1 前言
在人們的日常生活和生產(chǎn)過程中,離不開電器、用電設(shè)備和電力設(shè)施,每年因為電擊傷人甚至致人死亡和損毀電氣設(shè)備所帶來的經(jīng)濟損失數(shù)額巨大,因此電氣安全問題成為關(guān)系到人身安全和設(shè)備安全的頭等大事,探討接地與電氣安全問題意義重大。
2 接地的概念及分類
2.1接地的基本概念
所謂接地,就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來。
接地裝置是接地體和接地引下線的總和。接地體包括人工接地體和自然接地體。如由角鋼、鋼管、扁鋼和圓鋼等金屬件組合,專門制作的具有一定散流電阻的金屬導(dǎo)體組稱為人工接地體。各種埋在地中的金屬構(gòu)件、金屬管道,建筑物的金屬構(gòu)件(梁、柱、行車軌道、配電裝置、起重機、升降機等的骨架)稱為自然接地體。
2.2接地的分類
按照接地性質(zhì),接地可分為正常接地和故障接地。正常接地又有工作接地和安全接地之分。工作接地指正常情況下有電流流過,利用大地代替導(dǎo)線的接地,以及正常情況下沒有或只有很小不平衡電流流過,用以維持系統(tǒng)安全運行的接地。安全接地是正常情況下沒有電流流過的起防止事故作用的接地,如防止觸電的保護(hù)接地、掛接接地、保護(hù)接零、防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間的意外連接,如接地短路等。
3 防止間接接觸電擊的基本技術(shù)措施
3.1保護(hù)接地
保護(hù)接地的目的,顧名思義就是保護(hù)人身安全的接地。當(dāng)電機外殼不接地,而一相絕緣擊穿時,它的外殼對地來說,就有—電位。因此接觸帶電的外殼和直接接觸到未絕緣的相同樣危險。
在三相交流電力系統(tǒng)中,作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運行方式:一種是電源中性點不接地,一種是電源中性點經(jīng)阻抗接地,再有一種是電源中性點直接接地。前兩種合稱小接地電流系統(tǒng),亦稱中性點非有效接地系統(tǒng);后一種稱為大接地電流系統(tǒng),亦稱中性點有效接地系統(tǒng)。保護(hù)接地一般用于配電變壓器中性點不直接接地的供電方式中,起限制電器設(shè)備因絕緣損壞而漏電后的對地電壓不超過安全范圍。
在中性點直接接地的系統(tǒng)中,一般不宜采用保護(hù)接地,因為在這種供電方式下,供電部門在電氣施工中將變壓器低壓側(cè)中性點、配電屏、構(gòu)架等配電設(shè)備的金屬外殼都連接在總的接地體上,從而形成安全保護(hù)。也就是說,這種情況并非單純的接地,而是屬于接零,此時,如果用戶采取接地保護(hù),就出現(xiàn)了同—供電系統(tǒng)中存在接零和接地兩種不同的保護(hù)方式,一旦設(shè)備外殼因絕緣損壞帶電,對地電壓將沿金屆接地線通過大地流向低壓配電系統(tǒng)的接地體,而且此時由于接地電流不大,如果保護(hù)裝置靈敏度不夠,則不會動作,這樣,就使與接地體相連的配電變壓器中性線、配電屏、構(gòu)架等長期帶有不安全電壓,這是安全規(guī)程所不允許的。
3.2保護(hù)接零和重復(fù)接地
在我國低壓網(wǎng)絡(luò)中,都是采用中性點直接接地的,在這種系統(tǒng)中運行的電氣設(shè)備可以采用保護(hù)接零的辦法,以避免人體遭到觸電的危險。
所謂保護(hù)接零,就是將電器設(shè)備在正常情況下與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分用導(dǎo)線與配電系統(tǒng)的零線連接起來。保護(hù)接零一般與熔斷器、保護(hù)裝置等配合用于變壓器中性點直接接地系統(tǒng)中。
眾所周知,在低壓網(wǎng)絡(luò)中,中性點直接接地,而設(shè)備外殼不接地是危險的。而當(dāng)設(shè)備外殼采用保護(hù)接地后,要確保人身安全,要花費高昂的代價來降低接地電阻值,經(jīng)濟上、技術(shù)上均是不合理的,因此我國低壓配電裝置規(guī)定,在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中,電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護(hù)的方式。
采用這種方式后,當(dāng)一相絕緣損壞后,便形成了一個由該損壞相線、設(shè)備外殼、零線的閉合回路。由于導(dǎo)線(相線和零線)及設(shè)備外殼的合成電阻值很小,所以單相短路電流一般足夠大,從而引起保護(hù)電器動作,迅速切斷故障設(shè)備的電源,確保人身迅速脫離電源。
在保護(hù)接零系統(tǒng)中,零線僅靠在電源端一處接地是不夠安全可靠的。為了提高安全可靠性,還應(yīng)在零錢的干線上和分支線路的終端以及中間沿線每一公里處進(jìn)行重復(fù)多點接地。電纜或架空線在引入車間和大型建筑物處,應(yīng)加接地極或與室內(nèi)配電屏、控制屏的接地裝置相連。當(dāng)高、低壓線同桿架設(shè)時,應(yīng)在桿線的兩端桿上,將低壓零線加重復(fù)接地。這樣模式的重復(fù)接地系統(tǒng),至少有以下四方面好處:
(1)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(如碰殼),可以降低零線的對地電壓。在無重復(fù)接地的情況下,當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(如碰殼),短路電流通過相線和零線構(gòu)成回路。在零線上產(chǎn)生電壓降,就是設(shè)備外殼對地電壓UD。
對于380伏系統(tǒng)來說,UD≈146.7伏,顯然比安全電壓高得多,所以仍有觸電傷亡的危險存在。
當(dāng)零線加重復(fù)接地后(二點),故障電流將沿著零線和流經(jīng)重復(fù)接地和工作接地的兩個并聯(lián)電阻RN和R0流入大地,該故障電流大部分通過零線成回路,小部分通過重復(fù)接地電阻RN和工作接地R0成回路。
按規(guī)程,R0≤4歐,RN≤10歐,則設(shè)備對地電壓UD=104.伏。
可見采用一組重復(fù)接地后,對地電壓降低了40%,如果再多接幾處,則完全可以降低至危及人身安全的范圍以內(nèi)。
(2)當(dāng)零相發(fā)生斷線,且斷線處后面某些電氣設(shè)備碰殼短路時,可以使故障程度減輕。
在沒有重復(fù)接地的情以下,當(dāng)零相斷線,斷線后面的設(shè)備有一相碰殼短路時,則斷線處前面的設(shè)備外殼對地電壓接近于零;斷線處后面的設(shè)備的外殼上,均存在著接近于相電壓的對地電壓。