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接地工程技术 概述 接地工程技术 1 接地系统的基本概念1.1 概述 从电气特性来看，自然界的土壤地层有两大特性： 导电 导电率为10-3至10-1s/m，相对介电系数为5至15，介于良导 体和绝缘体之间； 具有无限大的容电量 因导电，故可将用电设备和地之间组成电气连接；又因为具有 无限大的容电量，故就可以把土壤地层理解为等电位点或等电位 面，成为电路或系统的基准电位。 接地工程技术 接地的作用有二： 1）保护设备和人身安全，如保护地、防雷地、本安地、防静电地等； 2）抑制干扰，即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点。如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。 上述的各种接地名称，都是按接地的用途命名的。同一个接地装 置往往具有多个接地用途。 接地工程技术 接地系统在概念和技术上，近十年发生了很大的变化，其中最重要的转变是： 以前的接地系统是否合格以接地电阻值为准，现在侧重于接地结构兼顾接地电阻值，特别是从独立接地到采用共用接地网实行等电位连结方式的转变。 等电位连接就是将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或浪涌保护器连接起来，以减小雷电流或其它干扰电流在它们之间产生的电位差。 1.2 接地系统的结构 从工业应用的角度来看，目前控制系统通常有两种接地方式： 1）单独接地 这种接地方式是将控制系统的保护接地接入电气安全接地网，工作接地采用独力的、“干净的”接地装置与大地相接。 由于在一段电源保护地线的两点间会有数毫伏，甚至几伏的电位差。这对低电平信号电路来说，是一个非常严重的干扰，因此控制系统的工作地不要和保护接地在柜内就混用。 2）共用接地 等电位联结是以等电位观点为主体思想的多点连接，即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。其中包括结构纲筋、金属设备、管道等，进而和接地极相连。所谓多点是指建筑物基础钢筋、地下金属管道、埋地电缆的金属外皮都成为很好的接地极。 和单独接地相比，采用共用接地网实行等电位联结有如下的特点 1）如在爆炸危险场所，因电气设备故障或雷击会形成建筑物不同部位地电位差的存在，这时如意外地连接不同地点的设备会产生电火花引起爆炸或损坏设备，无法保障人身和控制系统的安全。如采用等电位联结，由于建筑物各处均为等电位，从而就可减小或避免这种危险的发生。 2）由于建筑物各处均为等电位，减小了进入控制系统电子线路的共模干扰。 3）实施方便。如果电气专业已把全厂的地下管道、地下结构、接地体连成一个统一的接地网时，此时控制系统再单独接地并要求其接地网和电气接地网相距至少5m，和建筑物防雷地相距至少20m这很难做到。 4）规范标准对等电位联结接地要求接地联接（Bonding）电阻，即接地通路（Path）的电阻总和不大于1欧姆；对控制系统一般规范标准规定不大于4欧姆。这两个数值是不难做到的。 仪表及控制系统S型接地连接 M型（网格式）接地方式的例子 1.5 工频接地电阻和冲击接地电阻---接地电阻的频率特性 由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，所以接地电阻按其用途一般有工频接地电阻和脉冲接地电阻之分。它们之间的换算关系为： Ra=ARi 式中：Ra---工频接地电阻（欧姆）； A----换算系数，它取决于土壤电阻率、接地体最长支线的实际长度L和有效长度Le，一般A的取值范围是大于1，小于3， Ri---冲击接地电阻（欧姆）。 由上式可知，同一个接地装置，其工频接地电阻值要大于冲击接地电阻值；所以测出的Ra值是合格的话，一般Ri值也是合格的。 接地工程技术 1.6 接地系统产生的电磁干扰 1）接地系统有来自不同地方的电流（如电气设备的漏电流），由于接地系统存在电阻，所以就会产生电压降。这个电压降就是造成电磁干扰的干扰电动势，而且正比于接地电阻，也称为“公共阻抗耦合”。 2）接地系统的连接可能存在回路，则外部的电磁场就可能通过“电感性耦合”产生感应干扰电动势。 由此可见： 1）减小接地电阻（公共耦合阻抗）有利于控制系统抗干扰，但会增加投资； 2）接地系统的连接应避免产生回路。 接地工程技术 2 交流供电系统的接地 2.1 低压配电系统的接地制式 低压系统接地制式按配电系统和电气设备（包括信息系统）不 同的接地组合来分类，按照IEC规定，低压系统接地制式一般由两 个字母