电力系统接地装置的分类及特点分析

电力系统接地装置的分类及特点分析[摘要]在供电系统运行中接地装置起着至关重要的作用，它不仅是电力系统的重要组成部分，而且还是人身安全及保护用电器的主要措施，在日益发生的自然雷害面前越发凸显接地装置的重要性及必要性。

[关键词]供电系统接地防雷

通过对电力系统现场设备及临时电网的维修与维护，发现许多问题的发生及解决方法都是与电网接地有密切关系，因为在电力系统运行中接地装置起着至关重要的作用。

一、接地分类及作用

供电系统和电气设备的某一部分与大地做金属性的良好接触，称为接地。按接地的目的可分为：工作接地、保护接地、保护接零以及防雷接地。

1.工作接地

在正常或异常情况下，为了保证正常且可靠地运行，必须将供电系统中的某点与地做可靠的金属连接，称为工作接地。如变压器的中性点与接地装置的可靠金属连接等。其作用：一是降低人体的接触电压，在中性点对地绝缘的系统中，当一相接地，而人体又触及另一相时，人体将受到线电压，但对中性点接地系统，人体受到的为相电压；二是迅速切断故障设备。在中性点绝缘的系统中，一相接地时，接地电流仅为电容电流和泄漏电流，数值很小，不足以

使保护装置动作以切断故障设备。在中性点接地系统中，发生碰地时将引起单相接地短路，能使保护装置迅速动作以切断故障。三是减轻高压窜人低压的危险。

2.保护接地

在正常工作状态下，各种电器的外壳是不带电的。但由于某些原因，造成设备绝缘损坏后可能使外壳带电，人或动物一旦接触到这种外壳带电的设备就有触电的危险。为了防止这种现象出现时危及人身安全，将电器设备正常时不带电的金属外壳、配电装置的金属部分同大地做良好的电气连接，称作保护接地。对于外壳不接地的设备。当故障时，由于带电线路对地电容存在，将产生电容电流。又因为设备外壳与大地间的接触电阻较大，若忽略其分流作用，则故障电流将全部由地中经人体返回设备外壳。由于人触电的危害程度主要决定于通过人体的电流。人体最小的感觉电流工频约为1ma，直流约为5ma。当工频电流超过10ma时，手已难于摆脱电源；当超过50ma且触电时间超过15s～30s，即可致命，所以，在绝缘损坏时，人碰触到电器设备外壳是很危险的。若要使人们触及绝缘损坏的电器设备外壳不遭受触电的危险，关键是减少设备外壳与大地间的接触电阻，使流过人体的电流在安全要求的允许范围内，保护接地的目的就在于此。当设备外壳采用保护接地后，流入人体的电流由于分流作用将会很弱。因此，为了保证人身安全，应设法尽量减少接地电阻和故障电流的值。

变电所（站）中需要保护接地的的部分一般有变压器及各种电器设备的底座和外壳、开关电器的操作机构、互感器副边绕组、配电屏与控制屏的框架、屋外配电装置的金属架构、钢筋混凝土架构、电缆金属支架以及靠近带电部分的金属遮栏、金属门等。

3.保护接零

电器设备的中性点接地时，该点称作零点。由零点引出的导线称作零线。电器设备的外壳与零线连接时，称作保护接零。在中性点直接接地的低压电力网中采用保护接地时，由于中性点接地电阻设备外壳接地电阻值较大，而系统电压又低（如220v），使得碰壳故障电流较小，无法起动保护装置切断电源，设备外壳长期带电，危及人身安全，由于在低压电网中为减少接地电阻而敷设接地网不经济，故通常是利用已有的零线作为保护接地线，形成保护接零的保护方式。零线电阻小，故障时电流较大，使保护装置可靠地动作切除电源，保证了人身及设备安全。此方法简单、经济、故在低压电网中较多采用。

当零线断线而未采用重复接地的电网中发生单相碰壳（接地）故障后，零线电位升高，故障相对零线电压下降，而非故障相对零电压升高，接近线电压，将产生不良后果。如产生故障相所接的电器电压不够，非故障相所接的用电器将产生高电压而烧毁等。为了避免此类事故发生低压用电器应采用重复接地。由于重复接地点与大地可靠连接，零线电位不再升高，保证了人身及设备的安全。

值得注意的是，采用重复接地也不是绝对安全的。因为重复接地点固定不变，而零线断线点不定。当零线某点断线后仍可能使一部分设备外壳带有危险电压。

二、防雷接地的特点分析

1.供电系统接地方式与室内电磁兼容的关系

配电网接地系统的制式关系到电网的运行安全和建筑物的供电安全。现在城市中的配电变压器已经采用小电阻接地方式，电源线已经广泛采用tn-s和tn-c-s系统，俗称三相五线制。pe线只是起到接地固定电位的作用，平时并无电流流过。如果把n线与pe线合并，这些杂波电流和过电流就会在地线中产生浮动电压，使电子设备遭受损坏和不能正常工作。所以，n线必须绝缘敷设，pe线必须独立敷设，这正是三相五线制供电系统建立的意义。检查n线与pe线是否绝缘良好的办法是测量pe线内的电流，正常情况下pe线内不应该有电流。

建筑物雷害事故统计表明：80～90%的事故是由电气线路引入的，直接雷击的事故并不多。在山区和农村中建筑物的供电用架空线直接引入不是好办法；建议改用铁管穿线屏蔽敷设：进线杆前连接一段长度大干15m的架空伸长地线兼做避雷线，此段线路的作用是增加屏蔽铁管前主线路的电感，使1#spd（氧化锌避雷器）便于启动，在进线杆前再连接2#spd，进线杆的铁脚和铁管的上端联合接地。

2.影响接地电阻大小的要素

接地体的电阻主要决定于它与地的接触电阻。用碳棒和碳质模块做接地体时其接地电阻值并不如计算那样理想，但是如果在它们的周围涂以lrcp降阻剂则可较理想地达到预期的接地电阻值。这说明接地体与地的接触电阻是决定接地电阻的重要因素。内部防雷的系统中要避免采用开关型和间隙型过电压保护器，这些间隙在放电时电压急剧截断将引发电路中分布电容和电感的震荡过程，使设备遭到损坏。

3.接地网的结构及其防雷性能的分析

在雷击建筑物时，在钢筋混凝土的结构钢筋内将有振荡电流产生。这些振荡电流将感应室内电气线路产生二次电流。这些二次电流将造成电气设备的损坏。采用spd限制作用在电气设备上的电压是内部防雷的任务，接地网的等电位连接措施使这二次电流回路中的电流不会很大。建筑物的基础接地和其周围的埋地接地网是安全散流和整体电位浮动的保证条件，如果防雷接地体是独立的或是室外的一条接地带，则不能保证建筑物的屏蔽条件。

4.接地电阻测量

城市中建筑物的密度很大，地下管网很多，钢筋混凝土建筑物的接地网接地电阻的测量实际上很难测准。因为接地电阻测量的拉线距离必须大于接地网直径的4～5倍，这一点很难做到。实际上接地电阻的测量是在接地网的网眼中进行的，这与接地电阻的定义