人工接地装置由人工接地体(也称为人工接地极)和人工接地线组成。为节约金属,接地装置宜用钢材。人工接地体通常用钢管、角钢、扁钢和圆钢制成,按其埋设方式不同,可以分为垂直接地体和水平接地体两种。一般情况下宜采用垂直接地体,常见埋设方式如图9-29所示。由于钢材耐腐蚀性能较差,因此,人工接地装置要求采用热镀锌钢材。接地装置的导体截面面积应符合表9-8中的要求。而铜、铝只能用作地面以上的接地线,其最小尺寸应满足表9-9中的规定。
图9-29 常见的几种人工接地体
a)水平带式 b)垂直单极 c)垂直双极 d)垂直多极
表9-8 接地体和接地线最小规格
注:电力线路杆塔的接地体引出线最小截面面积不应小于50mm2,引出线应热镀锌。
表9-9 铜、铝接地线最小截面面积要求 (单位:mm2)
1.垂直人工接地体的埋设
一般接地体都由几根经过加工的钢管或角钢、圆钢,沿接地极沟的中心线垂直打入,埋设成一圈或一排,并在其上端用扁钢或圆钢焊成一个整体。首先要把使用的钢材按照表9-10中给出的规格和加工要求进行加工,制成合格的接地体。
表9-10 作垂直接地体的钢材加工规格尺寸和要求
(续)
为了使接地电阻少受季节的影响,接地体应埋设在大地冻土层以下,一般接地体顶部与地面的距离取600mm,一般挖沟深度为0.8~1m。
沟挖好后应尽快敷设接地体,接地体长度一般为2.5m,按设计位置将接地体打入地下,当打到接地体露出沟底的长度约150~200mm时,停止打入。然后再打入相邻一根接地体。相邻接地体之间的距离一般为5m,当受空间限制时,一般也不应小于接地体的长度。采用多极接地体时,常用的布置方式如图9-30所示,有带形、环形和放射形。
图9-30 垂直接地体的布置形式
如图9-31所示为圆钢垂直接地体与接地线的连接做法示意图,图中Ⅰ型做法是当连接线为圆钢时的情况,圆钢连接线直径可取ϕ10mm。但由于焊接方便,接地体之间的连接线更多采用镀锌扁钢,扁钢的规格应按设计图规定,扁钢与接地体用焊接方法连接。扁钢应立放,这样既便于焊接,也可减少接地流散电阻。图9-31中Ⅲ型做法就是常用的扁钢连接线做法,用作连接线的扁钢尺寸为25mm×4mm,应采用热镀锌扁钢。
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图9-31 垂直接地体的埋设做法
2.水平接地体的埋设
水平接地体多用于环绕建筑物四周的联合接地,或多岩石不宜开挖的地区。接地体一般采用镀锌圆钢或镀锌扁钢制作。采用圆钢时,其直径为16mm;使用扁钢时,多采用40mm×4mm的镀锌扁钢,截面面积不应小于100mm2,厚度不应小于4mm。由于扁钢接地体垂直放置时流散电阻小,因此,接地体沟挖好后,扁钢接地体应垂直敷设在地沟内(不应平放),如图9-32a所示。
多极水平接地体的布置形式,常见的有带形、环形和放射形等几种,如图9-32b所示。埋设深度一般在0.6~1m之间,但不得小于0.6m。带形接地体多为几根水平安装的圆钢或扁钢并联而成,以减小接地体的电阻值,埋设深度不小于600mm,使用的根数和长短可根据实际情况通过计算确定。环形接地体用圆钢或扁钢焊接而成,水平埋设于地下0.7m以上,其直径大小由设计规定。放射形接地体的放射根数一般为3根或4根,埋设深度不小于0.7m,每根长度同样按设计要求。
图9-32 水平接地体埋设
a)扁钢水平接地体敷设示意图 b)常见水平接地体布置形式
3.人工接地线的安装
接地线分为接地干线和接地支线两部分,一般应尽量利用金属结构的自然导体,就是上面所述的自然接地线。但是施工现场工程有大量设备,还有不少移动机械设备,因此,经常需要设置人工接地线。人工接地线一般采用扁钢或圆钢制作,圆钢直径不小于6mm;扁钢截面面积不小于24mm2。只有移动式电气设备或使用钢导体有困难的地方,才可使用截面面积不小于4mm2的铜线或6mm2的铝线(地下部分接地线严禁使用裸铝导线)。
选用人工接地线时应考虑以下问题:
第一,当电气设备很多时,宜敷设接地干线。接地干线应水平或垂直敷设,在直线段不应有弯曲现象。安装位置应便于检修,并且不妨碍电气设备的拆卸与安装。接地干线与建筑物或墙壁之间应有15~20mm的间隙。水平安装时离地面的距离按设计图样,如无具体规定一般为200~600mm。接地线支持卡子之间的距离,水平部分为1~1.5m,垂直部分为1.5~2m,转角部分为0.3~0.5m。接地干线与接地体之间最少要有两处以上的连接。每台电气设备的接地支线应单独与干线相连,不允许串联。
第二,接地线与设备连接一般用螺栓连接或焊接。采用螺栓联接时,应设防松螺母和防松垫片。接地线不应接在电极上。
第三,接地线之间及接地线与接地体连接宜采用焊接,若采用搭接焊接时,其搭接长度为扁钢宽度的2倍,且需要三个棱边焊接;或圆钢直径的6倍。接地装置地下部分尽量焊接,焊接不得有虚焊;做法如图9-33所示。利用起重机轨道、工业管道、建筑物钢结构等作为自然接地线时,其伸缩缝或接头处应予以跨接,跨接钢筋应采用直径不小于ϕ12mm的热镀锌圆钢,做法如图9-34所示,图中就是利用梁上的钢筋作为接地线,接头处做了跨接处理。接地线如果与管道等自然接地体连接时,如焊接确有困难,可采用卡箍,但应保证电气接触良好。
接地装置的地上部分可以采用螺纹连接,但螺纹连接应采取防松、防锈措施。
图9-33 接地干线的连接方法
a)圆钢直角搭接 b)圆钢与圆钢搭接 c)圆钢与扁钢搭接 d)扁钢直接搭接 e)扁钢与钢绞线连接
图9-34 自然接地线的跨接做法
接地线、接地体连接好后,经检查确认接地体埋设深度、焊接质量等均符合要求后且已经涂刷沥青油防腐,方可将沟回填。回填时应注意回填土中不应夹杂石块、建筑碎料和垃圾,回填土应分层夯实,使土壤与接地体紧密接触以减小接地电阻,如果接地电阻无法达到规范要求,可换土或使用降阻剂。另外需要注意,接地体与建筑物和人行道的距离不应小于1.5m;接地体与独立避雷装置接地体之间的地下距离不应小于3m;地上部分的空间距离不应小于3~5m。
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