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文檔簡介
電氣設備接地規(guī)定一、電氣設備接地概述
電氣設備接地是為了保障人身安全、設備正常運行以及防止電氣故障而采取的重要措施。接地系統(tǒng)通過將電氣設備金屬外殼或構架與大地連接,能夠有效引導故障電流,降低觸電風險,并保護電氣設備免受雷擊和電壓波動的影響。本規(guī)范旨在明確電氣設備接地的基本要求、實施步驟及注意事項,確保接地系統(tǒng)的可靠性和有效性。
二、接地系統(tǒng)類型及適用范圍
(一)保護接地
保護接地適用于中性點不接地的低壓配電系統(tǒng)。其作用是將電氣設備外殼在故障時電位接近大地電位,防止人員觸電。
1.接地方式:通過接地線將設備外殼與接地體連接。
2.接地電阻要求:一般不大于4Ω,特殊環(huán)境(如潮濕場所)不大于2Ω。
3.適用設備:手持電動工具、家用電器、金屬外殼設備等。
(二)工作接地
工作接地適用于中性點接地的低壓配電系統(tǒng)。其作用是為故障電流提供低阻抗通路,穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
1.接地方式:將變壓器中性點、電纜金屬外皮等直接接地。
2.接地電阻要求:不大于4Ω,大容量系統(tǒng)不大于1Ω。
3.適用設備:變壓器、配電柜、電纜線路等。
(三)防雷接地
防雷接地用于防止雷擊損壞設備。其作用是將雷電流安全導入大地。
1.接地方式:通過避雷針、避雷器及接地網(wǎng)實現(xiàn)。
2.接地電阻要求:不大于10Ω,重要設備不大于5Ω。
3.適用設備:高層建筑、通信基站、戶外配電設施等。
三、接地系統(tǒng)安裝要求
(一)材料選擇
1.接地線:優(yōu)先選用銅質材料,截面積根據(jù)電流大小計算,最小不小于6mm2。
2.接地體:采用角鋼、圓鋼或銅排,埋深不低于0.7m,頂部距地面0.1m。
(二)安裝步驟
1.測量接地電阻:使用接地電阻測試儀,確保符合設計要求。
(1)選擇測試點:距離接地體5m以上,避免干擾。
(2)測量方法:三極法或四極法,記錄穩(wěn)定讀數(shù)。
2.連接接地線:采用焊接或螺栓連接,焊接處需做防腐處理。
(1)焊接要求:焊縫飽滿,長度不小于8d(d為鋼筋直徑)。
(2)螺栓連接:使用防松墊圈,定期檢查緊固情況。
3.驗收測試:通電后測量接地系統(tǒng)有效性,記錄數(shù)據(jù)并存檔。
(三)維護與檢查
1.定期檢查:每年至少一次,檢查連接點銹蝕、松動情況。
2.清除障礙:及時清理接地體周圍積水、垃圾,確保導通性。
3.記錄更新:建立接地系統(tǒng)臺賬,記錄改造、維修信息。
四、安全注意事項
(一)操作前準備
1.確認設備斷電,懸掛警示標志。
2.使用絕緣工具,穿戴防護用品(絕緣手套、安全鞋)。
(二)施工期間
1.焊接作業(yè)需遠離易燃物,配備滅火器。
2.埋設接地體時注意地下管線,避免損壞。
(三)應急處置
1.若發(fā)生觸電事故,立即切斷電源,實施急救。
2.接地系統(tǒng)故障時,暫停相關設備運行,聯(lián)系專業(yè)人員進行維修。
五、總結
電氣設備接地是電力系統(tǒng)安全運行的基礎,必須嚴格遵守規(guī)范要求。通過合理設計、規(guī)范施工及定期維護,能夠有效降低電氣風險,保障人員與設備安全。各使用單位應加強管理,確保接地系統(tǒng)始終處于良好狀態(tài)。
一、電氣設備接地概述
電氣設備接地作為電力系統(tǒng)和電氣設備安全運行的重要保障措施,其核心目的在于為故障電流提供一條低阻抗的通路,從而將可能因絕緣損壞而帶電的金屬外殼或構架電位限制在安全范圍內,防止人員觸電事故的發(fā)生。同時,良好的接地系統(tǒng)還能有效保護電氣設備免受雷擊過電壓和系統(tǒng)內部瞬態(tài)過電壓的破壞,確保設備的可靠運行。接地系統(tǒng)通過將電氣裝置或設施的某一部分與大地進行電氣連接,利用大地龐大的容量和較低的阻抗特性,實現(xiàn)故障電流或雷電流的安全泄放。本規(guī)范旨在系統(tǒng)性地闡述電氣設備接地的基本原理、分類方法、設計要求、安裝規(guī)范、檢測維護及安全注意事項,為相關工程實踐提供詳細的技術指導,確保接地系統(tǒng)的有效性、可靠性和安全性。
二、接地系統(tǒng)類型及適用范圍
(一)保護接地
保護接地(ProtectiveGrounding),又稱保護接零(在特定系統(tǒng)中),主要應用于中性點不接地的低壓配電系統(tǒng)(如TN-S,TN-C-S系統(tǒng)中的保護接地部分)或某些直流系統(tǒng)的特定部分。其核心功能是在電氣設備因絕緣損壞發(fā)生單相碰殼故障時,能迅速形成故障回路,使保護裝置(如熔斷器、斷路器)動作,切斷電源,同時將故障點外殼電位限制在安全值(通常認為是相對于大地的50V以下)以下,從而防止人員觸電。
1.接地方式:保護接地的實施,是通過使用專門的接地線(ProtectiveEarthwire/Conductor),將電氣設備需要接地的金屬外殼、構架或金屬管線,可靠地連接到接地體(GroundingElectrode)上。連接方式通常為螺栓連接、焊接或壓接,確保連接牢固、接觸良好且長期穩(wěn)定。在低壓系統(tǒng)中,保護接地線常與工作零線(中性線)共同設置在保護線(PEN)上,但功能上必須明確區(qū)分。
2.接地電阻要求:保護接地的接地電阻(R<sub>E</sub>)是衡量接地系統(tǒng)效能的關鍵參數(shù)。它的大小直接影響故障電流的大小以及故障點外殼的對地電壓。根據(jù)國際和國內相關標準(如IEC60364,GB50054等),一般要求保護接地電阻值不大于4Ω。在土壤電阻率極高或環(huán)境特別潮濕、人員密集的區(qū)域(如金屬結構廠房內),為了進一步降低觸電風險,要求接地電阻值不大于2Ω。對于某些特殊設備,如移動式電氣設備、手持電動工具等,由于環(huán)境復雜、移動頻繁,其保護接地電阻要求可能更為嚴格,有的標準甚至要求小于1Ω。具體數(shù)值應依據(jù)當?shù)匾?guī)范、設備特性及風險評估結果確定。
3.適用設備:保護接地廣泛適用于各類低壓配電系統(tǒng)中的用電設備外殼。具體包括但不限于:
(1)電動機、變壓器、發(fā)電機、開關柜、配電屏等電氣設備的金屬外殼。
(2)機床、生產設備的金屬構架。
(3)電氣照明器具的金屬底座、外殼。
(4)電梯的金屬結構。
(5)室內外電纜的金屬護套(需滿足特定條件)。
(6)手持電動工具、移動式電氣設備等。
(7)需要接地的非帶電金屬管道(如給排水管、供暖管,但不得用于接地極)。
(二)工作接地
工作接地(WorkGrounding)主要應用于中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)(如TN-S,TN-C,TN-C-S系統(tǒng)中的工作接地部分)以及某些直流系統(tǒng)的特定部分。其主要目的包括:穩(wěn)定系統(tǒng)中性點電位、為故障電流提供低阻抗回路、降低觸電電壓、提高保護裝置動作的可靠性等。
1.接地方式:工作接地通常指將變壓器中性點、發(fā)電機中性點或系統(tǒng)中的零線直接與接地體連接。在TN系統(tǒng)中,工作零線(N線)與保護零線(PEN線)在變壓器側是連接在一起的,共同構成零保護系統(tǒng)。工作接地的接地體通常是變壓器中性點接地裝置本身,或者是為工作接地專門設置的接地網(wǎng)。
2.接地電阻要求:工作接地的接地電阻同樣重要,它關系到系統(tǒng)是否能夠正常工作以及故障時保護裝置能否有效動作。根據(jù)標準,低壓系統(tǒng)工作接地的接地電阻一般要求不大于4Ω。對于大容量的變壓器或發(fā)電機,或為了限制故障電流以利于保護配合,要求可能更低,例如不大于1Ω或0.5Ω。具體值需參照相關設計規(guī)范和系統(tǒng)容量。
3.適用系統(tǒng)/設備:工作接地是以下配電系統(tǒng)的基礎:
(1)中性點直接接地的低壓三相四線制、三相五線制系統(tǒng)(TN-S,TN-C,TN-C-S)。
(2)某些直流電源(如電鍍、電解)的負極接地。
(3)電氣化鐵路的接觸網(wǎng)回流路徑有時也涉及工作接地概念。
(三)防雷接地
防雷接地(LightningProtectionGrounding)是為了保護建筑物、構筑物以及其中的電氣設備和人員免受雷擊損害而設置的接地系統(tǒng)。它主要處理雷電流(通常是高電壓、大電流的脈沖電流)的泄放問題。
1.接地方式:防雷接地系統(tǒng)通常包括接閃器(如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線(Down導體)和接地體(接地網(wǎng))。接閃器直接攔截雷擊或吸引雷電先導,引下線將雷電流安全地引導至接地體,再通過接地體將雷電流泄放入大地。防雷接地網(wǎng)的設計需要考慮與工作接地、保護接地等共用或分離,具體取決于防雷等級和系統(tǒng)形式。
2.接地電阻要求:防雷接地的接地電阻對雷電流的泄放能力至關重要。良好的接地電阻能降低雷擊時接閃器及被保護物頂部的電位,減少反擊風險,并使雷電流更快地流入大地。根據(jù)建筑物的防雷類別(防雷等級),對防雷接地電阻的要求差異很大。一般要求不大于10Ω,對于特別重要或高度敏感的設施(如通信基站、精密儀器室),可能要求不大于5Ω甚至更低。需要注意的是,防雷接地電阻的要求有時會獨立于其他接地系統(tǒng),需要根據(jù)防雷規(guī)范進行專門設計。
3.適用設備/場所:防雷接地主要適用于:
(1)高層建筑、超高層建筑。
(2)重要的工業(yè)廠房、倉庫。
(3)廣播、通信、電視塔(基站)。
(4)氣象站、機場導航設備。
(5)變電站(部分構架或設備可能需要防雷接地)。
(6)教學樓、醫(yī)院、圖書館等人員密集場所。
(7)室外大型電氣設備或裝置。
三、接地系統(tǒng)安裝要求
(一)材料選擇與規(guī)格
1.接地線(ConductorforGrounding):
(1)材質:應優(yōu)先選用銅(Cu)或鋁(Al)材料。銅具有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度,是首選材料,尤其適用于環(huán)境惡劣或對可靠性要求高的場合。鋁材成本較低,導電性僅次于銅,但機械強度較弱,易腐蝕,通常需要采取加強防腐措施(如使用鋁合金、鍍鋅鋼線作為線夾),并確保連接點接觸緊密。在某些特定情況下(如鋁母線系統(tǒng)),也會使用鋁制接地線。銅合金(如青銅)一般不推薦用于主接地干線,因其焊接和連接性能較差。
(2)截面積(Cross-sectionalArea):接地線的截面積選擇需滿足兩個主要條件:
a.機械強度要求:根據(jù)敷設方式(明敷或暗敷)、長度、環(huán)境條件等因素確定,需滿足相關規(guī)范的最小截面積要求,以防止斷裂。例如,銅接地線明敷時,一般不小于6mm2。
b.熱穩(wěn)定要求:確保在發(fā)生接地故障時,接地線能夠承受故障電流的熱效應而不熔化或損壞,從而維持足夠長度的短路電流路徑。接地線的最小截面積必須根據(jù)預期的最大接地故障電流和允許的溫升進行計算確定。通常,截面積與故障電流的關系遵循經驗公式或標準規(guī)定(如IEC60364-4-44)。例如,對于TN系統(tǒng)中保護線(PE)或保護中性線(PEN)兼作接地線的部分,其截面積至少應滿足表1(示例)的要求:
表1:保護線(PE)或PEN最小截面積示例
|系統(tǒng)形式|相線截面積S<sub>PE</sub>(mm2)|保護線截面積S<sub>PE/PEN</sub>(mm2)|
|:-------|:-------------------------|:-----------------------------|
|≤16|S<sub>PE</sub>|16|
|16-35|S<sub>PE</sub>|16或S<sub>PE</sub>(取較大者)|
|>35|≤16|16|
|>35|>16|截面積不小于S<sub>PE</sub>的50%,且不小于16|
(注:此表僅為示例,具體數(shù)值需查閱最新版IEC60364或當?shù)匾?guī)范)
(3)標識:接地線應有清晰、耐久的標識(如黃綠相間色帶),便于識別,防止誤拆或誤接。
2.接地體(GroundingElectrode):
(1)類型:常用接地體包括:
a.垂直接地體:如鋼管(壁厚不小于3.5mm)、圓鋼(直徑不小于8mm)、角鋼(厚度不小于3.5mm)。長度通常為2.5m至3m,頂部埋深不應小于0.6m,以避免凍土層影響和機械損傷。
b.水平接地體:如圓鋼、扁鋼(厚度不小于4mm)、銅排(厚度不小于3mm)。常用于圍繞建筑物基礎敷設。
c.接地極模塊/接地模塊:新型的接地材料,通過物理和化學方法改善接地電阻。
d.自然接地體:在條件允許時,可利用埋地的金屬管道(給排水、供暖,但非可燃液體或氣體管道)、電纜金屬護套、建筑物的金屬結構(基礎、柱子、樁基)等作為接地體或接地線的組成部分,但需確保連接可靠,并滿足規(guī)范要求。
(2)規(guī)格:垂直接地體直徑/厚度、長度,水平接地體厚度/寬度、長度,均需滿足規(guī)范的最小尺寸要求,以確保足夠的機械強度和導電氣化。
(二)安裝步驟與工藝
1.測量與定位:
(1)根據(jù)設計圖紙,確定接地體(尤其是接地極)的埋設位置和深度。
(2)使用測量工具(如管鉗、卷尺)核對接地體材料尺寸是否符合要求。
(3)檢查安裝區(qū)域是否存在地下管線或障礙物,必要時進行探測。
2.接地體安裝:
(1)垂直接地體安裝:
a.使用開挖工具(如鐵鍬)按設計深度開挖溝槽或坑洞。
b.將接地體垂直插入溝槽中央,確保垂直度。
c.在接地體周圍填充溝槽時,應先回填細土(粒徑小于50mm),分層夯實,每層厚度不宜超過300mm,避免損壞接地體。在接地體上端0.5m以下部分,可回填混凝土或使用化學改良劑降低電阻率。
d.多根垂直接地體之間的間距一般為其長度的2-3倍。
(2)水平接地體安裝:
a.在溝槽內敷設接地體,確保其頂部埋深不小于0.6m。
b.對于圓鋼或扁鋼,應平放或側放,確保有效接觸土壤。
c.在水平接地體上方,應敷設一層約50mm厚的瀝青混凝土或混凝土保護層,以防止機械損傷和腐蝕。保護層上方可回填原土并夯實。
3.接地干線敷設:
(1)明敷接地干線:
a.沿建筑物墻角、柱子或專用線槽敷設。
b.采用支持件(線卡、線槽)固定,間距均勻(如1-1.5m)。
c.跨越建筑物伸縮縫、沉降縫時,應設置補償器(如接地線彎頭)。
d.保持接地線平直,轉彎處應做成圓弧過渡。
(2)暗敷接地干線:
a.預先在墻體或混凝土內預留管槽(如PVC管、磚砌槽)。
b.將接地線放入管槽內,用細土或混凝土填充并固定。
c.出入地面處應做防水處理。
4.連接部位處理(關鍵步驟):
(1)焊接連接:
a.清理連接部位的氧化層、污垢和鐵銹,直至露出光亮的金屬表面。
b.根據(jù)被連接件材質和尺寸選擇合適的焊接方法(如搭接焊、熔槽焊)。
c.焊接應飽滿、連續(xù),無虛焊、氣孔、夾渣等缺陷。搭接焊的搭接長度:圓鋼為6倍直徑,扁鋼為3倍厚度,角鋼為2倍厚度,且不小于100mm。
d.焊接完成后,立即清除焊渣,并盡快進行防腐處理(如涂兩遍瀝青漆或防銹漆)。
(2)螺栓連接:
a.清潔連接部位的螺紋和接觸面。
b.配合正確的墊圈(平墊圈、彈簧墊圈、防松墊圈),確保接觸面緊密。
c.使用力矩扳手緊固螺栓,達到要求的擰緊力矩,防止松動。
d.定期檢查螺栓緊固情況。
(3)壓接連接:
a.選擇尺寸匹配的接地線壓接管或線鼻子。
b.清理接地線和壓接件的接觸面。
c.使用專用壓接鉗進行壓接,壓接點數(shù)量和位置符合要求,確保壓接牢固,接觸電阻小。
d.壓接后檢查,確保無毛刺、裂紋。
5.引下線連接:
(1)將接地干線與接地體、或與建筑物金屬結構(如柱子、基礎)進行可靠連接。
(2)連接方式同上(焊接、螺栓、壓接),確保連接點位于室內地坪以上部分(若有)易于檢查和維護的位置。
6.測試與記錄:
(1)接地系統(tǒng)安裝完成后,在帶電前必須進行接地電阻測試。
(2)使用接地電阻測試儀(如四極法儀),按照規(guī)范要求選擇測試點、操作步驟進行測量。
(3)記錄測試結果,與設計值或標準要求進行比較,確保合格。
(4)填寫接地系統(tǒng)工程驗收記錄,包含所有測試數(shù)據(jù)、材料規(guī)格、安裝情況等信息。
(三)維護與檢查要求
1.定期檢查(每年至少一次,惡劣天氣前后加強):
(1)外觀檢查:
a.檢查接地線、接地體是否有明顯銹蝕、斷裂、變形。
b.檢查連接點(特別是螺栓連接)是否松動、銹蝕、接觸面是否清潔。
c.檢查明敷接地線支撐是否牢固,走向是否正確。
d.檢查接地標志是否清晰、完好。
(2)連接點緊固:
a.對所有螺栓連接點進行復查緊固,特別是易松動的部位。
b.添加或更換防松墊圈。
(3)測試驗證:
a.每年至少測量一次接地電阻,記錄數(shù)據(jù)。
b.若發(fā)現(xiàn)接地電阻值顯著升高,分析原因(如土壤干涸、腐蝕加劇),并采取處理措施(如補加降阻劑、更換接地體、重新處理連接點)。
2.特殊檢查:
(1)每隔幾年(如5年),可對焊接連接點進行超聲波探傷等手段,檢查是否存在內部缺陷或腐蝕。
(2)對于重要的或易受環(huán)境影響的接地系統(tǒng)(如近海、高鹽堿地區(qū)),應增加檢查頻率。
3.記錄管理:
(1)建立接地系統(tǒng)維護檔案,包含檢查記錄、測試數(shù)據(jù)、維修記錄。
(2)發(fā)現(xiàn)問題及時處理,并記錄處理過程和結果。
四、安全注意事項
(一)操作前準備
1.資質與培訓:所有參與接地系統(tǒng)安裝和維護的人員必須經過專業(yè)培訓,了解相關安全規(guī)程和操作技能,并具備相應資質。
2.工作許可:進行任何涉及帶電設備或可能影響系統(tǒng)運行的接地工作前,必須獲得授權,并履行工作許可手續(xù)。
3.風險評估:對擬進行的作業(yè)進行風險評估,識別潛在危險(如觸電、高空墜落、設備損壞等),制定并落實控制措施。
4.個人防護:必須穿戴合格的個人防護用品(PPE),包括絕緣手套、絕緣鞋、安全帽、防護眼鏡、工作服等。
5.工具檢查:使用前檢查所有工具(如電工刀、扳手、鉗子、接地電阻測試儀等)是否完好、絕緣良好。
6.環(huán)境確認:確認工作區(qū)域無積水、無易燃易爆物品,照明充足。
7.設備狀態(tài):確認待工作的電氣設備已完全斷電,并掛設“禁止合閘,有人工作”等警示標識。必要時,執(zhí)行驗電、掛接地線等安全措施。
(二)施工期間
1.防觸電措施:
(1)在帶電設備附近工作(如安裝接地線)時,必須保持足夠的安全距離,并采取絕緣遮蔽或隔離措施。
(2)使用絕緣操作桿進行高電壓設備附近的接地工作。
(3)禁止同時接觸接地線與帶電體。
2.焊接作業(yè)安全:
(1)焊接場地應通風良好,清除周圍易燃物。
(2)配備足夠的消防器材(滅火器、消防沙等)。
(3)焊接人員應佩戴防護面罩、防護手套,并穿絕緣鞋。
(4)焊接完成后,待焊件冷卻方可清理現(xiàn)場。
3.深基坑作業(yè)安全:
(1)埋設或回收接地體時,如需進入深基坑,應檢查坑壁穩(wěn)定性。
(2)使用安全梯或安全繩,防止墜落。
(3)坑下作業(yè)時應有監(jiān)護人員。
4.材料搬運:
(1)搬運較重的接地體或材料時,應注意安全,防止砸傷或扭傷。
(2)使用合適的搬運工具(如叉車、手推車)。
5.文明施工:
(1)工具、材料擺放整齊,不占用通道。
(2)工作完畢后清理現(xiàn)場,做到工完場清。
(三)應急處置
1.觸電事故處理:
(1)發(fā)現(xiàn)有人觸電時,立即切斷電源(拉下開關、拔掉插頭),或用干燥的絕緣物體(木棍、竹竿、橡膠制品)將觸電者與電源分開。
(2)切斷電源前,禁止直接接觸觸電者,防止自身也被電擊。
(3)確認電源切斷后,立即對觸電者進行現(xiàn)場急救(如心肺復蘇),并呼叫專業(yè)醫(yī)療救助。
2.接地系統(tǒng)故障處理:
(1)若發(fā)現(xiàn)接地系統(tǒng)連接點發(fā)熱、冒煙、接地電阻突然增大或保護裝置頻繁動作,應立即停止相關設備的運行。
(2)劃定警戒區(qū)域,防止無關人員進入。
(3)停電后,由專業(yè)人員進行故障診斷和維修。
(4)在未查明原因并修復前,不得恢復設備運行。
3.火災事故處理:
(1)立即報警(如適用),并組織初期火災撲救(使用滅火器等)。
(2)切斷著火區(qū)域電源,防止火勢蔓延。
(3)配合消防部門進行滅火救援。
五、總結
電氣設備接地是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和人身安全的基石性措施。一個設計合理、安裝規(guī)范、維護及時的接地系統(tǒng),能夠有效防范觸電、雷擊等風險,保護設備免受損壞,確保電力設施的正常運行。本規(guī)范的詳細內容涵蓋了接地系統(tǒng)的類型選擇、材料規(guī)格、安裝工藝、測試方法以及日常維護管理等關鍵環(huán)節(jié)。在實際工作中,必須嚴格遵守相關標準和規(guī)范,結合具體工程環(huán)境和設備特點,精心設計、精心施工、精心維護,確保接地系統(tǒng)的可靠性。同時,必須高度重視安全操作規(guī)程,加強人員培訓,定期進行檢查與測試,及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題,從而最大限度地發(fā)揮接地系統(tǒng)在保障安全方面的作用。只有通過系統(tǒng)性的管理和技術保障,才能構建一個真正安全可靠的電氣環(huán)境。
一、電氣設備接地概述
電氣設備接地是為了保障人身安全、設備正常運行以及防止電氣故障而采取的重要措施。接地系統(tǒng)通過將電氣設備金屬外殼或構架與大地連接,能夠有效引導故障電流,降低觸電風險,并保護電氣設備免受雷擊和電壓波動的影響。本規(guī)范旨在明確電氣設備接地的基本要求、實施步驟及注意事項,確保接地系統(tǒng)的可靠性和有效性。
二、接地系統(tǒng)類型及適用范圍
(一)保護接地
保護接地適用于中性點不接地的低壓配電系統(tǒng)。其作用是將電氣設備外殼在故障時電位接近大地電位,防止人員觸電。
1.接地方式:通過接地線將設備外殼與接地體連接。
2.接地電阻要求:一般不大于4Ω,特殊環(huán)境(如潮濕場所)不大于2Ω。
3.適用設備:手持電動工具、家用電器、金屬外殼設備等。
(二)工作接地
工作接地適用于中性點接地的低壓配電系統(tǒng)。其作用是為故障電流提供低阻抗通路,穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
1.接地方式:將變壓器中性點、電纜金屬外皮等直接接地。
2.接地電阻要求:不大于4Ω,大容量系統(tǒng)不大于1Ω。
3.適用設備:變壓器、配電柜、電纜線路等。
(三)防雷接地
防雷接地用于防止雷擊損壞設備。其作用是將雷電流安全導入大地。
1.接地方式:通過避雷針、避雷器及接地網(wǎng)實現(xiàn)。
2.接地電阻要求:不大于10Ω,重要設備不大于5Ω。
3.適用設備:高層建筑、通信基站、戶外配電設施等。
三、接地系統(tǒng)安裝要求
(一)材料選擇
1.接地線:優(yōu)先選用銅質材料,截面積根據(jù)電流大小計算,最小不小于6mm2。
2.接地體:采用角鋼、圓鋼或銅排,埋深不低于0.7m,頂部距地面0.1m。
(二)安裝步驟
1.測量接地電阻:使用接地電阻測試儀,確保符合設計要求。
(1)選擇測試點:距離接地體5m以上,避免干擾。
(2)測量方法:三極法或四極法,記錄穩(wěn)定讀數(shù)。
2.連接接地線:采用焊接或螺栓連接,焊接處需做防腐處理。
(1)焊接要求:焊縫飽滿,長度不小于8d(d為鋼筋直徑)。
(2)螺栓連接:使用防松墊圈,定期檢查緊固情況。
3.驗收測試:通電后測量接地系統(tǒng)有效性,記錄數(shù)據(jù)并存檔。
(三)維護與檢查
1.定期檢查:每年至少一次,檢查連接點銹蝕、松動情況。
2.清除障礙:及時清理接地體周圍積水、垃圾,確保導通性。
3.記錄更新:建立接地系統(tǒng)臺賬,記錄改造、維修信息。
四、安全注意事項
(一)操作前準備
1.確認設備斷電,懸掛警示標志。
2.使用絕緣工具,穿戴防護用品(絕緣手套、安全鞋)。
(二)施工期間
1.焊接作業(yè)需遠離易燃物,配備滅火器。
2.埋設接地體時注意地下管線,避免損壞。
(三)應急處置
1.若發(fā)生觸電事故,立即切斷電源,實施急救。
2.接地系統(tǒng)故障時,暫停相關設備運行,聯(lián)系專業(yè)人員進行維修。
五、總結
電氣設備接地是電力系統(tǒng)安全運行的基礎,必須嚴格遵守規(guī)范要求。通過合理設計、規(guī)范施工及定期維護,能夠有效降低電氣風險,保障人員與設備安全。各使用單位應加強管理,確保接地系統(tǒng)始終處于良好狀態(tài)。
一、電氣設備接地概述
電氣設備接地作為電力系統(tǒng)和電氣設備安全運行的重要保障措施,其核心目的在于為故障電流提供一條低阻抗的通路,從而將可能因絕緣損壞而帶電的金屬外殼或構架電位限制在安全范圍內,防止人員觸電事故的發(fā)生。同時,良好的接地系統(tǒng)還能有效保護電氣設備免受雷擊過電壓和系統(tǒng)內部瞬態(tài)過電壓的破壞,確保設備的可靠運行。接地系統(tǒng)通過將電氣裝置或設施的某一部分與大地進行電氣連接,利用大地龐大的容量和較低的阻抗特性,實現(xiàn)故障電流或雷電流的安全泄放。本規(guī)范旨在系統(tǒng)性地闡述電氣設備接地的基本原理、分類方法、設計要求、安裝規(guī)范、檢測維護及安全注意事項,為相關工程實踐提供詳細的技術指導,確保接地系統(tǒng)的有效性、可靠性和安全性。
二、接地系統(tǒng)類型及適用范圍
(一)保護接地
保護接地(ProtectiveGrounding),又稱保護接零(在特定系統(tǒng)中),主要應用于中性點不接地的低壓配電系統(tǒng)(如TN-S,TN-C-S系統(tǒng)中的保護接地部分)或某些直流系統(tǒng)的特定部分。其核心功能是在電氣設備因絕緣損壞發(fā)生單相碰殼故障時,能迅速形成故障回路,使保護裝置(如熔斷器、斷路器)動作,切斷電源,同時將故障點外殼電位限制在安全值(通常認為是相對于大地的50V以下)以下,從而防止人員觸電。
1.接地方式:保護接地的實施,是通過使用專門的接地線(ProtectiveEarthwire/Conductor),將電氣設備需要接地的金屬外殼、構架或金屬管線,可靠地連接到接地體(GroundingElectrode)上。連接方式通常為螺栓連接、焊接或壓接,確保連接牢固、接觸良好且長期穩(wěn)定。在低壓系統(tǒng)中,保護接地線常與工作零線(中性線)共同設置在保護線(PEN)上,但功能上必須明確區(qū)分。
2.接地電阻要求:保護接地的接地電阻(R<sub>E</sub>)是衡量接地系統(tǒng)效能的關鍵參數(shù)。它的大小直接影響故障電流的大小以及故障點外殼的對地電壓。根據(jù)國際和國內相關標準(如IEC60364,GB50054等),一般要求保護接地電阻值不大于4Ω。在土壤電阻率極高或環(huán)境特別潮濕、人員密集的區(qū)域(如金屬結構廠房內),為了進一步降低觸電風險,要求接地電阻值不大于2Ω。對于某些特殊設備,如移動式電氣設備、手持電動工具等,由于環(huán)境復雜、移動頻繁,其保護接地電阻要求可能更為嚴格,有的標準甚至要求小于1Ω。具體數(shù)值應依據(jù)當?shù)匾?guī)范、設備特性及風險評估結果確定。
3.適用設備:保護接地廣泛適用于各類低壓配電系統(tǒng)中的用電設備外殼。具體包括但不限于:
(1)電動機、變壓器、發(fā)電機、開關柜、配電屏等電氣設備的金屬外殼。
(2)機床、生產設備的金屬構架。
(3)電氣照明器具的金屬底座、外殼。
(4)電梯的金屬結構。
(5)室內外電纜的金屬護套(需滿足特定條件)。
(6)手持電動工具、移動式電氣設備等。
(7)需要接地的非帶電金屬管道(如給排水管、供暖管,但不得用于接地極)。
(二)工作接地
工作接地(WorkGrounding)主要應用于中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)(如TN-S,TN-C,TN-C-S系統(tǒng)中的工作接地部分)以及某些直流系統(tǒng)的特定部分。其主要目的包括:穩(wěn)定系統(tǒng)中性點電位、為故障電流提供低阻抗回路、降低觸電電壓、提高保護裝置動作的可靠性等。
1.接地方式:工作接地通常指將變壓器中性點、發(fā)電機中性點或系統(tǒng)中的零線直接與接地體連接。在TN系統(tǒng)中,工作零線(N線)與保護零線(PEN線)在變壓器側是連接在一起的,共同構成零保護系統(tǒng)。工作接地的接地體通常是變壓器中性點接地裝置本身,或者是為工作接地專門設置的接地網(wǎng)。
2.接地電阻要求:工作接地的接地電阻同樣重要,它關系到系統(tǒng)是否能夠正常工作以及故障時保護裝置能否有效動作。根據(jù)標準,低壓系統(tǒng)工作接地的接地電阻一般要求不大于4Ω。對于大容量的變壓器或發(fā)電機,或為了限制故障電流以利于保護配合,要求可能更低,例如不大于1Ω或0.5Ω。具體值需參照相關設計規(guī)范和系統(tǒng)容量。
3.適用系統(tǒng)/設備:工作接地是以下配電系統(tǒng)的基礎:
(1)中性點直接接地的低壓三相四線制、三相五線制系統(tǒng)(TN-S,TN-C,TN-C-S)。
(2)某些直流電源(如電鍍、電解)的負極接地。
(3)電氣化鐵路的接觸網(wǎng)回流路徑有時也涉及工作接地概念。
(三)防雷接地
防雷接地(LightningProtectionGrounding)是為了保護建筑物、構筑物以及其中的電氣設備和人員免受雷擊損害而設置的接地系統(tǒng)。它主要處理雷電流(通常是高電壓、大電流的脈沖電流)的泄放問題。
1.接地方式:防雷接地系統(tǒng)通常包括接閃器(如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線(Down導體)和接地體(接地網(wǎng))。接閃器直接攔截雷擊或吸引雷電先導,引下線將雷電流安全地引導至接地體,再通過接地體將雷電流泄放入大地。防雷接地網(wǎng)的設計需要考慮與工作接地、保護接地等共用或分離,具體取決于防雷等級和系統(tǒng)形式。
2.接地電阻要求:防雷接地的接地電阻對雷電流的泄放能力至關重要。良好的接地電阻能降低雷擊時接閃器及被保護物頂部的電位,減少反擊風險,并使雷電流更快地流入大地。根據(jù)建筑物的防雷類別(防雷等級),對防雷接地電阻的要求差異很大。一般要求不大于10Ω,對于特別重要或高度敏感的設施(如通信基站、精密儀器室),可能要求不大于5Ω甚至更低。需要注意的是,防雷接地電阻的要求有時會獨立于其他接地系統(tǒng),需要根據(jù)防雷規(guī)范進行專門設計。
3.適用設備/場所:防雷接地主要適用于:
(1)高層建筑、超高層建筑。
(2)重要的工業(yè)廠房、倉庫。
(3)廣播、通信、電視塔(基站)。
(4)氣象站、機場導航設備。
(5)變電站(部分構架或設備可能需要防雷接地)。
(6)教學樓、醫(yī)院、圖書館等人員密集場所。
(7)室外大型電氣設備或裝置。
三、接地系統(tǒng)安裝要求
(一)材料選擇與規(guī)格
1.接地線(ConductorforGrounding):
(1)材質:應優(yōu)先選用銅(Cu)或鋁(Al)材料。銅具有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度,是首選材料,尤其適用于環(huán)境惡劣或對可靠性要求高的場合。鋁材成本較低,導電性僅次于銅,但機械強度較弱,易腐蝕,通常需要采取加強防腐措施(如使用鋁合金、鍍鋅鋼線作為線夾),并確保連接點接觸緊密。在某些特定情況下(如鋁母線系統(tǒng)),也會使用鋁制接地線。銅合金(如青銅)一般不推薦用于主接地干線,因其焊接和連接性能較差。
(2)截面積(Cross-sectionalArea):接地線的截面積選擇需滿足兩個主要條件:
a.機械強度要求:根據(jù)敷設方式(明敷或暗敷)、長度、環(huán)境條件等因素確定,需滿足相關規(guī)范的最小截面積要求,以防止斷裂。例如,銅接地線明敷時,一般不小于6mm2。
b.熱穩(wěn)定要求:確保在發(fā)生接地故障時,接地線能夠承受故障電流的熱效應而不熔化或損壞,從而維持足夠長度的短路電流路徑。接地線的最小截面積必須根據(jù)預期的最大接地故障電流和允許的溫升進行計算確定。通常,截面積與故障電流的關系遵循經驗公式或標準規(guī)定(如IEC60364-4-44)。例如,對于TN系統(tǒng)中保護線(PE)或保護中性線(PEN)兼作接地線的部分,其截面積至少應滿足表1(示例)的要求:
表1:保護線(PE)或PEN最小截面積示例
|系統(tǒng)形式|相線截面積S<sub>PE</sub>(mm2)|保護線截面積S<sub>PE/PEN</sub>(mm2)|
|:-------|:-------------------------|:-----------------------------|
|≤16|S<sub>PE</sub>|16|
|16-35|S<sub>PE</sub>|16或S<sub>PE</sub>(取較大者)|
|>35|≤16|16|
|>35|>16|截面積不小于S<sub>PE</sub>的50%,且不小于16|
(注:此表僅為示例,具體數(shù)值需查閱最新版IEC60364或當?shù)匾?guī)范)
(3)標識:接地線應有清晰、耐久的標識(如黃綠相間色帶),便于識別,防止誤拆或誤接。
2.接地體(GroundingElectrode):
(1)類型:常用接地體包括:
a.垂直接地體:如鋼管(壁厚不小于3.5mm)、圓鋼(直徑不小于8mm)、角鋼(厚度不小于3.5mm)。長度通常為2.5m至3m,頂部埋深不應小于0.6m,以避免凍土層影響和機械損傷。
b.水平接地體:如圓鋼、扁鋼(厚度不小于4mm)、銅排(厚度不小于3mm)。常用于圍繞建筑物基礎敷設。
c.接地極模塊/接地模塊:新型的接地材料,通過物理和化學方法改善接地電阻。
d.自然接地體:在條件允許時,可利用埋地的金屬管道(給排水、供暖,但非可燃液體或氣體管道)、電纜金屬護套、建筑物的金屬結構(基礎、柱子、樁基)等作為接地體或接地線的組成部分,但需確保連接可靠,并滿足規(guī)范要求。
(2)規(guī)格:垂直接地體直徑/厚度、長度,水平接地體厚度/寬度、長度,均需滿足規(guī)范的最小尺寸要求,以確保足夠的機械強度和導電氣化。
(二)安裝步驟與工藝
1.測量與定位:
(1)根據(jù)設計圖紙,確定接地體(尤其是接地極)的埋設位置和深度。
(2)使用測量工具(如管鉗、卷尺)核對接地體材料尺寸是否符合要求。
(3)檢查安裝區(qū)域是否存在地下管線或障礙物,必要時進行探測。
2.接地體安裝:
(1)垂直接地體安裝:
a.使用開挖工具(如鐵鍬)按設計深度開挖溝槽或坑洞。
b.將接地體垂直插入溝槽中央,確保垂直度。
c.在接地體周圍填充溝槽時,應先回填細土(粒徑小于50mm),分層夯實,每層厚度不宜超過300mm,避免損壞接地體。在接地體上端0.5m以下部分,可回填混凝土或使用化學改良劑降低電阻率。
d.多根垂直接地體之間的間距一般為其長度的2-3倍。
(2)水平接地體安裝:
a.在溝槽內敷設接地體,確保其頂部埋深不小于0.6m。
b.對于圓鋼或扁鋼,應平放或側放,確保有效接觸土壤。
c.在水平接地體上方,應敷設一層約50mm厚的瀝青混凝土或混凝土保護層,以防止機械損傷和腐蝕。保護層上方可回填原土并夯實。
3.接地干線敷設:
(1)明敷接地干線:
a.沿建筑物墻角、柱子或專用線槽敷設。
b.采用支持件(線卡、線槽)固定,間距均勻(如1-1.5m)。
c.跨越建筑物伸縮縫、沉降縫時,應設置補償器(如接地線彎頭)。
d.保持接地線平直,轉彎處應做成圓弧過渡。
(2)暗敷接地干線:
a.預先在墻體或混凝土內預留管槽(如PVC管、磚砌槽)。
b.將接地線放入管槽內,用細土或混凝土填充并固定。
c.出入地面處應做防水處理。
4.連接部位處理(關鍵步驟):
(1)焊接連接:
a.清理連接部位的氧化層、污垢和鐵銹,直至露出光亮的金屬表面。
b.根據(jù)被連接件材質和尺寸選擇合適的焊接方法(如搭接焊、熔槽焊)。
c.焊接應飽滿、連續(xù),無虛焊、氣孔、夾渣等缺陷。搭接焊的搭接長度:圓鋼為6倍直徑,扁鋼為3倍厚度,角鋼為2倍厚度,且不小于100mm。
d.焊接完成后,立即清除焊渣,并盡快進行防腐處理(如涂兩遍瀝青漆或防銹漆)。
(2)螺栓連接:
a.清潔連接部位的螺紋和接觸面。
b.配合正確的墊圈(平墊圈、彈簧墊圈、防松墊圈),確保接觸面緊密。
c.使用力矩扳手緊固螺栓,達到要求的擰緊力矩,防止松動。
d.定期檢查螺栓緊固情況。
(3)壓接連接:
a.選擇尺寸匹配的接地線壓接管或線鼻子。
b.清理接地線和壓接件的接觸面。
c.使用專用壓接鉗進行壓接,壓接點數(shù)量和位置符合要求,確保壓接牢固,接觸電阻小。
d.壓接后檢查,確保無毛刺、裂紋。
5.引下線連接:
(1)將接地干線與接地體、或與建筑物金屬結構(如柱子、基礎)進行可靠連接。
(2)連接方式同上(焊接、螺栓、壓接),確保連接點位于室內地坪以上部分(若有)易于檢查和維護的位置。
6.測試與記錄:
(1)接地系統(tǒng)安裝完成后,在帶電前必須進行接地電阻測試。
(2)使用接地電阻測試儀(如四極法儀),按照規(guī)范要求選擇測試點、操作步驟進行測量。
(3)記錄測試結果,與設計值或標準要求進行比較,確保合格。
(4)填寫接地系統(tǒng)工程驗收記錄,包含所有測試數(shù)據(jù)、材料規(guī)格、安裝情況等信息。
(三)維護與檢查要求
1.定期檢查(每年至少一次,惡劣天氣前后加強):
(1)外觀檢查:
a.檢查接地線、接地體是否有明顯銹蝕、斷裂、變形。
b.檢查連接點(特別是螺栓連接)是否松動、銹蝕、接觸面是否清潔。
c.檢查明敷接地線支撐是否牢固,走向是否正確。
d.檢查接地標志是否清晰、完好。
(2)連接點緊固:
a.對所有螺栓連接點進行復查緊固,特別是易松動的部位。
b.添加或更換防松墊圈。
(3)測試驗證:
a.每年至少測量一次接地電阻,記錄數(shù)據(jù)。
b.若
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