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1、电气施工技术接地篇,一、低压配电系统接地,（一）什么是接地？接地用金属把电气设备的某一部分与地做良好的连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体(或接地极)，兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等，称为自然接地体；为了接地埋入地中的接地体，称为人工接地体。连接设备接地部位与接地体的金属导线，称为接地线。接地体和接地线的总和，称为接地装置。,接地装置,接地装置是接地体(或称接地极)和接地线的合称，它的作用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去或限制接地设备的电位为零电位。,（1）接地体,自然接地体即兼作接地用的直接与大地接触的
2、各种金属构件，如建筑物的钢结构、行车钢轨、埋地的金属管道(可燃液体和可燃气体管道除外)等。,人工接地体即直接打入地下专作接地用的经加工的各种型钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接地体和水平接地体。,埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢。,人工垂直接地体的长度宜为2.5 m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5 m，当受地方限制可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5 m。,埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。,圆钢直径不应小于10 mm；扁钢截面积不应小于100 mm2，其厚度不应小于4 mm。角钢厚度不应小于4 mm；钢管壁厚不应小于3.5
3、mm。,(2)接地线,接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体，是接地体与接地体之间的连接导体。接地线应与水平接地体的截面相同。,必须说明的是，不仅仅是防雷装置的接闪器需要接地，电气工程中的很多电气设备为了正常工作和安全运行，其中性点或金属构架、外壳都必须接地，即必须配备相应的接地装置，这种接地装置的组成与防雷装置的是一样的。,电气设备金属外壳的接地,接地的种类及作用接地的目的是为了使设备正常安全地运行，以及为建筑物和人身、设备的安全提供保障。常用的接地方式按作用或功能来分为以下几种。(1)工作接地（又称系统接地），在三相交流电力系统中，将变压器低压中性点大地进行适当的连接。采取工作接
4、地可以减轻高压窜入低压的危险，减低低压某一相接地时的触电危险。,(2)保护接地 各种电气设备的金属外壳、线路的金属管、电缆的金属保护层、安装电气设备的金属支架等，由于导体的绝缘损坏后可能带电，为了防止这些不带电金属部分产生过大的对地电压危及人身安全而设置的接地。,保护接地是中性点不接地低压系统的主要安全措施，在一般低压系统中，保护接地电阻应小于4。,（3）为了防止电气设备和建筑物因遭受雷击而受损，将避雷针、避雷线、避雷器等防雷设备进行接地，称为防雷接地。(4)屏蔽接地 一方面为了防止外来电磁波的干扰和侵入，造成电子设备的误动作或通信质量的下降，另一方面为了防止电子设备产生的高频能量向外部泄放，
5、而将线路的滤波器、变压器的静电屏蔽层、电缆的金属屏蔽等进行的接地。为减少高层建筑竖井内垂直管道受雷电流感应所产生的感应电势，而将竖井混凝土壁内的钢筋予以接地，也属于屏蔽接地。(5)防静电接地 为防止静电产生事故而影响电子设备的正常工作，需要有将静电荷向大地泄放的接地。,(6)等电位接地 高层建筑中为了减少雷电流造成的电位差，将每层的钢筋网及大型金属物体连接在一起并接地，是一种等电位接地。医院的某些特殊的检查室、治疗室、手术室和病房中，病人所能接触到的金属部分(如床架、床灯、医疗电器等)，不应有危险的电位差存在，因此要把这些金属部分相互连接起来成为等电位体并予以接地，也是一种等电位接地。(7)重
6、复接地 三相四线制的零线(或中性点)一处或多处经及接地装置与大地再次可靠连接，称为重复接地。（8）保护接零 把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线（或）中性线紧密地连接起来称为保护接零。,根据现行的国家标准电压配电设计规范，低压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、TN系统（1）第一个字母表示电源端与地的关系：T-电源端有一点直接接地I-电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。（2）第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：T-电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。,（
7、二）低压配电系统的 接地方式,1、IT系统 IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线。但IEC强烈建议不设置中性线（因为如设置中性线，在IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是IT系统了）。,IT系统中，连接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。,对于短距离供电线路，系统在设备或线路漏电时，单相对地漏电电流较小，不会破坏电源电压的平衡；接地故障电压一般也不会超过50V，不会引起间接触电的危险。,因此，IT系统常用于对供电连续性要求较高的配电系统，或用于对电击防护要求较高的场所，如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。,如果用在
8、供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。,2 TT系统 TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。,TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地,TT系统的特点：共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时
9、，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流。,TT系统的使用：TT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE线断线的几率小，且容易被发现。TT系统设备在正常运行时外壳不带电、故障时外壳高电位不会沿PE线传递至全系统。因此，TT系统在适用于对电压敏感的数据处理设备及精密电子设备进行供电；在爆炸与火灾危险性场所等有优势。TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。,TT系统的局限性：1、当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。,2、当漏电电流比较小时
10、，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。,3、TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。,3 TN系统 TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障（短路电流是 TT 系统的 5.3 倍），并通过短路保护切断电源来实施电击防护的。从电击防护的角度来说，单相短路电流大或过电流保护器动作电流值小，对电击防护都是有利的。TN 系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用。TN 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-S系统、TN-C
11、系统、TN-C-S系统三种形式。,（1）TN-C系统TN-C系统如图所示，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN-C系统。,TN-C系统具有如下特点：（1）设备外壳带电时，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，实际就是单相对地短路故障，熔丝会熔断或自动开关跳闸，使故障设备断电，比较安全。（2）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡的情况，若三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，
12、所以与保护线所连接的电器设备金属外壳有一定的电压。（3）如果工作零线断线，则保护接零的通电设备外壳带电。（4）如果电源的相线接地，则设备的外壳电位升高，使中线上的危险电位蔓延。（5）TN-C系统干线上使用漏电断路器时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上闸，而且工作零线在任何情况下不能断线。所以，实用中工作零线只能在漏电断路器的上侧重复接地。,(2)TN-S系统TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是，用电设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线(N线)和保护线(PE线)是分开的。TN-S系统的最
13、大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。,TN-S供电系统的特点如下：（1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。（2）工作零线只用作单相照明负载回路。（3）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。（4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE 线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。（5）TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低
14、压供电系统。,由于传统习惯的影响，现在还经常将TN-S系统称为三相五线制系统，严格地讲这一称呼是不正确的。按IEC标准，所谓“相线”系统的提法，是另外一种含义，它是指低压配电系统按导体分类的形式。所谓的“相”是指电源的相数，而“线”是指正常工作时通过电流的导体根数，包括相线和中性线，但不包括PE线。按照这一定义，TN-S系统实际上是“三相四线制”系统或“单相二线制”系统。,(3)TN-C-S系统 TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形
15、成单独的N线和PE线。从这一点开始,系统相当于TN-S系统。,（1）TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 负载不平衡的情况及 线路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。（2）PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。（3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联，PE 线上不许安装开关和熔断器。,实际上，TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情
16、况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方式供电系统。,避雷装置 避雷装置的作用是将雷击电荷或建筑物感应电荷迅速引入大地，以保护建筑物、电气设备及人身不受损害。完整的避雷装置都是由接闪器、引下线和接地装置三部分组成的。,所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连接。,1.接闪器,接闪器是专门用来引导雷击的金属导体。根据被保护物形状不同，接闪器的形状有针、网、带、线、环等不同形状。,（1）避雷针,避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体，是“引雷针”。,1）避雷针材料,避
17、雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成。,避雷针可以安装在电杆(支柱)、构架或建筑上，下端经引下线与接地装置焊接。,针长1m以下：圆钢直径12mm，钢管直径20mm；针长为12m时：圆钢直径16mm，钢管直径25mm；烟囱顶上的避雷针：圆钢直径20mm，钢管直径40mm。,2）避雷针安装,避雷针的保护范围，以它对直击雷所保护的空间来表示，可利用“滚球法”进行确定。,（2）避雷带和避雷网,避雷带用小截面圆钢或扁钢装于建筑物易遭雷击的部位，如屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等的条形长带。,避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的装置，因此是接近全部保护的方法，一般用
18、于重要的建筑物。,避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷笼。避雷笼是用来笼罩整个建筑物的金属笼。根据电学中的Faraday笼的原理，对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，任凭接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间的电场强度为零，笼内各处电位相等，形成一个等电位体，因此笼内人身和设备都是安全的。,避雷带、网可以采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢直径不应小于8 mm；扁钢截面积不应小于48 mm2，其厚度不得小于4 mm；装设在烟囱顶端的避雷环，其圆钢直径不应小于12 mm；扁钢截面积不得小于100 mm2，其厚度不得小于4 mm。,高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整个建筑物梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连
19、成一体，因此是最安全可靠的防雷措施。,它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐(坡屋顶)或屋顶边缘及女儿墙(平屋顶)等处，对建筑物易受雷击部位进行重点保护。,2）避雷带和避雷网的安装,避雷带和避雷网的安装可分为明装和暗装一两种方式。,明装,暗装,暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较明装避雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中应用较多。,建筑物全部为钢筋混凝土结构时，可将结构圈梁钢筋与柱内充当引下线的钢筋进行连接(焊接)作为均压环。当建筑物为砖混结构但有钢筋混凝土组合柱和圈梁时，均压环做法同钢筋混凝土结构。没有组合柱和圈梁的建筑物，应每3层在建筑物外墙内敷设一圈12 mm镀锌圆钢作为均压环，并与防
20、雷装置的所有引下线连接，,C.高层建筑暗装避雷网的安装,暗装避雷网是利用建筑物屋面板内钢筋作为接闪装置。,2.引下线,引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体。,采用圆钢时，直径不应小于8 mm；采用扁钢时，其截面不应小于48 mm2，厚度不应小于4 mm。,烟囱上安装的引下线，圆钢直径不应小于12 mm；扁钢截面不应小于100 mm2，厚度不应小于4 mm。,引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短路径接地；建筑艺术要求较高者可暗敷，但其圆钢直径不应小于10 mm；扁钢截面不应小于80 mm2。明敷的引下线应镀锌，焊接处应涂防腐漆。,（2）引下线引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体。,引下线还可利用混凝土内钢筋、钢柱等作自然引下线。,（3）断接卡,设置断接卡的目的是为了便于运行、维护和检测接地电阻。,采用多根专设引下线时，为了便于测量接地电阻以及检查引下线、接地线连接状况，宜在各引下线上于距地面0.3 m至1.8 m之间设置断接卡。断接卡应有保护措施。,当利用混凝土内钢筋、钢柱等自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡，,明敷引下线与断接卡（细部）,暗敷引下线与断接卡,暗敷引下线，明测试卡。,
