地當(dāng)其中一相短路時(shí)，不會(huì)損壞電氣設(shè)備，而且能有效防止系統(tǒng)震蕩情況的發(fā)生。

二、電氣設(shè)備接地原則

為確保電氣設(shè)備接地可靠性及接地質(zhì)量，進(jìn)行實(shí)際接地操作時(shí)應(yīng)遵守一定的原則：首先，嚴(yán)格遵守規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。電氣設(shè)備接地應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)接地，尤其應(yīng)注意保護(hù)接地線不能用作它用。其次，盡量使用一個(gè)接地體。如無(wú)特殊要求，電氣設(shè)備盡量應(yīng)用一個(gè)總的接地體。同時(shí)，依據(jù)接地標(biāo)準(zhǔn)注重將相關(guān)建筑物的金屬管道、金屬構(gòu)件與總接地體連接在一起。最后，注重人工總接地體接地。人工總接地體不應(yīng)設(shè)置在建筑物內(nèi)部，而且總接地體電阻應(yīng)滿足接地最小電阻要求。另外，注重特殊要求的接地處理。接地過(guò)程中中壓系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及弱電系統(tǒng)接地，一般是經(jīng)由小電阻接地或中性點(diǎn)接地，應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行接地。

三、電氣設(shè)備接地可靠性接地策略

為保證電氣設(shè)備接地可靠性，除遵守相關(guān)接地原則外，還應(yīng)采取相關(guān)策略。實(shí)踐表明，采取以下策略可大大提高電氣設(shè)備接地可靠性，為電氣設(shè)備的安全運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.保護(hù)接地策略

電氣設(shè)備保護(hù)接地包括保護(hù)接零及保護(hù)接地兩方面內(nèi)容，因此，為確保電氣設(shè)備接地可靠性，接地操作時(shí)應(yīng)從這兩方面入手：首先，在保護(hù)接零方面，在三相四線制電力系統(tǒng)中除中性點(diǎn)直接接地外，還應(yīng)做好電氣設(shè)備的保護(hù)接零處理，即，使用專用導(dǎo)線將電網(wǎng)零線與電氣設(shè)備不帶電外科相連接，當(dāng)碰殼或漏電情況發(fā)生時(shí)，兩者之間形成單相短路，產(chǎn)生較高電流，觸發(fā)電路保護(hù)裝置將電源切斷，避免短路引發(fā)安全事故。同時(shí)，進(jìn)行接零保護(hù)操作時(shí)，電源中線應(yīng)始終處于連接狀態(tài)，確保保護(hù)作用的正常發(fā)揮。其次，進(jìn)行保護(hù)接地在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛，在該電網(wǎng)中的電氣設(shè)備均應(yīng)做接地處理。

2.工作接地策略

研究發(fā)現(xiàn)，電氣設(shè)備工作可靠性除與其自身性能有關(guān)外，與接地不無(wú)關(guān)系。而且對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行合理接地還能降低干擾、消除噪聲影響。電氣設(shè)備工作接地有多種方式，如浮地方式、單點(diǎn)接地等。接下來(lái)逐一對(duì)其進(jìn)行探討。

首先，浮地方式屬于懸浮方式，而非直接接觸大地。對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行浮地方式的處理目的在于隔離可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線、公共地等，避免接地線給電氣設(shè)備的工作造成干擾。但由于其沒(méi)有直接與大地相連，容易積累大量電荷形成強(qiáng)大電流將電氣設(shè)備相關(guān)部件擊穿，因此，為防止此種不良狀況的發(fā)生應(yīng)在大地與電氣設(shè)備之間安裝數(shù)值較大的泄放電阻，避免積累的靜電給電氣設(shè)備造成不良影響。

其次，單點(diǎn)接地。采用兩點(diǎn)接地方式形成接地環(huán)路的機(jī)率較高，而使用單點(diǎn)接地可有效的防止及消除接地環(huán)路。單點(diǎn)接地由并聯(lián)與串聯(lián)之分。同時(shí)，電流在接地導(dǎo)線中傳導(dǎo)時(shí)多少受到阻抗影響，因此，當(dāng)為串聯(lián)接地時(shí)電路中各電位均受接地導(dǎo)線阻抗影響，彼此之間相互影響。而當(dāng)并聯(lián)接地時(shí)電路之間相互獨(dú)立，互不干擾，操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。但此種接地方式適合應(yīng)用在工作頻率為不足1MHz的低頻電路中，對(duì)其中的電氣設(shè)備具有較好的保護(hù)作用。如在高頻電路中，受電路本身與不同電氣元件引線影響，會(huì)導(dǎo)致接地線阻抗的增大，此時(shí)單點(diǎn)接地方式無(wú)法滿足要求，此時(shí)為使接地線阻抗得以降低，同時(shí)防止分布電容與雜散電感與電路產(chǎn)生耦合，應(yīng)短距離將不同電氣元件接地端子與地面相連。

3.防雷接地策略

為確保電氣設(shè)備防雷接地可靠性，可采取以下接地策略。首先，明確電氣設(shè)備類型，尤其對(duì)雷電較敏感的電氣設(shè)備采取針對(duì)性防雷措施。如露天電氣設(shè)備可使用避雷線進(jìn)行防雷。避雷線由接地體、接地引下線以及接地導(dǎo)線等部分構(gòu)成，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)防雷接地規(guī)范進(jìn)行，以確保良好的防雷性能。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)避雷線的保護(hù)范圍加以計(jì)算，采用的計(jì)算公式為：

rx=0.47×（h-hz）p hz≥h/2

rx=（h-1.53hz）p hz

其中，rx表示避雷線在hz平面上的保護(hù)寬度，h表示避雷線的高度，hz表示被保護(hù)電氣設(shè)備高度。

其次，布設(shè)接地網(wǎng)。接地網(wǎng)布設(shè)時(shí)為確保電位能夠均勻的分布，以有效避免跨步電壓與接觸電壓的形成。當(dāng)接地裝置設(shè)計(jì)成為環(huán)形時(shí)，應(yīng)適當(dāng)在其上設(shè)置彼此平行的均壓帶，之間的距離控制在4～5m范圍為宜。

最后，防雷接地完成后應(yīng)有專門(mén)的技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)收，確保各環(huán)節(jié)防雷接地參數(shù)及可靠性滿足接地標(biāo)準(zhǔn)，給電氣設(shè)備提供最安全的防雷保障。

四、總結(jié)

電氣設(shè)備接地是電氣設(shè)備安裝的重要環(huán)節(jié)，在確保電氣安全安全工作方面發(fā)揮極其重要的作用。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的接地可靠性研究，不斷總結(jié)電氣設(shè)備接地經(jīng)驗(yàn)與技巧，采取有效的接地策略，提高電氣設(shè)備接地技術(shù)水平，為電氣設(shè)備的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

（作者單位：山西省電力運(yùn)城供電公司）