淺談接地和接地裝置的制作
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日期：2017/4/9 18:15:37
接地在防止人身遭受雷電擊、減少財(cái)產(chǎn)損失和保證電力系統(tǒng)或電氣裝置正常運(yùn)行中起著非常重要的作用。為了正確地開(kāi)展接地工作，須明確“地”和“接地”的概念以及接地裝置的制作。
1 接地的概念
1.1 地的概念
1.1.1 電氣地
大地是一個(gè)電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無(wú)限電荷的能力，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變，因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”，“電氣地”的范圍隨著大地結(jié)構(gòu)的組成以及大地與帶電體接觸的情況而定。
1.1.2 地電位
與大地緊密接觸并形成電氣連接的一個(gè)或一組導(dǎo)電體稱(chēng)為接地極，通常采用圓鋼或角鋼，也可采用銅棒或銅板。在距接地極越近的地方電阻越大，而在距接地極越遠(yuǎn)的地方電阻越小。試驗(yàn)證明，在距單根接地極或接地處20m以外的地方，呈半球形的球面已經(jīng)很大，實(shí)際已沒(méi)有什么電阻存在，不再有什么電壓降。該處的電位已近于零。電位等于零的“電氣地”稱(chēng)為“地電位”。若接地極不是單根而為多根時(shí)，屏蔽系數(shù)增大，上述20m的距離可能會(huì)增大。
1.1.3 邏輯地
電子設(shè)備中各級(jí)電路的電流傳輸、信息轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考的電位，這個(gè)電位可防止外界電磁場(chǎng)信號(hào)的侵入，常稱(chēng)這個(gè)電位為“邏輯地”。這個(gè)“地”不一定是大地，可能是電子設(shè)備的金屬機(jī)殼、底座、印刷電路板上的地線(xiàn)或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線(xiàn)等；邏輯地可與大地接觸，也可不接觸，而“電氣地”必須與大地接觸。
1.2 接地
將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線(xiàn)連接到接地極稱(chēng)為“接地”。電氣裝置中接地點(diǎn)一般是中性點(diǎn)，也可能是相線(xiàn)上某一點(diǎn)。電氣裝置的接地部為外露導(dǎo)電部分。“外露導(dǎo)電部分”是電氣裝置中能被觸及的部分，它在正常時(shí)不帶電，但在故障情況下可能帶電，一般指金屬外殼。有時(shí)為了安全保護(hù)的需要，將裝置外導(dǎo)電部分與接地線(xiàn)相連接地。“裝置外導(dǎo)電部分”不屬于電氣裝置，一般是水、暖、煤氣、空調(diào)的金屬管道以及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)。外部導(dǎo)電部分可能引入電位，一般是地電位。接地線(xiàn)是連接到接地極的導(dǎo)線(xiàn)。接地裝置是接地極與接地線(xiàn)的總稱(chēng)。接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線(xiàn)路遭受損壞；預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。接地按功能可分為以下幾種類(lèi)型：
1.2.1 工作接地。在工作或事故情況下，工作接地可以保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，降低人體接觸電壓，迅速切除故障設(shè)備或線(xiàn)路，降低電器設(shè)備或輸電線(xiàn)路的絕對(duì)水平。
1.2.2 保護(hù)接地。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果電器設(shè)備沒(méi)有保護(hù)接地，當(dāng)該設(shè)備某處絕緣損壞時(shí)，外殼將帶電，人將遭受觸電危險(xiǎn)。設(shè)有保護(hù)接地后，電流將同時(shí)沿著接地體和人體兩條線(xiàn)路流過(guò)，接地體電阻越小，流過(guò)人體的電流也愈小，從而使人體避免觸電危險(xiǎn)。
1.2.3 重復(fù)接地。將零線(xiàn)上的多點(diǎn)與大地多次做導(dǎo)體連接。當(dāng)中性點(diǎn)連接系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或接地短路時(shí)，可以降低對(duì)地電壓，在零線(xiàn)斷裂時(shí)，可以使故障危害減輕。
1.2.4 靜電接地。設(shè)備移動(dòng)或物體在管道中移動(dòng)，因磨擦產(chǎn)生靜電，它聚集在管道、容器和儲(chǔ)罐或加工設(shè)備上，形成很高電位，對(duì)人、設(shè)備都有害。有了靜電接地，靜電一旦產(chǎn)生就會(huì)導(dǎo)入大地，消除積聚的可能。
1.2.5 直接接地。計(jì)算機(jī)及微電子設(shè)備大部分采用中、大規(guī)模集成電路，工作的直流電壓較低。為使同一系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、微電子設(shè)備的工作電路具有同一“電位”參考點(diǎn)，將所有的“零”電位點(diǎn)接于同一接地裝置，它可以穩(wěn)定電路的電位，防止外來(lái)干擾。
1.2.6 防雷接地。為防雷電浪涌電流泄入大地，使被保護(hù)物免遭直擊雷或雷電感應(yīng)等浪涌過(guò)電壓、過(guò)電流的危害，所有建筑物、電氣設(shè)備、線(xiàn)路、網(wǎng)絡(luò)等正常不帶電金屬部分、金屬護(hù)套、避雷器、SPD以及一切水、氣管道均應(yīng)與防雷接地裝置作金屬性連接。
2 接地系統(tǒng)的組成及其建造
2.1 建造一個(gè)好的接地裝置取決于許多因數(shù)，例如土壤的性質(zhì)及其隨季節(jié)的變化，腐蝕所帶來(lái)的影響，建筑物所在場(chǎng)地的限制等等。接地裝置主要由以下四個(gè)部分組成。
2.1.1 接地電極的選用。為使電流入地?cái)U(kuò)散而設(shè)計(jì)或使用的與大地成電氣接觸的良導(dǎo)體（金屬或石墨）部件及部件群，在普通土壤條件下，鍍鋅角鋼應(yīng)是接地電極的首選材料，價(jià)格低、施工易、可用年限較長(zhǎng)。在土壤電阻率過(guò)高條件下，例如只有沙石并無(wú)土的地方可選用廠(chǎng)家生產(chǎn)的石墨接地電極。
2.1.2 接地導(dǎo)線(xiàn)的選用。采用截面為50至120 mm2之間的銅線(xiàn)或銅棒，還應(yīng)有絕緣防腐保護(hù)層。在選用時(shí)應(yīng)該考慮到各種裝置的最大故障電流。在雷電保護(hù)接地系統(tǒng)中，則應(yīng)根據(jù)雷擊電流的大小和延時(shí)來(lái)決定。
2.1.3 接地匯集線(xiàn)（匯流排）的選用。根據(jù)接地分配系統(tǒng)接線(xiàn)需要和總故障電流的大小，建議采用截面為120至240 mm2之間的銅板或矩形銅棒。
2.1.4 接地分配系統(tǒng)。把必須接地的各個(gè)部分連接到接地匯集線(xiàn)上去。
2.2 接地裝置的建造
本文只介紹采用鍍鋅角鋼做接地電極時(shí)的建造方法（要求在晴朗的天氣條件下施工）。
2.2.1 確定接地極的排列方式并挖溝。首先根據(jù)建筑物所處的地理位置確定接地電極埋設(shè)時(shí)的排列方式并進(jìn)行挖溝，可采用一字排列、矩形排列、環(huán)形排列等，其中一字型排列是最常見(jiàn)的一種排列方法。當(dāng)一字排列時(shí)，溝深可挖1.8m，溝底寬以方便人員操作為宜；當(dāng)矩形排列時(shí)，如圍繞障礙物可按一字溝要求挖掘，否則溝底寬不得少于1.2m。環(huán)形排列要求類(lèi)同。
2.2.2 打入接地電極。將鍍鋅角鋼每2m一根截?cái)啵欢饲懈畛杉怃J狀，按溝均勻布放（角鋼間隔一般不少于1.2m）。打入時(shí)一人扶正，一人打錘，保證角鋼垂直和焊接扁鋼面在一條直線(xiàn)上。當(dāng)角鋼頂部與溝底還有30～40cm時(shí)，停止打入，以便焊接扁鋼。
2.2.3 焊接鍍鋅扁鋼。采用電焊和氧氣焊。在焊接前用老虎鉗將鍍鋅扁鋼與角鋼面夾緊，保證全面接觸并上下左右焊四條焊縫。焊縫應(yīng)連續(xù)無(wú)虛焊。
2.2.4 測(cè)量接地電阻。所有角鋼都焊接好后，即可測(cè)量接地電阻。當(dāng)所測(cè)電阻值不符合規(guī)范要求，則需沿溝方向?qū)⒌鼐€(xiàn)延長(zhǎng)，增加角根數(shù)，同時(shí)測(cè)量電阻值，直到接地電阻合格為止（當(dāng)矩形或環(huán)形排列時(shí)可在中間增加角鋼根數(shù)，也可向方便挖溝一側(cè)延長(zhǎng)）。
2.2.5 連接接地導(dǎo)線(xiàn)。當(dāng)用于直流工作接地（或與保護(hù)接地合用）時(shí)，須選用VV1kV-70至120mm2銅芯電力電纜做接地導(dǎo)線(xiàn)，其余可用鍍鋅扁鋼。
當(dāng)用電力電纜做接地導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，須選用鑄造成形的銅鼻子（銅管壓制的壁很薄的不宜選用），并選用M12的鍍鋅螺栓一套。將壓接牢固的銅鼻子電纜與溝內(nèi)的扁鋼用鑼栓連接緊固，并留有余長(zhǎng)，以防回土后將銅鼻子掙脫。
2.2.6 防腐處理。用瀝青對(duì)所有連接處均做防腐處理。在刷瀝青前應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：a、將角鋼與扁鋼各焊接處的焊渣除凈，刷防銹油漆（包括各角鋼的頂部）；b、用高壓絕緣膠帶將接地導(dǎo)線(xiàn)的銅鼻子纏繞幾層并與扁鋼連接處纏繞幾層（包括連接鑼栓）；c、將融化的瀝青向已處理過(guò)的連接處刷兩遍，對(duì)包扎高壓絕膠帶的連接處應(yīng)重點(diǎn)做防腐處理，并用麻布等包扎好。
2.2.7 回土夯實(shí)。待瀝青凝固既可回填土，回填土?xí)r每隔30～40cm夯實(shí)一次，直至回填完畢。
2.2.8 核實(shí)接地電阻。用接地電阻測(cè)試儀測(cè)量，此時(shí)的接地電阻值應(yīng)是回土前測(cè)試值的3/4左右。保證后期天氣比施工時(shí)氣候還要干燥時(shí)阻值也符合要求。
2.2.9 連接接地匯集線(xiàn)（匯流排）。將接地導(dǎo)線(xiàn)穿入金屬蛇皮管內(nèi)（包括室外地下部分和過(guò)墻部分），引入室內(nèi)與接地匯集線(xiàn)（匯流排）用M12的鍍鋅鑼栓緊固。
3 結(jié)束語(yǔ)
雷電防護(hù)和建造接地系統(tǒng)是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。在勘察設(shè)計(jì)整體建筑物時(shí)要整體規(guī)劃，全面考察，規(guī)范設(shè)計(jì)。施工時(shí)，更應(yīng)由專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍承攬，保證施工質(zhì)量。