发电厂接地系统

摘要： 本文简要介绍了发电厂接地系统的构成和施工中应注意的事项，接地电阻的构成，接地电阻测量方法及注意事项。

关键词： 保护接地；雷电保护接地；防静电接地；系统接地；接地电阻测量

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）53-0076-02

在电力系统中，接地是用来保护人身及设备安全的重要措施，接地系统对于电厂稳定、安全、可靠运行影响重大。发电厂的接地一般分为保护接地，雷电保护接地，防静电接地，工作、系统接地几部分。这几种接地的原理均是通过接地导体将各种过电压产生的电流通过接地装置导入大地，从而实现保护人身、设备的目的。

1保护接地

发电厂的电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，如果绝缘损坏，则有可能带电，为了防止其威胁人身和设备的安全而设的接地系统就是保护接地。保护接地由室外主接地网、室内接地、接地引线等组成。

1.1室外接地主网

室外接地主网是由埋入土壤一定深度的垂直接地体和水平接地体构成。

接地体的作用是使系统各处接地电流汇入大地扩散和均衡电位而设置的与土壤物理结合形成电气接触的金属部件。

发电厂垂直接地体一般采用DN50热镀锌钢管，长度一般为2.5m。水平接地体一般采用热镀锌扁钢，根据不同地区的土壤电阻率，设计埋入深度也不同（埋入深度是指水平接地体埋入土壤的深度），水平接地体的截面积也不相同。土壤电阻率高的地方，水平接地体埋入深度较深（可达-4m），所使用的接地扁钢截面也较大（80×6热镀锌扁钢）；土壤电阻率较低的地方，埋入深度较浅，如-0.8m，水平接地体截面也较小（60×6、50×8）。另外垂直接地极极间距一般在8m~10m时，土壤的视电阻率较低。

但水平接地体无论土壤电阻率多少都必须埋设于冻土层以下。

接地主网在施工时要求与建筑物的距离大于1.5m。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所区外或将电位引向厂内的设施，应采取隔离措施。如：对外的通讯设备加隔离变压器；通向厂外的管道采用绝缘段；铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等。

电缆隧道、沟道中固定电缆支架的扁钢预埋件可以作为接地干线使用，但是接头处必须可靠焊接，保证电气接触良好，并且与主接地网应多点（不少于两点）连接，作为主接地网的一个组成部分。其它埋设在地下的各种自然接地体如循环水管道、无压防水管道等金属管道也应该与主接地网可靠连接。

1.2室内接地网

发电厂室内接地网是指由接地主网引入每一个构筑物（包括主厂房、辅助厂房、每一个独立的配电间、集中控制楼、网络控制楼的室内接地系统。室内接地系统是每一个具体的需要接地的系统与主接地网之间连接的过渡系统，本身并无接地效果。其本质是室内所有的须接地设备与主接地网的引线的网络。

室内接地应用-40×4扁钢自室外接地主网引入，在主厂房沿构造柱引入各层，如：主厂房运转层、除氧器层、煤仓间层等，供各层需要接地的设备就近引接。

1.3接地引线

接地体与被保护构筑物或设备相连的连接线称为接地引线。接地引线应有足够的导流面积，并作防腐蚀处理，以提高使用寿命。一般使用热镀锌扁钢作为接地引线。

重要的高压电气设备如变压器、配电装置、6kV电动机等的外壳应设两根与主接地网不同地点的接地引下线，两根接地引线应直接与设备接地端子和钢底座相焊接，再与接地网相连。所有构架和设备支架的接地均应从柱顶钢板处焊接接地引下线，并用抱箍固定，沿柱引下与主接地网可靠相连。

2雷电保护接地

为雷电保护装置如：避雷针、避雷线、避雷器等向大地泄放雷电流而设的地，就是雷电保护接地。

发电厂设置防直击雷保护的区域有：屋外配电装置、A排外电工构筑物、制氢站、燃油泵房及库区、氨贮存区、烟囱等，这些区域应装设避雷针及集中接地装置。采用空冷系统的发电厂，由于A排外变压器、封闭母线等电气设备均在空冷平台的保护范围内，周围可不设避雷针及集中接地装置，但空冷的钢结构必须通过四角支撑柱内钢筋或专用接地扁钢与主接地网可靠连接。

独立避雷针的集中接地装置在地中与主接地网干线的距离应大于3m，距离无法满足时两者可以相连。避雷针及其接地装置与道路或出入口等处的地中距离亦不宜小于3m，否则应做绝缘路面或均压路面。在避雷针接地装置较近处的接地干线与电缆沟交叉时，接地干线不应与电缆沟内扁钢相连。集中接地装置的冲击接地电阻要求小于10Ω。

3 防静电接地

发电厂内有大量贮存、输送易燃油的设备和管道，如：燃油贮罐、主机油箱、燃油输送管道、汽机房内油输送管道等。为了防止静电对易燃油贮罐和管道等的危险作用，专门设置了防静电接地。

厂内的易燃油输送管道在其始端、末端、分支处以及每隔50m处设防静电接地。净距小于100mm的平行或交叉管道，应每隔20m用金属线跨接。跨接线可用不小于25mm2的钢绞线或软铜线。不能保持良好电气接触的阀门、法兰、弯头等管道连接处也应用金属线跨接，跨接线可采用25×4扁钢或Φ8圆钢。

易燃油、可燃油和天然气浮动式贮罐顶，应用可挠的跨接线与罐体相连，且不应少于两处，露天贮罐周围应设闭合环形接地体，接地点不应少于两处，接地点间距不应大于30m。架空管道每隔20m~25m应接地一次，冲击接地电阻不应超过30Ω。金属贮罐罐体钢板的连接、罐顶与罐体之间以及所有管、阀与罐体之间应保证可靠的电气连接。

4 工作、系统接地

照明系统、检修网络应采用TN-C-S系统接地型式。

装有电子设备的屏柜（要求逻辑接地）应将柜内总接地铜排仅在一点引出与室内接地干线连接，总接地铜排与屏柜外壳和基础槽钢之间应绝缘。

5 接地电阻的组成及降阻

接地在发电厂运行中的作用举足轻重，一个良好的接地系统不仅会使接地电流泄放的速度加快，缩短过电压在建筑各系统停留的时间，而且有利于降低接地电流入地时地电位瞬间升高的幅度。

接地装置的接地电阻由以下几部分构成：

1）接地引线电阻，是指由接地体至需接地设备接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。

2）接地体（水平接地体、垂直接地体）本身的电阻，其阻值与接地体的材质和几何尺寸有关。

3）接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面和接触的紧密程度有关。

4）4散流电阻是从接地体开始向远处（20m）扩散电流所经过的路径土壤电阻，决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

接地电阻虽由四部分构成，但前两部分所占接地电阻的比例较小，起决定作用的是接触电阻和散流电阻。故降低接地电阻应从这两部分开展工作，从接地体的最佳埋设深度、不等长接地体技术及化学降阻剂等方面来讨论降低接触电阻和散流电阻的方法。

垂直接地体的最佳埋设深度，是指能使散流电阻尽可能小，而又易达到的埋设深度。决定垂直接地体最佳深度，应考虑到三维地网的因素，所谓三维地网是指接地体的埋设深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网（即埋设深度与等值半径之比大于1/10）。在可能的范围内埋设深度应尽可能取最大值，但并不是埋设深度越深越好，如果把垂直接地体近似为半球接地体，其电阻为：R=ρ/2πr =ρ/2πL

式中：ρ-土壤电阻率；

L-垂直接地体的埋设深度。

从式中可见，R与L成反比，为使R减小，L越大越好，但对上式偏微分：

aR/aL=-ρ/2πL2

可以得出，随着L的增大，降阻率aR/aL与L2成反比下降，就是当增大L到一定程度后，基本上呈饱和状态，降阻率已趋近于零。垂直接地体的最佳埋设深度不是固定的，在设计中应按接地网的等值半径，区域内的地质情况来确定，一般取3.5m~1.5m之间为宜。

6 接地电阻测量方法

影响接地电阻的因素很多：接地极的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对接地电阻进行测量是必不可少的，接地电阻的测量方法可分为：电压电流表法；比率计法；电桥法。按具体测量仪器及布极数可分为：手摇式地阻表法；钳形地阻表法；电压电流表法；三极法；四极法。在此主要介绍电压电流表法。

6.1电压电流表法

电压电流表测量接地电阻法中的电流辅助极是用来与被测接地电极构成电流回路，电压辅助极是用来测得被测接地电位。采用该方法保证测量准确度的关键在于电流辅助极和电压辅助极的位置要选择适合。如在辅助电流极以前，电压表已有读数，说明存在外来干扰。

按DL475-92《接地装置工频物性参数的测量导则》规定，当大型接地装置如110kV以上变电所接地网，或地网对角线D≥60m需要采用大电流测量，施加电流极上的工频电流应≥30A，以排除干扰减少误差。

6.2手摇式地阻表测量原理

手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法，其测量手段是在被测地线接地极（暂称为X）一侧地上打入两根辅助测试极，要求这两根测试极位于被测地极的同一侧，三者基本在一条直线上，距被测地极较近的一根辅助测试极（称为Y）距离被测地极20m左右，距被测地极较远的一根辅助测试极（称为Z）距离被测地极40m左右。测试时，按要求的转速转动摇把，测试仪通过内部磁电机产生电能，在被测地极X和较远的辅助测试极（称为Z）之间“灌入”电流，此时在被测地极X和辅助地极Y之间可获得一电压，仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻。

在施工过程中，接地装置的安装必须符合设计和规范要求，以确保接地阻值在设计范围之内，引下线及设备、金属结构及用电装置壳体等与接地网的连接应可靠、正确。

参考文献

[1]DL475-92，接地装置工频特性参数的测量导则.中华人民共和国能源部，1993.

[2]戴传友,文习山,方瑜.垂直多层土壤接地电阻的计算[J].高电压技术，1996(3)：47-49.

[3]电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-92.

[4]DL/T621-1997交流电气装置的接地.

[5]DL/T5091-1999水力发电厂接地设计技术导则.