接地的概念 分类和目的

接地的概念、分类和目的

一、接地的概念

接地就是将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位，提供零电位参考点，以确保电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电力系统运行人员及其他人员的人身安全。接地功能是通过接地装置或接地系统来实现的。电力系统的接地装置可分为两类，一类为输电线路杆塔或微波塔的比较简单的接地装置，如水平接地体、垂直接地体、环形接地体等，另一类为发变电站的接地网。

简单而言，接地装置就是包括引线在内的埋设在地中的一个或一组金属体（包括金属水平埋设或垂直埋设的接地极、金属构件、金属管道、钢筋混凝土构筑物基础、金属设备等），或由金属导体组成的金属网，其功能是用来泄放故障电流、雷电或其他冲击电流，稳定电位。而接地系统则是指包括发变电站接地装置、电气设备及电缆接地、架空地线及中性线接地、低压及二次系统接地在内的系统。

表征接地装置电气性能的参数为接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置相对无穷远处零电位点的电压与通过接地装置流入地中电流的比值。如果通过的电流为工频电流，则对应的接地电阻为工频接地电阻；如果通过的电流为冲击电流，接地电阻为冲击接地电阻。冲击接地电阻是时变暂态电阻，一般用接地装置的冲

击电压幅值与通过其流入地中的冲击电流的幅值的比值作为接地装置的冲击接地电阻。接地电阻的大小，反映了接地装置流散电流和稳定电位能力的高低及保护性能的好坏。接地电阻越小，保护性能就越好。

二、接地分类

电力系统交流电气装置的接地按其功能可分为基本的三类：工作接地、防雷接地和保护接地。

1．工作接地

交流电力系统根据中性点是否接地而分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统（包括中性点绝缘系统、中性点通过电阻或电感接地的系统）。我国在110kV及以上的电力系统中均采用中性点有效接地的运行方式，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，这种接地方式称为工作接地。采用中性点有效接地方式后，正常情况下作用在电气设备（如电力变压器）绝缘上的电压为相电压。如果采用中性点绝缘的工作方式，则在发生单相接地故障，且又不跳闸时，作用在设备绝缘上的电压为线电压，二者相差1.732倍。采用中性点有效接地方式后，作用在设备绝缘上的电压明显降低，因此设备的绝缘水平也可以降低，即达到缩小设备绝缘尺寸、降低设备造价的目的。对于有效接地系统，在正常情况下，流过接地装置的电流为系统的不平衡电流，而在系统发生短路故障时将有数十千安的短路电流流过接地装置，一般短路电流持续时间为0.5s左右。

在两线一地的双极直流输电系统中，有时也将中性点接地。中性点接地后，可以利用大地作为回路，采用单极运行方式。采用单极运行方式时，数千安的电流将长期流过接地装置，这时接地装置的电化学腐蚀是一个特别应当注意的问题。

对于配电系统，降压变压器用来连接高压系统和低压系统，根据变压器低压中性点是否接地，低压配电系统可分为接地系统和非接地系统。图1即为中性点接地的低压配电系统。如果人接触低压导线时，将形成回路，流过人体的电流和人体与大地间的接触状况有关，如果人与大地的接触电阻低，将有危险电流流经人体而产生危害。从历史的角度来看，低压配电系统是从非接地系统开始发展的，但在变压器处由于高低压混合经常发生事故，因此改为接地系统，即将变压器的二次侧中性点接地，以抑制二次侧线路对地电压的异常上升。该系统的缺陷是多个变压器二次侧中性点接地时，如果接地装置比较靠近，一个变压器处发生接地故障时，通过共有的大地，将在另一个系统产生干扰。

图1低压配电系统的接地系统

对于水中照明等供电线路，必须增加绝缘变压器，其二次侧中性点不能接地，这种系统为中性点非接地系统。如图2所示，人接触中性点非接地系统二次侧的线路时，只有由于分布电容形成的回路而产生的极小电流流过人体，因而比较安全。非接地系统的缺点在于某些原因（如高低压回路间的混合接触、雷电冲击、操作过电压等）使该系统的对地电位上升时，将无法抑制这种异常

电位，从而在二次侧产生危害。非接地系统的另一个重要缺点是随着线路绝缘的老化，将可能造成绝缘损坏而形成接地，引起事故。

图2低压配电系统的非接地系统

2．保护接地

在电气设备发生故障时，电气设备的外壳将带电，如果这时人接触设备外壳，将产生危险。因此为了保证人身安全，所有电气设备的外壳必须接地，这种接地称为保护接地。当电气设备的绝缘损坏而使外壳带电时，流过保护接地装置的故障电流应使相应的继电保护装置动作，切除故障设备，另外也可以通过降低接地电阻保证外壳的电位在人体安全电压值之下，从而避免因电气设备外壳带电而造成的触电事故。

3．防雷接地

为了防止雷电对电力系统及人身安全的危害，一般采用避雷针、避雷线及避雷器等雷电防护设备。这些雷电防护设备都必须与合适的接地装置相连，以将雷电流导入大地，这种接地称为防雷接地。流过防雷接地装置的雷电流幅值很大，可以达到数百千安，但持续的时间很短，一般只有数十微秒。

4．信号参考地

现代电力系统大量采用以固体电子设备为基础的仪器和控制设备，这些设备工作时需要确定信号的参考点。信号参考地对于保证电子设备及计算机控制系统等的正常工作起着十分重要的作

用。而现代电力系统，很难提供纯净的无干扰的信号参考地，因此提高信号地的抗干扰能力是接地设计时需要考虑的重要问题之一。从功能上看，信号参考地是一种特殊的工作接地。

三、接地的目的

1．降低电气设备绝缘水平

如前所述，将电力系统中性点接地的工作接地，能够降低作用在电气设备上的电压，从而降低电气设备的绝缘水平。

2．确保电力系统安全运行

输电线路杆塔接地装置的接地电阻必须降低到一定值，以确保雷击输电线路杆塔时的塔顶电位与导线的电位差小于绝缘子串的5 0％冲击放电电压，保证线路的正常运行。如果接地电阻过大，则可能造成塔顶电位升很大，引起绝缘子串闪络而造成停电事故。

另外，在发变电站，通过避雷线、避雷针和避雷器来吸收和泄放雷电能量，这些防雷设备必须通过接地装置将雷电能量泄放到大地。

3．确保人身安全

如前所述的保护接地，即将所有电气设备的外壳接地，当电气设备绝缘损坏或老化而使外壳带电时，能够保证接触设备外壳的人员的人身安全。另外发变电站接地装置通过降低接地电阻和采取均压措施来保证接触电压和跨步电压满足人身安全要求。接触电压是指故障时人体接触与接地装置相连的设备外壳或金属构件