电气接地技术的应用实践与故障问题.pdf

第 期 年 月江苏科技信息 作者简介:沈锡陵()男江苏无锡人工程师本科研究方向:水利工程电气接地技术的应用实践与故障问题沈锡陵陈 杰陈梅强吕 忠(.无锡市水利工程管理中心江苏 无锡.无锡市河湖治理和水资源管理中心江苏 无锡)摘要:电气接地系统在水利工程中的安全要求越来越高但实际应用中常出现故障影响设备运行安全 文章研究了接地技术类型与作用包括工作接地和保护接地分析了接地系统应用中的故障原因如设计不合规、施工不规范等 为提高接地系统的可靠性提出了有效措施:合理布线设计、严禁混接 线与 线、加强电缆屏蔽与保护接地、规范施工管理、加强建筑物等电位联接 这些措施有助于预防接地故障提高系统的稳定性和安全性关键词:电气接地技术应用故障中图分类号:文献标志码:引言 随着用电安全意识的不断提高水利工程对接地系统的安全要求越来越高越发重视接地系统的抗干扰能力与稳定性 然而在实际的应用过程中部分接地系统运行会出现各种故障问题严重影响接地系统的稳定运行及工程设备的运行安全电气接地技术主要是利用金属材料将电气元件或设备线路与大地间形成良好电气连接 当前的电气接地技术主要分为两大类:一是将大地作为零电位直接将设备金属外缘和大地进行连接此种接地技术在保障设备有效导电的同时可以保护电气设备消除或降低电气设备金属外壳电压使电气设备使用者或操作者可以安全使用设备二是将系统和大地进行连接保障系统安全运转增强系统内部的电磁兼容性强化电气设备的屏蔽保护能力 接地技术类型与作用 工作接地 中心点接地与其他的接地类型相比工作接地技术可以确保电气系统及其关联电气设备在突发故障时仍旧能够稳定运行 通常人们会直接将电气系统的中性点、电气设备某处与大地连接形成有效的工作接地 当前的工作接地主要有 种运行方式即中性点直接接地、电源中性点经消弧电圈接地、电源中性点不接地 不同运行方式的工作接地在功能上存在一定的差别如采取电源中性点接地时三相电路具有相线对地电压不变的功能而采取消弧线圈电源中心点接地的电气系统最大限度上消除接地时的电弧有效预防电气系统或电力设备发生过电压 保护接地 目前大部分电气设备的外壳材质为导电金属当金属外壳保护层出现绝缘损坏或金属导线裸露等问题时外壳会带电电气设备使用者触摸到带电的金属外壳可能会发生触电事故严重的还会导致人员伤亡部分电气设备外壳带电还会引发电气火灾为了避免此类问题的发生需要对电气设备进行接地保护将设备金属外壳和大地进行接地连接将外壳携带的电能导入大地消除外壳电压保障电气设备的用电安全 接地保护通常是利用 线将电气设备外露金属导线或其他可导部分与大地连接也可以借助 线或 线将与设备关联的外露设备进行接地这种方式被称作保护接零 电气系统中常见的电气设备接地方式分为 系统、系统、系统接地系统的首字母代表电源端接地形式:是间接接地需经过对地绝缘或高阻抗接地 是直接接地系统符号中第 个字母代表电气设备关联外部可导部位的实际接地状态 代表低压系统与外露可导部分进行连接 代表大地直接与设备外露可导部分连接且与低压系统接地点无关 接地形式不同其功能特点也各不相同 接地系统技术应用与故障原因分析 设计选型、布线与设计规范要求不相符 当前的部分接地系统设计中存在低压控制电缆、信号电缆、高压电力电缆间距设计走线不合理等问题不仅会对电气系统造成信号干扰还容易加大安全事故发生的概率 部分接地支线与接地干线在设计选型、布线等方面不符合设计规范要求如接地线第 期 年 月江苏科技信息 应用技术 材料选择及最小截面积不符合规范要求不能满足系统故障状态下维持系统正常运转的保护要求 接地系统将电缆保护钢管或建筑钢结构作为导体时钢管材料或建筑钢结构在故障状态下的导电截面积应符合接地设计规范要求同时电气系统的所有线路布局必须维持可靠、连续的电气连接且在电气系统两端良好接地 接地系统布线或设计选型错误会引发一系列的接地问题干扰电气系统正常运行甚至引发重大安全事故造成人员伤亡事故的发生 施工管理不规范导致的接地故障分析 施工管理不规范会引发接地系统故障问题具体原因为:()弱电工作、强电保护接地、防雷接地三者间并未采取有效隔离措施形成了共用接地系统出现电磁干扰造成电气系统无法正常运行()光纤电缆接地、仪表电缆接地、控制电缆、电力电缆等施工环节因施工管理不到位出现施工错误导致设备安全保护装置失效或误动作控制系统因为感应电较高引发误动作出现不可预估的安全风险信号传输显示或计量不准确导致系统不能正常运行()施工团队水平不高管理不到位施工人员并未严格按照施工规范设计要求开展施工且部分施工人员安全意识薄弱、责任心不强随意更改施工步骤并未严格按照要求开展接地布线出现了诸如接线错误、安全间距不足、焊接面积不够、电气连接不牢靠等问题一旦系统出现故障相应的接地系统因为施工错误无法对电气系统进行保护 加强电接地系统安全可靠性的有效措施 做好接地系统的综合布线设计 技术人员对综合布线系统进行屏蔽时为了保障用电安全屏蔽层不可断开应保持一定的连续性且导线间的相对位置不变 同时屏蔽层配线设备的 或 端应进行接地结合用户终端的实际使用情况选择合适的接地方式尽量采取两端接地方式将同一个系统内的所有电气设备连接到同一个接地体上如果同一系统中同时存在两个不同接地体应将两个接地体间的电位差有效值控制在 内缆线从建筑外部接入建筑内部时雷雨天受地电势上浮、电源感应电势等因素影响容易遭受雷击为了保护用电安全应采用相应的保护器进行接地保护将雷击危害降到最低 电气电路的工作电压如果处于大于 的电源线路触地、雷击环境或交流 的感应电压大于 等危险环境中需要对该线采取过压过流保护选择气体放电管保护器对综合布线系统进行过压保护与其他的保护器相比气体放电管保护器陶瓷外壳中封有两个电极电极与电极间存在放电间隙且充有一定量的惰性气体 在实际的使用中如果电极与电极间的实际电位差大于 雷电浪涌电压或 交流电压气体放电管击穿会产生电弧在导体与接地体间形成一条稳定的导电通路将多余的电力或电压接入大地消除过压造成的负面影响自复保护器适用于综合布线系统过流保护电缆在使用时其上可能会产生一定的电压如果电缆对接设备能够为其提供对地低阻通路不需要使用过压保护器动作而电缆形成的电流则会引起火灾或设备损害因此需要使用携带自复功能的保护器 例如 电力线不会导致过压保护器放电其产生的大电流却会进入电力设备内部对设备造成损害为了避免这个情况需对线路同时进行过压保护或过流保护采用具备自复功能的过流保护装置一来便于后续进行维修管理二来提高接地系统的可靠性与稳定性 不得混接 线与 线 部分施工人员因为专业水平不足或责任心薄弱在施工时将 线与 线弄混在这种情况下在工作电流流经 线时其压降会增大与该线路相连的所有电气设备外壳均出现危险电压导致出现用电安全问题 部分使用者在未经专业指导的情况下擅自接线也会出现 线与 线混接的问题为电气设备的运用埋下安全隐患因此 线与 线不得混接 加强电缆屏蔽与保护接地 做好金属外壳接地 如果电缆只有一层屏蔽保护应一端接地如果电缆有两层及两层以上的屏蔽层最外层应采取两端接地而内层则采取一端接地方式 最外层采取两端接地方式可以防止电感性干扰源(雷击)采取内层一端接地方式可以防止电容性干扰源避免强电导致的电磁干扰 做好电缆屏蔽接地与信号回路接地 电缆的屏蔽接地与信号回路接地通常为同一个单独接地极 因此同一线路或同一信号回路屏蔽层共用同一个接地点且确保接地电阻值符合接地系统设计规范要求 信号回路接地点通常在显示仪表侧如果仪表选用接地型热电偶且检测部分接地则无须进行侧接地 在对屏蔽电线的屏蔽层进行接地时同一线路屏蔽层必须具备连续可靠的电气接地 如果接地系统有一定的防干扰要求多芯电缆的备用芯线必须在同一点进行接地且屏蔽电缆屏蔽与备用芯线也应在同一点接地 做好高压电缆屏蔽与保护接地 单芯电缆通电运行后会在屏蔽层产生感应电第 期 年 月江苏科技信息 应用技术 压 当屏蔽层两端同时接地时大地与屏蔽层会产生回路形成感应电流导致电缆屏蔽层发热电能损耗影响电气系统的正常运行想要阻止这种问题发生应采用一端接地方式 当多芯高压电缆通电运行后因为多芯高压电缆的输出或输入端处于超高压或开关场高压环境会出现电磁感应干扰为有效避免暂态过电压应选择两端接地方式 多芯高压电缆的端头保护接地是用来预防电缆故障和电磁感应的接地保护动作也应采取两端接地 做好接地系统施工模块交接 随着科学技术的进步越来越多的电气设备被研发出来所涉及的专业种类较多构成杂乱随着建筑工程规模的不断扩大建筑接地系统要求也越来越严格 建筑工程的各个施工模块会承包给不同的施工单位如果施工单位间的联系不紧密缺乏应有的沟通交流会导致接地系统施工不连贯为后续的用电安全埋下许多安全隐患 因此各单位间必须加强沟通交流做好各接地模块施工的对接统筹工作确保接地系统的连贯性与完整性只有这样才能保障接地系统的安全稳定运行 加强建筑物等电位连接建设 当前许多智能化小区与高层建筑在建设中为了保障用电安全要求对幕墙零件、门窗框架、卫生间洁具、铁质护栏等位置设置相应的等电位连接 要求等电位连接线与接地线间应有两个以上的非间接相连且等电位连接的支线不得串联应结实有效 相关研究显示当金属管道结构、设备外壳与大地连接发生接地短路时管道、设备外壳等会产生故障电压该电压会引起电气火灾事故或造成人身点击危及群众生命健康安全 为了解决这个问题可以通过在建筑内部设置总等电位联结降低或消除故障电压 等电位联结这一电气安全措施并不需复杂价昂的电气设备只需要消耗一些导线 为了保障建筑等电位联结的可靠性与导通性等电连接线应选用铜线接地母排应选用铜板以延长等电位联结的实际使用寿命 结语 电气接地技术应用过程中存在着诸多的问题亟待解决单位应从接地故障问题入手依据不同接地类型的不同功能分析各接地类型的优缺点结合电气系统及电气设备具体接地需求选择合适的接地技术保障接地技术有效应用的同时从源头解决接地系统故障问题最大限度上提高接地系统的可靠性与稳定性保障用电安全参考文献张鸿.电气设备接地技术在电力设备中的应用.电力系统装备():.刘峰.电力系统中电气设备接地技术分析.科学与信息化():.位兴光.电气接地故障及电气保护技术.城市情报():.孙涛.关于电气接地故障的原因分析与探讨.工业():.杨妍晔.电气设备接地保护技术及其应用探讨.中国设备工程():.(编辑 姚鑫).