过去讨论接地的时候,总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上。长期以来,人们有一个错觉,认为接地电阻越小避雷效果就越好,被保护的对象就安全。当然电阻越小散流越快,雷击的高电位保留时间越短,危险性越小,其跨步电压、接触电压产生的机遇也就越小。但是,近十几年来的实践证明,与其说接地电阻值重要,不如说接地装置的结构更合理、重要。 现在的城市,在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备,需要多种接地装置,如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地(也叫直流接地,在数字逻辑系统中叫逻辑接地)等,这麽多系统的接地到底采用哪重好呢?现一一解释如下:根据实践证明,共用接地是应用最为广泛的接地方式。
一、 独立接地:如上面所谈到的需要接地的部分,都分别独立地建立自己的接地系统,这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰,这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏,故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外,一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多,现在多被共用接地所取代。
二、 共用接地:也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上,或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来,使它们之间成为畅通的电气接地统一地网,这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。
三、 一点接地:把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上,这样的方法?quot;一点接地"法。一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题,所以能够降低各系统之间的干扰程度,尤其是50HZ工频信号对系统的干扰基本上得以消除,所以一点接地法在工程上得到广泛应用。 一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。能很好地工作于1MHZ及以上的额频率,当整个系统的尺寸较小时(最大尺寸小于l /20,l为干扰信号的波长)可以应用到10MHZ。
四、 多点接地:各系统的接地线采用多点短连线的接地方式,称作多点接地。 当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时,电容耦合效应将会产生某种干扰耦合,这时引线长度成为主要矛盾,必须采用多点接地使串联阻抗减至最小,并将驻波减至最小。多点接地方式应用于高频电路(f>10MHZ)。 在二三十年以前,干扰被称为无线电频率干扰,因为绝大多数的噪音和干扰信号出自无线电频率。现今电子计算机、数字技术和逻辑电路不断扩大应用领域,现在的干扰被称为电磁干扰。电磁干扰包括导电性电磁干扰,其干扰能量通过导线或电缆从一电路传送到另一电路。减少导电性电磁干扰是通过电路的合理设计,采用滤波器和电路的合理接地来实现的;辐射性电磁干扰其能量是通过空气中的电磁场传送的。在设计外壳和箱体时,通过选用合理的屏蔽材料,构造技术和设备布置以及采用合理的接地技术等等来减少辐射性电磁干扰。其中处理好接地工程是防电磁干扰最重要的技术措施。 低频率干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的,即前面所提到的共阻抗耦合。当两个电路电流流经同一个公共阻抗时一个电路上的电流在这个阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路,这就是共阻抗耦合。 如果一个公用的接地网在不同的地方分别接上连线。由于共阻抗耦合关系,各连线之间将有Vg1和Vgz的电压,各连线的接地点电压不会一样。Vg1和Vgz就是干扰电压,经放大后就可能直接影响通信或控制信号。 多点接地的优点允许存在许多接地环路,这时同时使用低频率的电路是有害的,如有上述情况时,可考虑采用混合接地的方法。
五、 混合接地:所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接,或者信号电路相关的几部设备,以最短的导线与同一个金属体连接接地,然后多台设备分别用金属线接到地网的同一点上。像这样的接地方式称为混合接地。 混合接地在工程上最简单的办法,是在交流电源送进房屋的总开关处,把零线重复接地(或把零线接到房屋的结构主钢筋上),然后在电源的零线处引出一条PE线连接所有应该接地的点。
六、 环形接地多用于地网,就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的接地网可以使到界面以内的电场分布比较均匀,减少跨步电压对人的危害,也减少室内在受雷击时,由于地面电位梯度大而产生对设备高压反击的危险。
七、 基础接地体:利用建筑物基础内的钢筋,按"规范"要求连接制作的接地体称为基础接地体。有的人认为,在基础内的钢筋,被混凝土包住不可能与大地导通起到接地体的作用。事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体,而含有水份的混凝土与含水份的土壤接触时,毛细管将水份吸收到混凝土里使混凝土保持较高的含水量,从而降低了混凝土的电阻率,与大地通若一体。
接地电阻
接地装置的接地电阻是包括接地体的对地电阻和接地线电阻的总和。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。 接地体的对地电阻又称为流散电阻它的数值比接地线的电阻大得多,所以接地电阻一般可认为等于流散电阻,大地的流散电阻是非线性电阻。 根据通过接地体流入地中的电流性质不同,又可将接地电阻分为工频接地电阻(流入地中的电流为工频电流时,求得的接地电阻)与冲击接地电阻(流入地中的电流为雷电流时,求得的接地电阻)两种。一般用R~表示工频接地电阻;Ri表示冲击接地电阻。 换算系数A为二者的比值:A= Ri A的值与土壤成分的电阻率r有关,r大时相应A曲线就高。 不同的情况选用不同的A,A从《建筑物防雷设计规范》GB50057-94给出的曲线上可查。从这些曲线可看出A值恒大于1,即Ri值恒小于R~。如用摇表测阻仪测出R~值除以A就可得到Ri值。 现就有关规程对部分电气设备接地电阻的规定数值列入下表:部分电气装置要求的接地电阻值
电气装置名称 接地的电气装置特点 接地电阻
1KV以下中性点直接接地和不接地的系统 与总容量在100KVA以上的发电机或变压器相联的接地装置。 R ≤ 4
同上装置的重复接地。 R ≤10
与总容量在100KVA及以下的发电机或变压器相联的接地装置。 R ≤10
同上装置的重复接地。 R ≤30
低压架空电力线路 低压线路水泥杆、金属杆。 R ≤30
零线重复接地。 R ≤10
低压进户绝缘子铁脚。 R ≤30
建筑物防雷装置 第一类防雷建筑物(防直击雷及雷电波侵入) R ≤10
第一类防雷建筑物(防感应雷) R ≤10
第二类防雷建筑物(防直击雷、感应雷及雷电波侵入) R ≤10
第三类防雷建筑物(防直击雷) R ≤30
烟囱、水塔接地 R ≤30 电气装置名称 | 接地的电气装置特点 | 接地电阻 | 1KV以下中性点直接接地和不接地的系统 | 与总容量在100KVA以上的发电机或变压器相联的接地装置。 | R ≤ 4 | 同上装置的重复接地。 | R ≤10 | 与总容量在100KVA及以下的发电机或变压器相联的接地装置。 | R ≤10 | 同上装置的重复接地。 | R ≤30 | 低压架空电力线路 | 低压线路水泥杆、金属杆。 | R ≤30 | 零线重复接地。 | R ≤10 | 低压进户绝缘子铁脚。 | R ≤30 | 建筑物防雷装置 | 第一类防雷建筑物(防直击雷及雷电波侵入) | R ≤10 | 第一类防雷建筑物(防感应雷) | R ≤10 | 第二类防雷建筑物(防直击雷、感应雷及雷电波侵入) | R ≤10 | 第三类防雷建筑物(防直击雷) | R ≤30 | 烟囱、水塔接地 | R ≤30 |
接零与其他有关接地的概念
以上介绍了与防雷工程有关的各种接地,现把接零与有关接地的概念介绍如下: 一、 接零:发电机、配电变压器的中性点叫做零点,由中性点引出的线叫做零线。用电设备的金属外壳接到零线上称为接零。
二、 工作接地:供电系统变压器的中性点直接接地为工作接地,工作接地可以保证电器设备可靠地运行,降低人体接触电压。
三、 保护接地:所有电器设备在正常工作情况下,不带电的金属部分作良好的接地为保护接地,保护接地主要保护人员的工作安全。
四、 重复接地:将零线上的多点与大地多次作金属性连接称重复接地。
当中性点直接接地系统中发生碰壳或接地短路时,可以降低对地电压;当零线发生断裂时,可以使故障的危害程度减轻。
五、 静电接地:设备移动或物体在管道中移动,因摩擦产生静电,它聚集在管道、容器和储罐或加工设备上,形成很高的电位对人身安全及对设备和建筑物都危险。作了静电接地,静电一旦产生就导入地中以消除其聚集的可能。油罐车后尾及轿车后尾拖一根接触地面的导电橡胶即属于静电接地。
六、 直流工作接地(也称逻辑接地、信号接地):计算机及一切微电子设备大部分采用中、大规模集成电路,具有同一"电位"参考点,将所有设备的"零"电位点接于同一接地装置上,这样它可以稳定电路的电位,防止外来干扰这种接地称为直流工作接地。
七、 计算机房需设的接地:计算机房的接地问题是个很复杂的问题,目前它应设有四种接地:
1、直流逻辑接地:见上面介绍;
2、屏蔽接地:主机房屏蔽应有良好的接地;
3、防雷接地:采用建筑物的防雷工程接地;
4、交流工作接地:为保护接零系统,地极与屏蔽接地可以共用。 |