3.2 接地装置的安装

3.2.1 接地和接零

1.接地的意义

用接地线将电气设备的某些部分与接地体进行可靠而又符合技术要求的电气连接统称为接地，如电动机、变压器和开关设备的外壳接地。

当电气设备漏电时，其外壳、支架及与之相连的其他金属部分将呈现电压。若有人触及这些意外的带电部分，就可能发生触电事故。接地的目的就是为了保证电气设备的正常工作和人身安全。为了达到这个目的，接地装置必须十分可靠，其接地电阻也必须保证在一定范围之内。例如，容量为100kV·A以上的变压器，中性点接地装置的接地电阻不应大于4Ω，零线重复接地电阻不大于10Ω。在电力系统中应用较多的有工作接地、保护接地、保护接零及重复接地等，此外还有防雷接地、共同接地、过电压保护接地、防静电接地及屏蔽接地等。

2.工作接地

为了保证电气设备的安全运行，将电力系统中的某些点接地，此种接地被称为工作接地，如电力变压器和互感器的中性点接地等，都属于工作接地。如图3-6所示，工作接地的目的是为了取得大地的零电位。

3.保护接地

将电动机、变压器等电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架，通过接地装置与大地连接起来，称此种接地为保护接地，TN-S系统（依据GB14050—2008）如图3-7所示。保护接地对于中性点接地不接地的电网系统都适用，可有效防止发生触电事故，保障人身安全。当电气设备绝缘损坏、相线碰壳时，设备外壳带电，人体触及就有触电的危险。如果电气设备外壳有了保护接地，则电流将同时流经接地体和人体，即在并联电路中，电流与电阻大小成反比，接地电阻越小，通过的电流越大，流经人体的电流就越小。通常，接地电阻都小于4Ω，而人体电阻一般在1000Ω以上，比接地电阻大得多，所以流经人体的电流很小，不致有触电危险。

图3-6 工作接地

图3-7 保护接地

4.保护接零

将电动机等电气设备的金属外壳及金属支架与零线用导线连接起来，称此种接地为保护接零。220/380V三相四线制（TN-C）中性点直接接地的电网中广泛采用保护接零。当电气设备因绝缘损坏造成单相碰壳时，设备外壳对地电压为相电压，人体触及将发生严重的触电事故。采用保护接零后，碰壳相电流经零线形成单相闭合回路，如图3-8所示。由于零线电阻较小，短路电流较大，使熔丝熔断或断路器等短路保护装置在短时间内动作，切断故障设备的电源，从而避免了触电。保护接零已经很少见了，常见的都是TN-C-S或者TN-S里的保护接地方式。

图3-8 保护接零

注意

保护接零和保护接地的保护原理是不同的。保护接地是限制漏电设备外壳对地电压，使其不超过允许的安全范围；保护接零是通过零线使漏电电流形成单相短路，引起保护装置动作，从而切断故障设备的电源。注意，在同一台变压器供电系统中，保护接零和保护接地不能混用，不允许一部分设备采用保护接零，而另一部分设备采用保护接地。因为当采取保护接地设备中的一相与外壳接触时，会使电源中性线出现对地电压，使接零的设备产生对地电压，从而造成更多的触电机会。

5.重复接地

在三相四线制保护接零电网中，除了变压器中性点的工作接地之外，在零线上的一点或多点也可与接地装置连接，此种连接被称为重复接地，如图3-9所示。

对于1kV以下的接零系统，重复接地的接地电阻应不大于10Ω。重复接地的作用主要有：

图3-9 重复接地

1）在电气设备相线碰壳短路接地时，能降低零线的对地电压，缩短保护装置的动作时间。在没有重复接地的保护接零系统中，当电气设备单相碰壳时，在短路到保护装置动作切断电源的这段时间里，零线和设备外壳是带电的。如果保护装置因某种原因未动作而不能切断电源时，零线和设备外壳将长期带电。有了重复接地，重复接地电阻与工作接地电阻便成并联电路，线路阻值减小，可降低零线的对地电压，加大短路电流，使保护装置更快动作。重复接地点越多，降低零线对地电压越有效，即对人身也越安全。

2）当零线断线时，能降低触电危险和避免烧毁单相用电设备，如图3-10所示。在没有重复接地时，如果零线断线，且断线点后面的电气设备单相碰壳，那么断线点后零线及所有接零设备的外壳都存在接近相电压的对地电压，即可能烧毁用电设备，而且此时接地电流较小，不足以使保护装置动作而切断电源，很容易危及人身安全。在有重复接地的保护接零系统（见图3-11）中，当发生零线断线时，断线点后的零线及所有接零设备外壳对地电压要低得多，所以断线点后的重复接地越多，总的接地电阻越小，短路电流就越大，这样就能使保护装置动作而切断电源。

图3-10 保护接零系统无重复接地的危险情况

图3-11 有重复接地零线断路时的情况

3.2.2 接地体的安装

接地体可分为自然接地体和人工接地体两种。埋置在地下的金属水管、具有金属外皮的电缆、建筑物钢筋混凝土基础、金属构架等都可作为自然接地体。人工接地体一般用镀锌钢管或角钢、圆钢等制成。电气设备的接地应尽量利用自然接地体，以节省接地安装费用。人工接地体的安装有垂直埋设和水平埋设两种。

1.自然接地体的利用

下列装置和设备可以用做交流电气设备接地装置的接地体：

1）敷设在地下的各种金属管道（自来水管、下水管及热力管等）。但是，严禁利用煤气管、各种油管及各种可燃可爆性气体、液体管道和地下储油金属箱体等作为自然接地体。由于这些管道内均存在易燃物质，万一因散流效果不好而产生放电火花，就会引起爆炸事故，所以严禁利用。

2）与大地有可靠连接的建筑物及构筑物的金属结构。

3）有金属外皮的电缆（包有黄麻、沥青绝缘层的电缆除外）。

4）自流井金属插管。

5）钢筋混凝土建筑物与构筑物的基础等。

利用自然接地体应注意以下事项：

1）利用管道或配管作为接地体时，应在管接头处采用跨接线焊接，跨接线采用直径为6mm的圆钢。管径在50mm及以上时，跨接线应采用25mm×4mm的扁钢。

2）自然接地体最少要有两根引出线与接地干线相连。

3）不得用铝线、铅皮、蛇皮管及保温管的金属网作为接地体或接地线（但电缆的金属护层应接地）。

4）直流电力网的接地装置不得借用自然接地体或自然接地线，因为直流电对金属物体有电解腐蚀作用。

2.人工接地体的垂直安装

1）接地体的制作。进行垂直安装的接地体通常用角钢或钢管制成。其规格如下：角钢的厚度应不小于4mm；钢管管壁厚度应不小于3.5mm；圆钢直径应不小于8mm；扁钢厚度应不小于4mm，截面积应不小于48mm²。材料不应有严重锈蚀，弯曲的材料必须矫直后方可使用。长度一般在2～3m之间，但不能小于2m。垂直接地体的下端要加工成尖形。用角钢制作时，尖点应在角钢的钢脊上，且两个斜边要对称，如图3-12a所示。用钢管制作接地体，要单边斜向切削以保持一个尖点，如图3-12b所示。凡用螺钉连接的接地体，均应先钻好螺钉孔。

图3-12 垂直接地体

a）角钢 b）钢管

2）接地体的安装。采用打桩法将接地体打入地下，接地体应与地面保持垂直，不可倾斜，打入地面的有效深度应不小于2m。多极接地或接地网络中的接地体与接地体之间在地下应保持2.5m以上的直线距离。锤子敲击角钢的落点应在其端面的角脊处，以保证角钢垂直打入，如图3-13a所示。锤子敲击钢管的落点应与钢管尖端位置相对应，使锤击力集中在尖端位置，如图3-13b所示，否则钢管容易倾斜，使接地体与土壤之间产生缝隙，增大接触电阻。

图3-13 垂直接地体的安装

a）角钢 b）钢管

接地体被打入地面后，应将其周围填土夯实，以减小接触电阻。若接地体与接地体连接干线在地下连接，则应先将其电焊焊接后，再填土夯实。

3.人工接地体的水平安装

与地面水平安装的接地体应用得较少，一般只用于土层浅薄的地方。接地体通常用扁钢或圆钢制成，一端应弯成直角向上，便于供接地线连接。如果采用螺钉压接，则应预先钻好螺钉通孔。接地体的长度随安装条件和接地装置的构成形式而定。安装时，采用挖沟填埋，接地体应埋入离地面0.6m以下的土壤中，如图3-14所示。如果是多极接地或接地网，则每两根接地体之间应相隔2.5m以上的直线距离。

图3-14 水平安装的接地体

安装时，应尽量选择土层较厚的地方埋设接地体，沟要挖得平直，深浅和宽度应一致。填土时，接地体周围与土壤之间应随时夯实，使之密切结合，沟内不可堆填砂砾砖瓦等杂物。

4.减小接地电阻的措施

接地电阻主要取决于接地体与土壤接触面的电阻及土壤电阻。在土壤电阻率较高的地层中安装接地体，可减小接地电阻，从而达到规定要求。在安装接地体时可采取以下措施：

1）在土壤电阻率不太高的地层，可增加接地体的个数。

2）在土壤电阻率较高的地层，可在接地体周围填入化学降阻剂（配制方法：将8kg食盐溶解于适量水中，然后将盐水倒入30kg木炭粉中，同时不断搅拌，拌匀即可），为了防止因化学降阻剂质地蓬松而使接地体晃动，应将化学降阻剂放置在离地面0.5m以下和1.2m以上的中间部位，并把底层和面层的泥土夯实。

3）对于土壤电阻率很高的地层，可采用挖坑换土的方法。

4）有些区域往往存在需要接地处的土壤电阻率极高，而离其不远地方的土壤电阻率却比较低，这时可采用接地体外引的方法，用较长的接地线，把设备接地点引出土壤电阻率较高的范围，让接地体安装在电阻率较低的土壤中。

3.2.3 接地线的安装

接地线是接地干线和接地支线的总称。若只有一套接地装置，即不存在接地支线时，则接地线是指接地体与设备接地点间的连接线。

接地干线是接地体之间的连接导线，或是一端连接接地体，另一端连接各接地支线的连接线。

接地支线是接地干线与设备接地点间的连接线。

1.接地线的选用

1）用于输配电系统中的工作接地线的选用。10kV避雷器的接地支线应采用多股导线，一般可选用铜心或铝心绝缘导线。此外，也可选用扁钢、圆钢或多股镀锌绞线，其截面积应不小于16mm²。接地干线通常用扁钢或圆钢，扁钢的截面积不应小于4mm×12mm；圆钢直径不应小于6mm。

用做配电变压器低压侧中性点的接地支线，要采用截面积不小于35mm²的裸铜绞线；容量在100kV·A以下的变压器，其中性点接地支线可采用截面积为25mm²的裸铜绞线。

2）用于金属外壳保护接地线的选用。接地线所用材料的最小和最大截面积见表3-2。

表3-2 保护接地线的截面积规定

3）必须注意：装于地下的接地线不准采用铝导线；移动电具的接地支线必须采用绝缘铜心软导线，并应以黄/绿双色的绝缘线作为接地线，不准采用单股铜心导线，也不许采用铝心绝缘导线，更不许采用裸导线。

2.接地干线的安装

1）接地干线与接地体的连接处应采用焊接并加镶块，以增大焊接面积。焊接处应刷沥青防腐。如果无条件焊接，也可采用螺栓压接，但应先在接地体顶端装设接地干线连接板，如图3-15所示。连接板应经镀锌或镀锡处理，并采用直径为12mm或16mm的镀锌螺栓。安装时，接触面应保持平整、严密，不得有缝隙，螺栓应拧紧。在有震动的场所，螺栓上应加弹簧垫圈。连接处若埋入地下，则应在地面上做好标记，以便于检查维修。

图3-15 接地体顶端装连接板

2）多极接地和接地网络的接地干线与接地支线的连接处通常设置在地沟中，并用沟盖覆盖。连接处采用电焊或螺栓压接。用螺栓连接时，接地干线应使用扁钢，扁钢预先钻好通孔，并经防腐处理。如果接地干线不需要提供接地支线，则连接处做好防腐处理后，可埋入地面以下300mm左右处，并在地面标明干线的走向和接点位置，以便于检修。

3）接地干线明设时，除连接处外，均应用黑色标明。在穿越墙壁或楼板时，应穿管加以保护。在可能遭受机械损伤的地方，应加防护罩进行保护。

4）由扁钢或圆钢做接地干线需要接长时，必须采用电焊焊接，在焊接处要两端搭头，扁钢的搭头长度为其宽的2倍；圆钢的搭头长度为其直径的6倍。

3.接地支线的安装

1）每台设备的接地，必须用单独的接地支线与接地干线或接地体连接，不允许用一根接地支线把几台设备的接地点串联起来，也不允许将几根接地支线并接到接地干线的同一个连接点上，如图3-16所示。否则，万一这个连接点接地不良，而又有一台设备的外壳带电，则连在一起的其他设备的外壳也将同时带电。

图3-16 多台电气设备接地的连接

a）错误 b）正确

2）在室内容易被人体触及的地方，接地支线要采用多股绝缘线，连接处必须恢复绝缘层，其他不易被人体触及的地方，接地支线要采用多股裸绞线。用于移动电具从插头至外壳处的接地支线，应采用铜心绝缘软导线，中间不允许有接头，并和绝缘线一起套入绝缘护层内。常用的三心或四心橡胶或塑料护套电缆中的黑色绝缘层导线均可作为接地支线。

3）接地支线与接地干线或与设备接地点的连接，一般都采用螺钉压接。但接地支线的线头要使用接线耳，而不宜采用弯羊眼圈的方法直接连接。在易产生震动的场所，螺钉上应加弹簧垫圈，连接处应镀锡防腐。

4）固定敷设的接地支线较长时，连接处必须按正规接线要求处理，铜心导线连接处要通过锡钎焊进行加固。

5）接地支线的每个连接处，都应置于明显部位，以便于检修。

3.2.4 接地电阻的检测

接地电阻是判断接地装置安装质量好坏的重要指标之一，必须按照技术要求规定的数值标准进行检验，切不可任意降低标准。

接地电阻的测量方法较多，通常都采用ZC型接地电阻测试仪进行测量。这种方法比较方便，测量数值也比较可靠。ZC-8型接地电阻测试仪的测试方法如图3-17所示。

接地电阻的测量步骤如下：

1）拆开接地干线与接地体的连接点，或拆开接地干线上所有接地支线的连接点。

2）将一支测量接地棒插入离接地体40m远的地下，另一支测量接地棒插入到距离接地体20m处，且两个接地棒插入地面的垂直深度均为400mm。

3）将接地电阻测试仪安置在接地体附近平整的位置后，方可进行接线。用一根最短的导线连接到接地电阻测试仪的接线柱E和接地体之间；用一根最长的导线连接到接地电阻测试仪的接线柱C和一支40m远的接地棒上；用一根较短的导线连接到接地电阻测试仪的两个原已并接好的接线柱（P-P）和一支20m远的接地棒上。

4）根据对被测接地体接地电阻的要求，调节好粗调旋钮（表上有三档可调范围）。

5）以120r/min的转速均匀摇动接地电阻测量仪的手柄，当表头指针偏斜时，随即边摇边调节细调拨盘，直至表针居中为止。

6）以细调拨盘调定后的读数乘以粗调定位的倍数，即是被测接地体接地电阻的阻值。例如，细调拨盘的读数为0.35，粗调定位倍数为10，则被测接地体的接地电阻值为3.5Ω。

图3-17 ZC-8型接地电阻测试仪使用方法

3.2.5 接地装置的维修

1.定期检查和维护保养

1）接地装置的接地电阻必须定期进行复测。其规定是：工作接地每隔半年或一年复测一次，保护接地每隔一年或两年复测一次。接地电阻增大时，应及时修复，切不可勉强使用。

2）接地装置的每一个连接点，尤其是采用螺钉压接的连接点，应每隔半年或一年检查一次。若连接点出现松动，则必须及时拧紧。对于采用电焊焊接的连接点，也应定期检查焊接是否完好。

3）接地线的每个支点，应进行定期检查，发现有松动脱落的，应及时固定。

4）定期检查接地体和接地连接干线有否出现严重锈蚀。若有严重锈蚀，则应及时修复或更换，不可勉强使用。

2.常见故障的排除方法

1）连接点松散或脱落。最容易出现松脱的部位有：移动电具的接地支线与外壳（或插头）之间的连接处；铝心接地线的连接处；具有震动设备的接地连接处。发现松散或脱落时，应及时重新接好。

2）遗漏接地或接错位置。在设备进行维修或更换时，一般都要拆卸电源接线端和接地端，待重新安装设备时，往往会因疏忽而把接地端漏接或接错位置。发现有漏接或接错位置时，应及时纠正。

3）接地线局部电阻增大。常见的情况有：连接点存在轻度松散、连接点的接触面存在氧化层或其他污垢、跨接过渡线松散等。一旦发现，则应及时重新拧紧压接螺钉或清除氧化层及污垢后接好。

4）接地线的截面积过小。通常由于设备容量增加后而接地线没有相应更换所引起，接地线应按规定做相应的更换。

5）接地体散流电阻增大。通常是由于接地体被严重腐蚀所引起的，也可能是由于接地体与接地干线之间的接触不良所引起的。发现后，则应重新更换接地体，或重新将连接处接好。