電力設備接地裝置改進研究

李元源

（鹽城工業職業技術學院，江蘇 鹽城 224000）

隨著電力系統的發展，在常規的電力設備和控制系統的安裝、調試和檢修等過程中，為了避免觸電事故的發生，保證電氣設備的安全穩定運行，在安全技術上應滿足設備的接地或接零，這樣既能保障操作人員的人生安全，而且確保了設備的安全運行。而接地裝置則是接地技術中最為重要實施主體，本次研究主要內容就是對傳統的電力設備接地裝置進行改造設計。

1 電力設備接地的分類

由于接地技術的應用場景廣泛，種類豐富，所以不同的分類方法，接地技術的分類結果各不相同。總體上來說，接地技術可以分為兩類。

一種是保護性接地。顧名思義，這種接地方式主要是防止電擊和靜電。首先是為了防止高壓串入低壓線路的漏電情況，其次是將靜電引入地面，防止靜電損傷，最后就是避雷接地，防止雷電流入電氣設備造成的破壞。另一種是功能性接地。這一技術主要應用在控制系統的設備中，主要包括系統接地、信號接地、邏輯接地和屏蔽接地[1]。下面按照電氣系統中接地的功能，主要介紹以下四種接地種類[2]。

（1）安全接地。這種接地方式主要是通過將設備金屬外殼或電線表皮接地，從而避免在設備絕緣受損情況下強電流對工作人員的損傷，一般分為接零保護和接地保護兩種類型。

（2）避雷接地。在雷雨天氣里，雷電的高電壓和高電流可能會對電力設備造成破壞性損傷，所以安裝避雷裝置，將雷電流導入大地，保障設備和人體的安全。

（3）工作接地。工作接地是指對電力系統中的某個點進行接地，比如變壓器的中性點，還有220V低壓電網的保護接地，這樣可以防范電力設備在工作時突遇高電壓所造成的損害，維持電力系統的正常運行。

（4）防靜電接地。在電氣設備中，當靜電不斷聚集形成高電壓時，會危害到電力設備和操作人員的安全，同時靜電也會干擾弱電設備的正常工作，所以防靜電接地在電力系統中也是不可或缺的。

2 電力設備接地設計要點

（1）接地體。接地體就是接地裝置直接與土壤接觸的金屬物體，也稱接地極。在實際應用中工人專門設計的接地金屬我們稱為人工接地體，按照安裝方式分，人工接地體分為水平接地體和垂直接地體。垂直接地體在實際應用中最為常見，本研究的接地體也是垂直接地形式。垂直接地體一般采用角鋼材質，然后在相應部位粉刷防腐漆，并且接地體的長度也有一定要求，保證相鄰接地體不相互干擾。接地極的確定還必須遵守下面幾項原則：接地體的材料要根據施工環境來確定，要滿足一定的抗機械損傷，還要具有一定防腐蝕能力；設計者要結合土壤電阻和接地電阻，考慮確定接地極的類型和結構尺寸；地極盡量使用自然接地體，節約制造和施工成本；如果是避雷設施，需增設垂直地極。

（2）接地電阻。根據不同形式的接地極，不同的工作環境，不同的電壓要求，接地電阻的計算不盡相同。下面我們主要介紹一般垂直接地極的接地電阻計算方法[3]，其公式為：當l≥d時，有：

式中：R為垂直接地極的接地電阻（Ω）；ρ為土壤電阻率（Ω.m）；l為垂直接地極的長度（m）；d為接地極用圓鋼時，圓鋼的直徑（m）。當使用其他形式鋼材時，d另有等效的計算公式。

但是在實際設計過程中，我們也可以利用以下簡化公式進行接地電阻設計。

當低壓電力設備接地時，接地電阻不宜超過4歐。使用同一接地裝置的并列運行的發電機、變壓器等電力設備，當其總容量不超過100千伏安時，接地電阻不宜大于10Ω。

（3）接地引下線。接地引下線如果設計不合理，會導致接地線易高溫熔斷，使設備受到高壓電擊造成事故。根據熱穩定行條件，在未考慮腐蝕情況下，接地線的最小截面積為：

式中：Sg為接地線的最小面積（mm2）；Ig為流過接地線的短路電流穩定值（A）；te為接地故障的等效持續時間（s）；c為接地線的熱穩定系數。

3 電力設備接地裝置改進研究

文章在前人研究的基礎上，對常規的手持式、移動式電氣設備的接地裝置進行了改進。移動式接地裝置的接地線要求采用多股軟銅線，截面不得低于1.5cm2，同時為了保證足夠的機械強度，接地線與電氣設備、接地體間應采用螺栓連接或專用夾具使其接觸良好，并且保證在特殊情況下動、熱穩定性要求。

圖1 接地裝置裝配圖

如圖1所示為接地裝置裝配圖，接地桿、連接板與接地套筒構成的整體可與連接板之間的空隙中的土壤接觸，將電流傳向大地，接觸面積大，傳導效果好。過螺旋片的設置，可使接地桿、接地套筒與保護套構成的整體容易進入土中，也使進入土壤中的保護套不易受外力而歪斜，通過保護套、壓套、定位螺釘與遮擋套的配合設置，可保護內部的接地桿、連接板與接地套筒構成的整體不與保護套外部經過雨淋而變得較濕的土壤接觸，使接地桿、連接板與接地套筒不易發生銹蝕，使使用壽命得到延長。

4 結語

隨著我國電力行業的不斷發展，接地裝置在各領域的電氣設備中應用越來越廣泛，文章從應用角度闡述了目前接地設備的主要類型，結合實際工程要求分析了接地設備的設計要點，主要包括接地體、接地電阻和接地引下線的設計，最后對移動式的電力設備接地裝置進行了改造研究，新裝置不僅導電效果明顯，而且不易腐蝕，提高了在惡劣環境中裝置的使用壽命和穩定性，具有較高的實際應用價值。