电气接地装置-建筑电工技能图解速成

1.接地装置的构成

（1）接地体。接地体又称接地极，指埋入地下直接与土壤接触的金属导体和金属导体组，是接地电流流向土壤的散流件。利用地下的金属管道、建筑物的钢筋基础等作为接地体的称为自然接地体；按设计规范要求埋设的金属接地体称之为人工接地体。

（2）接地引线。连接电气设备接地部分与接地体的金属导线称为接地引线，它是接地电流由接地部位传导至大地的途径。接地线中沿建筑物表面敷设的共用部分称之为接地干线；电气设备金属外壳连接至接地干线部分称为接地支线。

（3）接地装置。接地体及接地线的组合称为接地装置。接地装置如图6⁃21所示。

2.接地体的分类

按照接地体的结构可以分为自然接地体和人工接地体两类，按其布置方式可以分为外引式接地体和回路式接地体两种，相应的接地线亦有自然接地线和人工接地线两种。

（1）自然接地体

1）交流电力设备的接地装置应充分利用自然接地体，通常有：

①埋设在地下的金属管道（易燃、易爆性气体、液体管道除外）、金属构件等。

②敷设于地下的且其数量不少于两根的电缆金属护套。

③与大地有良好接触的金属桩、金属柱等。

图6⁃21 接地装置示意图

1—接地体 2—接地引下线 3—接地干线 4—接地分支线 5—被保护电气设备

2）交流电力设备的自然接地线，一般有：

①建筑物的金属结构，例如，桁架、柱子、梁及斜撑等。

②生产用的金属结构，例如，起重机轨道、配电装置的外壳、走廊、平台、电梯竖井、起重机与升降机的构架、传送带的钢梁、电除尘器的构架等。

③敷设导线用的钢管、封闭式母线的钢外壳、钢索配线的钢索。

④电缆的金属构架、铅构架、铅护套（通信电缆除外）。

⑤不流经可燃液体或气体的金属管道可以用作低压设备接地线。

3）敷设接地体时，应当首先选用自然接地体，它具有以下优点：

①自然接地体一般较长，与地的接触面积较大，流散电阻小，有时能够达到采用专门接地体所不能达到的效果。

②用电设备大多数情况下与自然接地体相连，事故电流从自然接地体流散，因此比较安全。

③自然接地体在地下纵横交错，作为接地体可以等化电位。

4）采用自然接地体的接地装置安装时，必须注意以下问题：

①利用自然接地体时，最少要有两根保护接地线在不同地点分别与自然接地体相连，引出线与接地体的连接多采用焊接。

②利用金属管道作为自然接地体或是自然接地线时，管接头和接线盒处（如自来水管遇有塑壳水表、管子接头等）均要采用跨接线连接，连接方法通常用焊接。

③利用配线的钢管作为自然接地体时，其管壁厚度不得小于1.5mm。

④利用建筑物的金属结构作为接地线时，凡是用螺栓或是铆钉连接的地方，均要采用跨接线可靠焊接。跨接线一般采用圆钢或扁钢。

（2）人工接地体。当自然接地体的流散电阻不能满足要求时，可以敷设人工接地体。在实际工作中，往往利用自然接地体有很多困难，自然接地体在保证最小电阻时不太可靠，因此有时在自然接地体可以用而又能满足电阻要求的情况下，也敷设人工接地体，并使人工接地体与自然接地体相连。

对于1000V以上的电气设备的保护接地，除了利用自然接地体之外，还必须敷设流散电阻不大于1Ω的人工接地体。

直流电力电路不应利用自然接地体，直流电路专用的人工接地体不应当与自然接地体相连。

人工接地体通常采用钢管、角钢、圆钢、扁钢制成。在一般性土壤中，可以采用未经电镀的钢铁材料；在有较严重化学腐蚀性的土壤中，应当采用镀锌的钢材。对于接闪杆的接地装置，在一般性的土壤中应采用镀锌钢材，以确保安全。

（3）外引式接地体。将接地体集中布置于电气装置区外的某一点的接地体称之为外引式接地体，如图6⁃22所示。外引式接地体的主要缺点是既不可靠，也不安全。因为电位分布极不均匀，人体接触到距接地体近的电气设备时，其接触电压小；接触到距接地体远的电气设备时，其接触电压大；接触到离接地体20m以外的电气设备时，接触电压将近似等于接地体的全部对地电压。

3.人工接地体的布置方式

人工接地体宜采用垂直接地体。多岩地区和土壤电阻率较高的地区，可以采用水平接地体。

图6⁃22 回路式接地体的布置

1—钢管 2—连接钢条

（1）垂直接地体的布置。在普通沙土壤地区，因对地电位衰减较快，可以采用管形接地体为主的棒带式接地装置。采用管形接地体的优点是：机械强度高，可以用机械方法打入土壤中，施工较简单；达到同样电阻值，较其他接地体经济；容易埋入地下较深处，土壤电阻率变化较小；与接地线易于连接，便于检查；用人工方法处理土壤时，易于加入盐类溶液。(www.xing528.com)

在通常情况下，镀锌钢管管径为48～60mm，常取50mm；长度为2～3m，常取2.5m。若钢管直径太小，则机械强度小，容易弯曲，不易打入地下；但若直径太大，则流散电阻降低不多，例如，直径125mm的钢管流散电阻值比直径550mm的钢管约小15%。长度与流散电阻也有关系，管长小于2.5m时，流散电阻增加很多；但管长大于2.5m时，流散电阻减小值很小。为了减少外界温度、湿度变化对流散电阻的影响，管的顶部距地面应当不小于0.6m，一般取0.6～0.8m。

接地体的布置应根据安全、技术要求因地制宜安排，可以组成环形、放射形或单排布置。环形布置时，环上不能有开口端。为了减小接地体相互间的流散屏蔽作用，相邻垂直接地体之间的距离可取长度的2倍左右。垂直接地体上端采用扁钢或是圆钢连接。单排布置的接地装置，在单一小容量电气设备接地中应用较多，例如小容量配电变压器的接地。

（2）水平接地体的布置。在多岩地区和土壤电阻率较高的地区，由于对地电位分布衰减较慢，宜采用水平接地体为主的棒带接地装置。水平接地体一般由40mm×4mm的镀锌扁钢，或是直径为12～16mm的镀锌圆钢组成，呈放射形、环形或成排布置。水平接地体应当埋设于冻土层以下，通常深度为0.6～1m。扁钢水平接地体应立面竖放，这样有利于减少流散电阻。变配电所的接地装置，应当敷设以水平接地体为主的人工接地网。

4.接地电阻的测量

测量接地电阻的方法有很多，目前应用最广泛的是用接地电阻测量仪进行测量，如图6⁃23所示。下面介绍应用接地电阻测量仪测量接地电阻的方法。

（1）ZC⁃8型接地电阻测量仪的结构及附件。图6⁃24所示为ZC⁃8型接地电阻测量仪，其内部主要元件是手摇发电机、电流互感器、可变电阻及零指示器等。另外，附有接地探测针两支（电位探测针和电流探测针）、导线三根（其中5m长的一根用于接地极接线，20m长的一根用于电位探测针接线，40m长的一根用于电流探测针接线）。

（2）ZC⁃8型接地电阻测量仪测量接地电阻的方法

1）按照图6⁃25所示进行接线。沿被测接地极E′，将电位探测针P′和电流探测针C′依直线彼此相距20m插入地中。电位探测针P′要插在接地极E′和电流探测针C′之间。

图6⁃23 接地电阻测量仪测量接地电阻

图6⁃24 ZC⁃8型接地电阻测量仪

图6⁃25 接地电阻测量接线

E′—被测接地体 P′—电位探测针 C′—电流探测针

2）用仪表所附的导线分别将E′、P′、C′连接到仪表相应的端子E、P、C上。

3）将仪表放置在水平位置，调整零指示器，使零指示器指针指到中心线上。

4）将“倍率标度”置于最大倍数，慢慢转动手摇发电机的手柄，同时旋动“测量标度盘”，使零指示器的指针在中心线。在零指示器指针接近中心线时，加快发电机手柄转速，并调整“测量标度盘”使针指于中心线。

5）如果“测量标度盘”的读数小于“1”时，应当将“倍率标度”置于较小倍数，然后再重新测量。

6）当零指示器指针完全平衡指在中心线上时，将“测量标度盘”的读数乘以“倍率标度”，即为所测的接地电阻值。

（3）使用ZC⁃8型接地电阻测量仪测量接地电阻时的注意事项

1）假如零指示器的灵敏度过高时，可调整电位探测针P′插入土壤中的深浅；若其灵敏度不够时，可以沿电位探测针P′和电流探测针C′之间的土壤注水，使其湿润。

2）在测量时必须将接地装置线路与被保护的设备断开，以确保测量的准确性。

3）如果接地极E′和电流探测针C′之间的距离大于20m时，电位探测针P′的位置插在E′、C′之间直线外几米，则测量误差可以不计。但当E′、C′之间距离小于20m时，则电位探测针P′一定要正确插在E′、C′直线中间。

4）当用0～1Ω/10Ω/100Ω规格的接地电阻测量仪测量小于1Ω的接地电阻时，应当将仪表上E的连接片打开，然后分别用导线连接到被测接地体上，以消除测量时连接导线的电阻造成的附加测量误差。

5.降低接地电阻的措施

接地电阻中流散电阻的大小与土壤电阻率有直接关系。土壤电阻率越低，流散电阻就越小，接地电阻也越小。所以，遇到电阻率较高的土壤，如砂质、岩石以及长期冰冻的土壤，在装设人工接地体时，要达到设计要求的接地电阻值，往往要采取措施，常用的方法包括：

（1）对土壤进行混合或浸渍处理。在接地体周围土壤中适当混入一些木炭粉、炭黑等，以提高土壤的电导率；用降阻剂浸渍接地体周围的土壤，对降低接地电阻也有明显效果。

（2）改换接地体周围部分土壤。将接地体周围换成电阻率较低的土壤，如黏土、黑土、木炭粉土等。

（3）增加接地体埋设深度。当碰到地表面岩石或是高电阻率土壤不太厚，而下部就是低电阻率土壤时，可以将接地体采用钻孔深埋至低电阻率的土壤中。

（4）外引式接地。当接地处土壤电阻率很大而在距接地处不太远的地方有导电良好的土壤或是有不冰冻的湖泊、河流时，可以将接地体引至该低电阻率地带，然后按规定做好接地。

6.安装接地装置的注意事项

（1）接地线与接地体的连接、接地线与接地线的连接一般为焊接。在采用搭接焊时，搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍以上。潮湿或是有腐蚀性气体的场所，也可以用螺栓连接，但必须有可靠的防锈及防松装置。埋入地下的连接点应当在焊接后涂沥青漆防腐。

（2）利用钢管作接地线，钢管连接处必须保证可靠的电气连接。并经测试合格后，才能够使用。

（3）接地线与电气设备可焊接或螺栓连接，螺栓连接应当有防松螺母或是防松垫片。每台设备应当用单独的接地线与干线相连，禁止在一条接地线上串联电气设备。

（4）危险爆炸场所内的电气设备的外壳应可靠接地。

（5）不得使用蛇皮管、保温管的金属网或外皮及低压照明导线或电缆的铅护套作为接地线。在电气设备需要接地的房间里，这些金属外皮应接地，并应保证其全长为完好的电气通路，接地线应当与金属外皮低温焊接。

（6）携带式用电设备应采用电缆中的专用线芯接地，此线芯严禁同时用来通过工作电流、严禁利用设备的零线接地。单独使用接地线时，应采用多股软铜线，其截面面积不应小于1.5mm²。