3.2 接地裝置的安裝

3.2.1 接地和接零

1.接地的意義

用接地線將電氣設備的某些部分與接地體進行可靠而又符合技術要求的電氣連接統稱為接地，如電動機、變壓器和開關設備的外殼接地。

當電氣設備漏電時，其外殼、支架及與之相連的其他金屬部分將呈現電壓。若有人觸及這些意外的帶電部分，就可能發生觸電事故。接地的目的就是為了保證電氣設備的正常工作和人身安全。為了達到這個目的，接地裝置必須十分可靠，其接地電阻也必須保證在一定范圍之內。例如，容量為100kV·A以上的變壓器，中性點接地裝置的接地電阻不應大于4Ω，零線重復接地電阻不大于10Ω。在電力系統中應用較多的有工作接地、保護接地、保護接零及重復接地等，此外還有防雷接地、共同接地、過電壓保護接地、防靜電接地及屏蔽接地等。

2.工作接地

為了保證電氣設備的安全運行，將電力系統中的某些點接地，此種接地被稱為工作接地，如電力變壓器和互感器的中性點接地等，都屬于工作接地。如圖3-6所示，工作接地的目的是為了取得大地的零電位。

3.保護接地

將電動機、變壓器等電氣設備的金屬外殼及與外殼相連的金屬構架，通過接地裝置與大地連接起來，稱此種接地為保護接地，TN-S系統（依據GB14050—2008）如圖3-7所示。保護接地對于中性點接地不接地的電網系統都適用，可有效防止發生觸電事故，保障人身安全。當電氣設備絕緣損壞、相線碰殼時，設備外殼帶電，人體觸及就有觸電的危險。如果電氣設備外殼有了保護接地，則電流將同時流經接地體和人體，即在并聯電路中，電流與電阻大小成反比，接地電阻越小，通過的電流越大，流經人體的電流就越小。通常，接地電阻都小于4Ω，而人體電阻一般在1000Ω以上，比接地電阻大得多，所以流經人體的電流很小，不致有觸電危險。

圖3-6 工作接地

圖3-7 保護接地

4.保護接零

將電動機等電氣設備的金屬外殼及金屬支架與零線用導線連接起來，稱此種接地為保護接零。220/380V三相四線制（TN-C）中性點直接接地的電網中廣泛采用保護接零。當電氣設備因絕緣損壞造成單相碰殼時，設備外殼對地電壓為相電壓，人體觸及將發生嚴重的觸電事故。采用保護接零后，碰殼相電流經零線形成單相閉合回路，如圖3-8所示。由于零線電阻較小，短路電流較大，使熔絲熔斷或斷路器等短路保護裝置在短時間內動作，切斷故障設備的電源，從而避免了觸電。保護接零已經很少見了，常見的都是TN-C-S或者TN-S里的保護接地方式。

圖3-8 保護接零

注意

保護接零和保護接地的保護原理是不同的。保護接地是限制漏電設備外殼對地電壓，使其不超過允許的安全范圍；保護接零是通過零線使漏電電流形成單相短路，引起保護裝置動作，從而切斷故障設備的電源。注意，在同一臺變壓器供電系統中，保護接零和保護接地不能混用，不允許一部分設備采用保護接零，而另一部分設備采用保護接地。因為當采取保護接地設備中的一相與外殼接觸時，會使電源中性線出現對地電壓，使接零的設備產生對地電壓，從而造成更多的觸電機會。

5.重復接地

在三相四線制保護接零電網中，除了變壓器中性點的工作接地之外，在零線上的一點或多點也可與接地裝置連接，此種連接被稱為重復接地，如圖3-9所示。

對于1kV以下的接零系統，重復接地的接地電阻應不大于10Ω。重復接地的作用主要有：

圖3-9 重復接地

1）在電氣設備相線碰殼短路接地時，能降低零線的對地電壓，縮短保護裝置的動作時間。在沒有重復接地的保護接零系統中，當電氣設備單相碰殼時，在短路到保護裝置動作切斷電源的這段時間里，零線和設備外殼是帶電的。如果保護裝置因某種原因未動作而不能切斷電源時，零線和設備外殼將長期帶電。有了重復接地，重復接地電阻與工作接地電阻便成并聯電路，線路阻值減小，可降低零線的對地電壓，加大短路電流，使保護裝置更快動作。重復接地點越多，降低零線對地電壓越有效，即對人身也越安全。

2）當零線斷線時，能降低觸電危險和避免燒毀單相用電設備，如圖3-10所示。在沒有重復接地時，如果零線斷線，且斷線點后面的電氣設備單相碰殼，那么斷線點后零線及所有接零設備的外殼都存在接近相電壓的對地電壓，即可能燒毀用電設備，而且此時接地電流較小，不足以使保護裝置動作而切斷電源，很容易危及人身安全。在有重復接地的保護接零系統（見圖3-11）中，當發生零線斷線時，斷線點后的零線及所有接零設備外殼對地電壓要低得多，所以斷線點后的重復接地越多，總的接地電阻越小，短路電流就越大，這樣就能使保護裝置動作而切斷電源。

圖3-10 保護接零系統無重復接地的危險情況

圖3-11 有重復接地零線斷路時的情況

3.2.2 接地體的安裝

接地體可分為自然接地體和人工接地體兩種。埋置在地下的金屬水管、具有金屬外皮的電纜、建筑物鋼筋混凝土基礎、金屬構架等都可作為自然接地體。人工接地體一般用鍍鋅鋼管或角鋼、圓鋼等制成。電氣設備的接地應盡量利用自然接地體，以節省接地安裝費用。人工接地體的安裝有垂直埋設和水平埋設兩種。

1.自然接地體的利用

下列裝置和設備可以用做交流電氣設備接地裝置的接地體：

1）敷設在地下的各種金屬管道（自來水管、下水管及熱力管等）。但是，嚴禁利用煤氣管、各種油管及各種可燃可爆性氣體、液體管道和地下儲油金屬箱體等作為自然接地體。由于這些管道內均存在易燃物質，萬一因散流效果不好而產生放電火花，就會引起爆炸事故，所以嚴禁利用。

2）與大地有可靠連接的建筑物及構筑物的金屬結構。

3）有金屬外皮的電纜（包有黃麻、瀝青絕緣層的電纜除外）。

4）自流井金屬插管。

5）鋼筋混凝土建筑物與構筑物的基礎等。

利用自然接地體應注意以下事項：

1）利用管道或配管作為接地體時，應在管接頭處采用跨接線焊接，跨接線采用直徑為6mm的圓鋼。管徑在50mm及以上時，跨接線應采用25mm×4mm的扁鋼。

2）自然接地體最少要有兩根引出線與接地干線相連。

3）不得用鋁線、鉛皮、蛇皮管及保溫管的金屬網作為接地體或接地線（但電纜的金屬護層應接地）。

4）直流電力網的接地裝置不得借用自然接地體或自然接地線，因為直流電對金屬物體有電解腐蝕作用。

2.人工接地體的垂直安裝

1）接地體的制作。進行垂直安裝的接地體通常用角鋼或鋼管制成。其規格如下：角鋼的厚度應不小于4mm；鋼管管壁厚度應不小于3.5mm；圓鋼直徑應不小于8mm；扁鋼厚度應不小于4mm，截面積應不小于48mm²。材料不應有嚴重銹蝕，彎曲的材料必須矯直后方可使用。長度一般在2～3m之間，但不能小于2m。垂直接地體的下端要加工成尖形。用角鋼制作時，尖點應在角鋼的鋼脊上，且兩個斜邊要對稱，如圖3-12a所示。用鋼管制作接地體，要單邊斜向切削以保持一個尖點，如圖3-12b所示。凡用螺釘連接的接地體，均應先鉆好螺釘孔。

圖3-12 垂直接地體

a）角鋼 b）鋼管

2）接地體的安裝。采用打樁法將接地體打入地下，接地體應與地面保持垂直，不可傾斜，打入地面的有效深度應不小于2m。多極接地或接地網絡中的接地體與接地體之間在地下應保持2.5m以上的直線距離。錘子敲擊角鋼的落點應在其端面的角脊處，以保證角鋼垂直打入，如圖3-13a所示。錘子敲擊鋼管的落點應與鋼管尖端位置相對應，使錘擊力集中在尖端位置，如圖3-13b所示，否則鋼管容易傾斜，使接地體與土壤之間產生縫隙，增大接觸電阻。

圖3-13 垂直接地體的安裝

a）角鋼 b）鋼管

接地體被打入地面后，應將其周圍填土夯實，以減小接觸電阻。若接地體與接地體連接干線在地下連接，則應先將其電焊焊接后，再填土夯實。

3.人工接地體的水平安裝

與地面水平安裝的接地體應用得較少，一般只用于土層淺薄的地方。接地體通常用扁鋼或圓鋼制成，一端應彎成直角向上，便于供接地線連接。如果采用螺釘壓接，則應預先鉆好螺釘通孔。接地體的長度隨安裝條件和接地裝置的構成形式而定。安裝時，采用挖溝填埋，接地體應埋入離地面0.6m以下的土壤中，如圖3-14所示。如果是多極接地或接地網，則每兩根接地體之間應相隔2.5m以上的直線距離。

圖3-14 水平安裝的接地體

安裝時，應盡量選擇土層較厚的地方埋設接地體，溝要挖得平直，深淺和寬度應一致。填土時，接地體周圍與土壤之間應隨時夯實，使之密切結合，溝內不可堆填砂礫磚瓦等雜物。

4.減小接地電阻的措施

接地電阻主要取決于接地體與土壤接觸面的電阻及土壤電阻。在土壤電阻率較高的地層中安裝接地體，可減小接地電阻，從而達到規定要求。在安裝接地體時可采取以下措施：

1）在土壤電阻率不太高的地層，可增加接地體的個數。

2）在土壤電阻率較高的地層，可在接地體周圍填入化學降阻劑（配制方法：將8kg食鹽溶解于適量水中，然后將鹽水倒入30kg木炭粉中，同時不斷攪拌，拌勻即可），為了防止因化學降阻劑質地蓬松而使接地體晃動，應將化學降阻劑放置在離地面0.5m以下和1.2m以上的中間部位，并把底層和面層的泥土夯實。

3）對于土壤電阻率很高的地層，可采用挖坑換土的方法。

4）有些區域往往存在需要接地處的土壤電阻率極高，而離其不遠地方的土壤電阻率卻比較低，這時可采用接地體外引的方法，用較長的接地線，把設備接地點引出土壤電阻率較高的范圍，讓接地體安裝在電阻率較低的土壤中。

3.2.3 接地線的安裝

接地線是接地干線和接地支線的總稱。若只有一套接地裝置，即不存在接地支線時，則接地線是指接地體與設備接地點間的連接線。

接地干線是接地體之間的連接導線，或是一端連接接地體，另一端連接各接地支線的連接線。

接地支線是接地干線與設備接地點間的連接線。

1.接地線的選用

1）用于輸配電系統中的工作接地線的選用。10kV避雷器的接地支線應采用多股導線，一般可選用銅心或鋁心絕緣導線。此外，也可選用扁鋼、圓鋼或多股鍍鋅絞線，其截面積應不小于16mm²。接地干線通常用扁鋼或圓鋼，扁鋼的截面積不應小于4mm×12mm；圓鋼直徑不應小于6mm。

用做配電變壓器低壓側中性點的接地支線，要采用截面積不小于35mm²的裸銅絞線；容量在100kV·A以下的變壓器，其中性點接地支線可采用截面積為25mm²的裸銅絞線。

2）用于金屬外殼保護接地線的選用。接地線所用材料的最小和最大截面積見表3-2。

表3-2 保護接地線的截面積規定

3）必須注意：裝于地下的接地線不準采用鋁導線；移動電具的接地支線必須采用絕緣銅心軟導線，并應以黃/綠雙色的絕緣線作為接地線，不準采用單股銅心導線，也不許采用鋁心絕緣導線，更不許采用裸導線。

2.接地干線的安裝

1）接地干線與接地體的連接處應采用焊接并加鑲塊，以增大焊接面積。焊接處應刷瀝青防腐。如果無條件焊接，也可采用螺栓壓接，但應先在接地體頂端裝設接地干線連接板，如圖3-15所示。連接板應經鍍鋅或鍍錫處理，并采用直徑為12mm或16mm的鍍鋅螺栓。安裝時，接觸面應保持平整、嚴密，不得有縫隙，螺栓應擰緊。在有震動的場所，螺栓上應加彈簧墊圈。連接處若埋入地下，則應在地面上做好標記，以便于檢查維修。

圖3-15 接地體頂端裝連接板

2）多極接地和接地網絡的接地干線與接地支線的連接處通常設置在地溝中，并用溝蓋覆蓋。連接處采用電焊或螺栓壓接。用螺栓連接時，接地干線應使用扁鋼，扁鋼預先鉆好通孔，并經防腐處理。如果接地干線不需要提供接地支線，則連接處做好防腐處理后，可埋入地面以下300mm左右處，并在地面標明干線的走向和接點位置，以便于檢修。

3）接地干線明設時，除連接處外，均應用黑色標明。在穿越墻壁或樓板時，應穿管加以保護。在可能遭受機械損傷的地方，應加防護罩進行保護。

4）由扁鋼或圓鋼做接地干線需要接長時，必須采用電焊焊接，在焊接處要兩端搭頭，扁鋼的搭頭長度為其寬的2倍；圓鋼的搭頭長度為其直徑的6倍。

3.接地支線的安裝

1）每臺設備的接地，必須用單獨的接地支線與接地干線或接地體連接，不允許用一根接地支線把幾臺設備的接地點串聯起來，也不允許將幾根接地支線并接到接地干線的同一個連接點上，如圖3-16所示。否則，萬一這個連接點接地不良，而又有一臺設備的外殼帶電，則連在一起的其他設備的外殼也將同時帶電。

圖3-16 多臺電氣設備接地的連接

a）錯誤 b）正確

2）在室內容易被人體觸及的地方，接地支線要采用多股絕緣線，連接處必須恢復絕緣層，其他不易被人體觸及的地方，接地支線要采用多股裸絞線。用于移動電具從插頭至外殼處的接地支線，應采用銅心絕緣軟導線，中間不允許有接頭，并和絕緣線一起套入絕緣護層內。常用的三心或四心橡膠或塑料護套電纜中的黑色絕緣層導線均可作為接地支線。

3）接地支線與接地干線或與設備接地點的連接，一般都采用螺釘壓接。但接地支線的線頭要使用接線耳，而不宜采用彎羊眼圈的方法直接連接。在易產生震動的場所，螺釘上應加彈簧墊圈，連接處應鍍錫防腐。

4）固定敷設的接地支線較長時，連接處必須按正規接線要求處理，銅心導線連接處要通過錫釬焊進行加固。

5）接地支線的每個連接處，都應置于明顯部位，以便于檢修。

3.2.4 接地電阻的檢測

接地電阻是判斷接地裝置安裝質量好壞的重要指標之一，必須按照技術要求規定的數值標準進行檢驗，切不可任意降低標準。

接地電阻的測量方法較多，通常都采用ZC型接地電阻測試儀進行測量。這種方法比較方便，測量數值也比較可靠。ZC-8型接地電阻測試儀的測試方法如圖3-17所示。

接地電阻的測量步驟如下：

1）拆開接地干線與接地體的連接點，或拆開接地干線上所有接地支線的連接點。

2）將一支測量接地棒插入離接地體40m遠的地下，另一支測量接地棒插入到距離接地體20m處，且兩個接地棒插入地面的垂直深度均為400mm。

3）將接地電阻測試儀安置在接地體附近平整的位置后，方可進行接線。用一根最短的導線連接到接地電阻測試儀的接線柱E和接地體之間；用一根最長的導線連接到接地電阻測試儀的接線柱C和一支40m遠的接地棒上；用一根較短的導線連接到接地電阻測試儀的兩個原已并接好的接線柱（P-P）和一支20m遠的接地棒上。

4）根據對被測接地體接地電阻的要求，調節好粗調旋鈕（表上有三檔可調范圍）。

5）以120r/min的轉速均勻搖動接地電阻測量儀的手柄，當表頭指針偏斜時，隨即邊搖邊調節細調撥盤，直至表針居中為止。

6）以細調撥盤調定后的讀數乘以粗調定位的倍數，即是被測接地體接地電阻的阻值。例如，細調撥盤的讀數為0.35，粗調定位倍數為10，則被測接地體的接地電阻值為3.5Ω。

圖3-17 ZC-8型接地電阻測試儀使用方法

3.2.5 接地裝置的維修

1.定期檢查和維護保養

1）接地裝置的接地電阻必須定期進行復測。其規定是：工作接地每隔半年或一年復測一次，保護接地每隔一年或兩年復測一次。接地電阻增大時，應及時修復，切不可勉強使用。

2）接地裝置的每一個連接點，尤其是采用螺釘壓接的連接點，應每隔半年或一年檢查一次。若連接點出現松動，則必須及時擰緊。對于采用電焊焊接的連接點，也應定期檢查焊接是否完好。

3）接地線的每個支點，應進行定期檢查，發現有松動脫落的，應及時固定。

4）定期檢查接地體和接地連接干線有否出現嚴重銹蝕。若有嚴重銹蝕，則應及時修復或更換，不可勉強使用。

2.常見故障的排除方法

1）連接點松散或脫落。最容易出現松脫的部位有：移動電具的接地支線與外殼（或插頭）之間的連接處；鋁心接地線的連接處；具有震動設備的接地連接處。發現松散或脫落時，應及時重新接好。

2）遺漏接地或接錯位置。在設備進行維修或更換時，一般都要拆卸電源接線端和接地端，待重新安裝設備時，往往會因疏忽而把接地端漏接或接錯位置。發現有漏接或接錯位置時，應及時糾正。

3）接地線局部電阻增大。常見的情況有：連接點存在輕度松散、連接點的接觸面存在氧化層或其他污垢、跨接過渡線松散等。一旦發現，則應及時重新擰緊壓接螺釘或清除氧化層及污垢后接好。

4）接地線的截面積過小。通常由于設備容量增加后而接地線沒有相應更換所引起，接地線應按規定做相應的更換。

5）接地體散流電阻增大。通常是由于接地體被嚴重腐蝕所引起的，也可能是由于接地體與接地干線之間的接觸不良所引起的。發現后，則應重新更換接地體，或重新將連接處接好。