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電氣接地的探討

文檔作者：吳春良許霞倪學(xué)云文檔來源： 1 江蘇博大環(huán)保股份有限公司 2 無錫萬博自動化設(shè)備有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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交流
電氣接地的探討
吳春良’
， 許霞’
， 倪學(xué)云。
( 1 ． 江蘇博大環(huán)保股份有限公司， 江蘇宜興2 14 2 0 5 ； 2 ． 無錫萬博自動化設(shè)備有限公司，
． 江蘇無錫2 14 0 7 2 )
聰夏三：雩鷥，概念， 介紹了我國采用的低壓供電方式、電氣接地的施工及現(xiàn)場調(diào)試中解決電
i ■獺類號： T M 0 8 文獻標識碼： A 文章編號： 1 0 0 9 — 9 4 9 2 (2 0 1 0 ) 0 4 - 0 1 0 8 - - 0 3
l 刖置
對于接地問題的討論由來已久。正確的接地， 既能抑
制電磁干擾又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾； 而錯誤的接地，
反而會引入嚴重的干擾信號， 使系統(tǒng)無法正常工作。隨著
大型傳動、各種現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展。接地變得日益重
要。項目設(shè)計初期， 如何使得整個接地系統(tǒng)更加規(guī)范? 安
裝階段． 如何按照規(guī)范進行標準施工? 現(xiàn)場調(diào)試階段． 如
何從錯綜復(fù)雜的現(xiàn)象表面得到解決問題的處理方案? ? ?
接地問題的處理不當(dāng)， 會給系統(tǒng)的正常運行埋下諸多隱
患。
2 電氣接地的概念
電氣設(shè)備或設(shè)施的任何部位， 與大地( 土壤) 間作良
好的連接， 稱為電氣接地。術(shù)語“ 地( g r o u n d ) ” 是指大地
( 地球) 或指代替大地的某一物體， 而術(shù)語“ 被接地
( g r o u n d e d ) ” 是指一個系統(tǒng)中的某一個部分元件被特意地
接到“ 地” 上。許多資料和美國標準都采用“
g r o u d e d ” 和
“
g r o u n d i n g
”
． 在英國是用“
e a r t h ” 和“
e a r t h i n g
” 這個詞來
代替“
g r o u n d ” 和“
g r o u n d i n g
” 的。這顯得更切當(dāng)。
不是所有系統(tǒng)都需要接地， 而實際上也不是所有電氣
系統(tǒng)均被接地， 但是當(dāng)談到電氣系統(tǒng)提起電壓值時， 就很
自然聯(lián)系到對地電位而言的電壓。因此“ 地( g r o u n d ) ” 實
際表達了一個對電壓參考電位點， 或者叫“ 0 ” 電位點。
當(dāng)設(shè)備通信時， 零電位對它們正常運作是非常重要的。
由于大地就在身邊， 因此大多情況下． 它是零電位點
的最佳選擇。當(dāng)一個人站在地上時， 他身體的電位與大地
的電位是非常接近的。如果建筑物是金屬結(jié)構(gòu)的． 那么建
收稿日期： 2 0 10 一0 1 — 2 l
筑物結(jié)構(gòu)的金屬構(gòu)件或水管( 若也是金屬) 的電位也與大
地非常接近。
大地是一個電阻非常低、電容非常大的物體， 擁有吸
收無限電荷的能力． 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”
． 并不等于“ 地理地”
． 但卻包含在
“ 地理地” 之中。
“ 電氣地” 的范圍隨著大地結(jié)構(gòu)的組成
和大地與帶電體接觸的情況而定。
與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個或一組導(dǎo)電體
稱為接地極， 通常采用圓鋼或角鋼， 也可采用銅棒或銅
板。當(dāng)流人地中的電流通過接地極向大地作半球形散開
時， 由于這半球形的球面， 在距離接地極越近的地方電阻
越大， 而距離接地極越遠的地方電阻越小。試驗證明： 在
距離單根接地極或碰地處2 0 m 以外的地方． 實際已經(jīng)沒有
什么電阻存在， 不再有什么電壓降。換句話說， 該處的電
位已近于零。這電位等于零的“ 電氣地” 稱為“ 地電位”
。
若接地極不是單根而為多跟組成時， 屏蔽系數(shù)大增， 上述
2 0 m 的距離可能會增大。
電子設(shè)備中各級電路電流的傳輸和信息轉(zhuǎn)換要求有一
個參考的電位． 這個電位還可防止外界電磁場信號的侵
入， 常稱這個電位為“ 邏輯地”
。這個“ 地” 不一定是
“ 地理地”
， 可能是電子設(shè)備的金屬機殼、底座、印刷電路
板上的地線或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線等； 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。
電氣接地可以防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損
經(jīng)驗
壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保護電力系統(tǒng)
正常運行。按接地作用分有保護接地和工作接地兩種。
為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣
設(shè)備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護接地。當(dāng)
人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時。由于接地體的接觸
電阻遠小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進人大地，
只有很小部分流過人體．不致對人的生命造成危害。
為了保證電氣設(shè)備在正常和試過情況下可靠地工作而
進行的接地稱為工作接地．如中性直接接地和間接接地以
及零線的重復(fù)接地、防雷接地等都是工作接地。
3幾種供電方式電氣接地
在供配電設(shè)計中，接地系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位，它
關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠行性、安全性。這種可靠性、安全
性關(guān)系到人身和設(shè)備兩個方面。
我國的低壓供電方式可分為兒種，分別介紹如下。
(1)TN—C系統(tǒng)
TN—C系統(tǒng)系統(tǒng)被稱為三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線
N與保護接地PE合二為一．通稱PEN線。這種接地系統(tǒng)
雖對接地故障靈敏度高，線路經(jīng)濟簡單，但它只適合用于
三相負荷較平衡的場所。在單相負荷所占比重較大的系統(tǒng)
中，難以實現(xiàn)三相負荷平衡，PEN線的不平衡電流加上線
路中存在著的由于熒光燈、晶閘管(可控硅)燈設(shè)備引起
的高次諧波電流，在非故障情況下， 會在中性線N上疊
加，使中性線N電壓波動，且電流時大時小極不穩(wěn)定，造
成中性點接地電位不穩(wěn)定漂移。不但會使設(shè)備外殼(與
PEN線連接)帶電．對人身造成不安全。而且也無法取到
一個合適的電位基準點， 精密電子設(shè)備無法準確可靠運
行。因此TN—C接地系統(tǒng)不能作為智能化接地系統(tǒng)。
(2)TN—C—S系統(tǒng)
TN—C—S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN—C
系統(tǒng)，第二部分是TN—S系統(tǒng)， 分界在N線與PE線的連
接點。該系統(tǒng)一般用在建筑的供電由區(qū)域變電所引來的場
所，進戶之前采用TN—C系統(tǒng)，進戶處做重復(fù)接地，進戶
后變成TN—S系統(tǒng)。TN—C系統(tǒng)前面以作分析。TN—S系統(tǒng)，
的特點是： 中性線N與保護接地線PE在進戶時共同接地
后．不能再有任何電氣連接。該系統(tǒng)中中性線N常會帶
電，保護接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設(shè)備外殼
及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運行時，始終不會帶電。因此TN
— S接地系統(tǒng)明顯提高了人及物的安全性， 同時只要采取接
地引線，各自都從接地體一點引出，并選擇正確的接地電
阻值使電子設(shè)備共同獲得一個等電位基準點等措施，那么
TN—C—S系統(tǒng)可以作為智能型建筑物的一種接地系統(tǒng)。
f3)TN—S系統(tǒng)
TN—S系統(tǒng)是一個三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。通常
建筑物內(nèi)設(shè)有獨立變配電所時進線采用該系統(tǒng)。TN—S系
統(tǒng)特點是：中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點
共同接地處，兩線不再有任何的電氣連接。中性線N是帶
電的，而PE線不帶電。該接地系統(tǒng)完全具備安全核對可
靠的基準電位。只要象TN—C—S接地系統(tǒng)一樣，采取同樣
的技術(shù)措施，TN—S系統(tǒng)可以作為智能型建筑物的接地系
統(tǒng)。如果計算機等電子設(shè)備沒有特殊的要求時，一般都采
用這種接地系統(tǒng)。
(4)1TI’系統(tǒng)
通常稱1_r系統(tǒng)為三相四線接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于
建筑物供電來自公共電網(wǎng)的地方。 ITI1系統(tǒng)的特點是中性線
N與保護接地線PE無一點電氣連接， 即中性點接地與PE
線接地是分開的。該系統(tǒng)在正常運行時，不管三相負荷平
衡不平衡，在中性線N帶電情況下，PE線不會帶電。只
有單相接地故障時，由于保護接地靈敏度低，故障不能及
時切斷，設(shè)備外殼才可能帶電。正常運行時的1rr系統(tǒng)類
似于TN—S系統(tǒng)，也能獲得人與物的安全性和取得合格的
基準接地電位。隨著大容量的漏電保護器的出現(xiàn)，該系統(tǒng)
越來越適合作為接地系統(tǒng)。但從目前的情況來看． 由于公
共電網(wǎng)的電源質(zhì)量不高。難以滿足智能化設(shè)備的要求，所
以Tr系統(tǒng)很少被采用。
(5)IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點
不接地或經(jīng)阻抗接地，無中性線N，只有線電壓(380V)，
無相壓(220V)，保護接地線PE各自獨立接地。該系統(tǒng)的
優(yōu)點是當(dāng)一相接地時，不會使外殼帶有較大的故障電流，
系統(tǒng)可以照常運行。缺點是不能配出中性線N。因此它不
適用于擁有大量單相設(shè)備的系統(tǒng)。
不管哪類供電系統(tǒng)及相關(guān)建筑物，在供電設(shè)計中總包
含有接地系統(tǒng)設(shè)計。而且，隨著建筑物的要求不同，各類
設(shè)備的功能不同．接地系統(tǒng)也相應(yīng)不同。尤其進入9O年
代后，對接地系統(tǒng)設(shè)計提出了許多新的內(nèi)容。在常用的幾
種接地方式中，要判斷哪一種能夠適合．需分析幾種接地
系統(tǒng)后選用(對沒有變電所的建筑物以低壓供電時， 以采
用TN—C—S系統(tǒng)較合理：在設(shè)有變電所的建筑物內(nèi)TN —S
系統(tǒng)是最佳選擇：若戶外無總等電位聯(lián)結(jié)場所應(yīng)采用Tr
系統(tǒng))。
4接地施工要求
(1)接地線一般使用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼。
(2)接地體使用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為50mm，
管壁厚不小于3．5mm， 長度2—3m。角鋼以50mmx5Ommx
5ram 為宜。
(3)接地體的頂端距地面0．5—0．8m．以避開凍土層，
鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電導(dǎo)率而定，一般
不小于兩根，每根的間距為3~5m。
(4)接地體距建筑物的距離在1．5m 以上， 與獨立避
雷針接地體的距離大于3m。
(5)接地線與接地體的聯(lián)接應(yīng)使用搭接焊。
土壤的土質(zhì)、濕度等影響土壤電阻率，進而影響接地
電阻。在接地裝置安裝前應(yīng)了解接地體周圍的電阻率．過
交流
高則要采取必要措施降低土壤電阻率．方法如下。
(1)改變接地體甩圍的土壤結(jié)構(gòu)：在接地體周圍的土
壤2～3m范圍內(nèi)．摻人不溶于水的、有良好吸水性的物質(zhì)。
如木炭、礦渣等，可使電阻率降低到原來的1／5～1／10。
(2)使用食鹽、木炭降低土壤電阻率：用食鹽、木炭
分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約10～15em厚，再鋪
2~3em的食鹽，共5—8層。鋪好后打人接地體。此法可使
電阻率降至原來的1／3～1／5。
(3)用長效化學(xué)降阻劑：此法可使土壤電導(dǎo)率降至原
來的40％。
5解決現(xiàn)場電磁干擾措施
現(xiàn)場控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和
保護地等。接地系統(tǒng)混亂對控制系統(tǒng)的干擾主要是各個接
地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地
環(huán)路電流．影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點
接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地。就存在地電位
差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線
電流將更大。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路．
在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過
屏蔽層與芯線之間的耦合。干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其
它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不
等電位分布，影響系統(tǒng)控制器內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正
常工作?？刂破鞴ぷ鞯倪壿嬰妷焊蓴_容限較低，邏輯地電
位的分布干擾容易影響控制器的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯．造
成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導(dǎo)致
測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
此外，還應(yīng)涂上色標，便于運行、維護和檢測接地電
阻。
6結(jié)束語
接地是電力系統(tǒng)中不可缺少的電氣安全技術(shù)。認真做
好設(shè)計、施工、現(xiàn)場調(diào)試及維護的每一環(huán)節(jié)，才能實現(xiàn)可
靠接地。
第一作者簡介：吳春良，男，1979年生，江蘇宜興人。研究領(lǐng)
域：工程設(shè)計、自動化程序編寫和現(xiàn)場調(diào)試。 (編輯：王智圣)
(上接第98頁)
(4)振動要小
軸的轉(zhuǎn)速達到一定值時，會發(fā)生顯著的反復(fù)變形，造
成運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為軸的振動。軸發(fā)生顯著形變
時的轉(zhuǎn)速，稱為臨界轉(zhuǎn)速。設(shè)計時，應(yīng)使軸的工作轉(zhuǎn)速不
和其臨界轉(zhuǎn)速相同或接近，以免出現(xiàn)共振現(xiàn)象而造成軸的
破壞。
根據(jù)以上的具體要求首先測繪好剪板機兩側(cè)的間距，
確定好軸瓦座的位置， 畫出軸的加工圖，如圖1所示。
A
圖1 板機二軸加工圖
(1)根據(jù)表1，此軸選40Cr材質(zhì)。先進行粗車，然后
熱處理調(diào)質(zhì)，技術(shù)達到如表1所規(guī)定的性能。再進行精車
達到圖紙的要求。
(2)軸瓦座要采用鑄鐵件內(nèi)襯黃銅瓦，底座的支撐板
要加工，保證瓦座與軸的垂直度，保證軸的水平度。螺栓
表1 軸的常用材料及其部分機械性能
毛坯 抗拉強 彎曲
料熱處理直徑硬度HB 度極限 服疲勞
牌號 方法
／，nml O'B／ ．mill—t
極限極限
‘ 假眼
應(yīng)用
采用M24mmx120mm四孔緊固。
(3)安裝時一定要測量軸的水平度，大齒與小齒的嚙
合一定要符合機械要求的標準。
4結(jié)束語
本公司這臺剪板機經(jīng)過如此改造能達到使用的目的．
在一年多時間的運行中沒有再發(fā)現(xiàn)壓爪銷軸斷裂的現(xiàn)象．
齒輪的嚙合也非常完好，一臺要報廢的設(shè)備經(jīng)過如此改造
不但能正常運轉(zhuǎn)，而且承載的負荷比原來提高很大，為公
司節(jié)省了不少經(jīng)費。
作者簡介：趙貴有，男，1964年生，黑龍江呼蘭人，大學(xué)專科，
工程師。研究領(lǐng)域：機電設(shè)備。已發(fā)表論文3篇。
(編輯：王智圣)
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