1設計的主要考慮
1.1定義
注:下面的定義已在條款3列出過,但是為了讀者方便這里重復列出。
1.1.1輔助接地電極:有某種設計或操作限制的接地電極。它的主要作用可以不是把故障電流引導入地。
1.1.2接地電極:埋入地中用以收集地電流或把地電流驅散入地的導體。
1.1.3地墊:一塊實心的金屬板或一個密集的裸導體系統,它們與地網相連并放置在地網上、地面下不深處或放在地面上的其它地方,為的是獲得額外的保護措施,以便在危險的操作區域或人們頻繁出現的地方,使暴露于高跨步電壓或接觸電壓的危險減到最小。放置在地表或地表上方的接地金屬柵欄,或直接放置地面材料下面的線網是地墊的常見形式。
1.1.4地網:通常在一個指定的地點,由許多埋在地下互連裸導體組成的一個水平地極系統,為電氣設備或金屬裝置提供共用地。
注:水平埋在地面附近的地網,在控制地表電位梯度方面也是有效的。一個典型的地網通常補充了許多地棒且可能與輔助電極進一步聯接,以便降低它相對于遠地的電阻。
1.1.5接地系統:在一個指定的區域,;由互聯的所有接地裝置組成的系統。
1.1.6主接地極:按接地系統的設計要求(或不明確要求),專門為泄放(通常以一定的放電模式)故障電流入地而設計或改裝的地極。
2概述
一個接地系統應該以這樣的一種方式安裝:它將限制地電位梯度的影響,使得其電壓和電流的水平在正常和故障情況下不危及人或設備的安全。該系統也應保證服務的連貫性。
在以下的討論中,假定接地系統的形式是一個地網,由水平埋地的導體組成,并補充了許多與地網相連的直立地棒。基于兩次調查:首次報告發表在1954年AIEE應用指南中[B3],第二次報告發表于1980(Dawalibi,Bauchard,andMukhedkar[B45]),本概述代表了美國和其它一些國家大多數公用事業的主要經驗。
使用豎直地棒和水平的導體構成聯合接地系統的一些原因如下:
a)在變電站中,對于提供一個安全接地系統來說,單一電極本身是不適宜的。而當若干個電極(例如地棒)互連并且連到所有的設備中性線,框架和那些需要接地的裝置上,其結果基本上就是地網的布局,不管其原始的目的是什么。如果固定接線碰巧埋在導電率好的土壤中,這個網絡單獨就可以是一個良好的接地系統。部分是由于這個原因,一些公用事業相信單獨使用的地網。然而,地棒有一特特殊的用途,見條款b的解釋)。
b)如果驅散入地的電流很大,安裝一個電阻如此低的地網又能保證地面電位升所產生地表梯度對接觸的人不造成危險是不太可能的。那么,危險的排除只有通過控制整個區域的局部電位。一個把水平地網和許多埋在深土壤中的豎棒組合起來的系統有下列優點:
1)盡管水平(地網)導體在減少地面上的高跨步電壓和接觸電壓的危險非常有效,但是如果地網埋在地下較淺處[通常在平整的地下0.3-0.5m(12in)],足夠長的地棒會穩定此一組合系統的性能。因為結冰、上層土壤干燥會按季節改變土壤電阻率,而較低土層的電阻率仍然保持幾乎不變,這對許多裝置是重要的。
2)只要遇到雙層或多層的土壤而上層土壤的電阻率比下層土壤高,則穿過較低電阻率土壤的地棒在消散故障電流方面遠為有效。對于許多GIS和空間-有限的其它裝置,出現這種情況實際上是最理想的,或通過適當的設計手段(如特長地棒,接地豎井等)實現這種情況。
3)(電阻率)由高到低或均勻的土壤條件下,如果地棒主要是沿著地網周邊安裝,則這些地棒將相當明顯地減緩外圍網眼地表面梯度的急劇增加。這種安裝的細節見條款16。這些細節與決定地表電壓梯度簡化方法的使用有關。
3主地極和輔地極
總的來說,大多數接地系統利用兩組地極。主地極是為接地目的而特別設計的。輔地極是由各種各樣地下金屬裝置組成的地極,其安裝目的不是為了接地。典型的主地極包括地網、平衡網絡、接地棒和接地豎井等。典型的輔地極包括與地網相連的地下金屬裝置和混凝土內的鋼筋等。輔地極可以具有攜帶有限電流的能力。
4地網設計的基本要點
變電站地網系統的初步設計分析通常從檢查展示所有主要設備和建筑物的布局規劃開始。為了建立基本的概念,下列幾點可以作為一個典型地網設計開始的指南:
a)應有一個連續的導體環繞周界,以便盡實際可能圍住更大的面積。這個措施幫助避免電流的高度集中,并且從而避免在地網中和在伸出的電纜線兩端附近出現高的電位梯度。圍住更大的面積也減少地網的電阻。
b)在環內,導體一般是平行放置,而且只要實際可能,沿著建筑物平行放置,或沿著設備一排排平行放置使接地線最短。
c)變電站的典型地網系統可以包括在平整的地面埋深0.3-0.5m(12in)、隔開3-7m(10-20ft)網狀的4/0裸銅導體。在交叉處導體應安全地綁扎在一起。接地棒可以安在地網的角落和沿著周界的交叉匯合點。接地棒也可以安裝在主要設備處,特別是在浪涌避雷器附近。在多層或高電阻率的土壤中,使用更長的地棒或在補加的交叉匯合點安裝地棒可能是有用的。
d)地網系統應擴充至整個變電站調度場,且經常超出籬笆之外。在可能發生電流高度集中的地方,例如在發電機的中性線到地的連接處、電容器庫或變壓器應使用加倍的接地線或更粗大的導體。
e)除非精確的分析(電腦輔助)給出最終的值,地網網孔的邊比通常取1:1到1:3。頻繁的交叉連接對降低地網的電阻作用很小。他們的主要作用是保證地面電位的適當控制。交叉連接使故障電流有多條穩定可靠的入地路徑、減小地網本身電位降和當某一導體失效的情況下提供一種冗余措施也是有用的。
5困難條件下的設計
在土壤電阻率相當高的地區或變電站空間非常珍貴的情況下,也許不可能像處于更良好條件下所采取的,在一個大區域上擴展地網電極以便使得接地系統低阻抗。許多GIS站和工業變電站通常處于這種情況,它們只占用正常情況下常規設備用地的一部分。這常使地面電位梯度的控制困難。解決的辦法有:
a)把遠處的(多個)地網與臨近的接地設備、利用多座大樓中分開安裝的組合系統和地下室等連接在一起。使用大量遠地極要求仔細考慮轉移電位、浪涌避雷器的位置和其它的危險點。浪涌,特別是高頻浪涌(閃電)可能在本地和遠處接地裝置之間產生值得注意的電壓。
b)使用深埋地棒和鉆(接)地井。
c)與地棒和互連導體有關的各種各樣添加劑和土壤處理在條款14.5有更完整的描述。
d)使用金屬線墊。把地面材料和金屬網制成的編織墊組合一起,用來均衡地面附近的電位梯度場是可行的。典型的金屬編織墊由銅包NO.6AWG(譯注:美國線規6號,16mm2)鋼絲構成,制成0.6m×0.6m(24in×24in)網狀,安裝在土壤上,地表材料下,并與主地網多處相連。
e)只要可行,有控制地使用其它可得到的降低接地系統總電阻的方法,如把固定導線和中性線接地(見條款15.3)。典型的做法是利用站內適合作為輔助地極或作為其它系統的接地帶的金屬物體。當然,這種應用的后果,必須仔細估計。
f)只要實際允許,可利用附近有足夠體積的低電阻率材料沉積物安裝一額外(衛星式)地網。這種"衛星式"地網,當與主地網完全連接,將降低總電阻,從而降低地網的地電位提升。附近的低電阻率材料可能是泥土沉積物或可能是一些大建筑物的一部分,例如一個水電堤壩的混凝土團塊。
6連接到地網
應該用有足夠載流量和機械強度的導體(見條款11)連接在下列物體之間:
a)所有接地電極,例如地網、地棒(襯)、接地井以及一些可連接的地方、金屬、水或氣管道、水井蓋罩等。
b)所有地面上方可能偶爾帶電的導電金屬部件,例如金屬裝置、機械框架、常規或氣體-絕緣的金屬開關裝置的護蓋、變壓器、水箱、防護裝置等。那些相對于其它已經帶電的金屬部件有不同電位的導電金屬部件應該連接在一起,通常是通過地網。
c)所有的故障電流源,例如浪涌避雷器、電容器組或耦合電容器、變壓器和其它合適的地方,如機器的中性線、照明和電力電路。
通常用銅電纜線或銅帶作為這些接地導體。但是,變壓器外殼有時也用作浪涌避雷器接地通路的部件。同樣,如果能確認其電導,包括任何連接處的電導,與那些通常安裝的導體電導等效并維持等效,則大多數鋼或鋁構件可以用作接地路徑。這么做的地方,應該把任何可能引進高阻連接的油漆涂層移去,同時使用合適的接頭化合物,或采取其它有效的手段,例如用跳線跨接,以免過后連接變壞。在GIS裝置的情況下,應額外注意有害的感應電流流通的可能性。條款10更詳細地討論這個題目。
不應在交叉連接點或類似的連接點處采用多條接地線來分流。
所有的可接近的接地導線應定期檢查。鋁熱焊、銅焊,或壓力型連接器可用于地下的連接(見條款11.4)。應該避免錫焊,因為在高故障電流下連接可能失效。
戶外電路,即使在顯露的地點,也可能逃過檢查,而且一旦接地網絡安裝之后要檢測其埋地部分顯然是不實際的。確定埋地的接地系統連續性測試方法的更詳細討論見條款19.4。可能提供或攜帶大電流的那些裝置,例如變壓器和斷路器組、開關架和避雷器座應該用多條導線與地網連接。導線最好反向布線以便排除共模故障
[上一頁]: 納雍電廠電解離子接地系統的實際應用
[下一條]: 洛陽供電段集中力量加大防雷設備巡檢力度

鍍銅鋼系列
合金接地極
鍍錫銅系列
鋅包鋼系列
放熱焊接系列
石墨烯系列
接地五金件