低压电气接地故障及其防护措施
来源:中国防雷
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作者:王丹丹
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发布时间: 2020-05-12
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以保证市政工程施工安全为前提，从低压电气接地故障的形成和消除思路、低压电气接地的基本形式、故障以及可能带来的危害、防护举措 4 方面展开论述，介绍低压电气接地故障对于市政工程质量存在的影响，以期为今后现场施工与管理提供保障。
固体接地是工作中比较常见的系统之一，主电源变电站中性线与地下低电阻桩、埋入式分布式网、MEN 系统内部供电公用设施中性导体相连接，顺延电力线路，间隔若干个极点与地桩连接。在一般地球质量条件下，通过对比接地桩、接地电流，可以发现额外接地路径获得的总接地电阻耕地，且可靠性较高。该类型的低接地电阻 MEN 连接为系统提供运行需要的高故障电流，提高保护作业效率。除此之外，低电阻接地对地电位上升有一定的限制作用，有利于规避触摸电位、阶跃电位故障，因此固体接地在低压、超过 1 000V 的中压系统中是比较常用的防护手段。电阻接地过低，符合漏电保护规定，若故障电流也较低，会阻碍早期漏电检测工作的顺利进行，按照新时期市政工程电气施工要求，核心平衡剩余电流装置在漏电检测中应用，不仅是满足现代检测要求的重要手段，也是凭借其灵敏度高的特点符合极低接地阻抗施工要求。 另外，工作人员也可以在变电站主电源中性点、电网接地桩 2 个装置中间连接电阻，达到电阻接地的效果。电阻接地有高电阻、低电阻 2 种选择，其中低压系统主要是以高电阻接地为准，高压系统则优先采用低电阻。通过电阻接地可以控制故障电流，为电气设备提供保护，以免设备损坏扩大低压电气接地故障的影响范围。其中需要注意，采用低电阻接地限制电流，可以将其控制在几百安培，而工作人员则务必要保证漏电保护操作的灵敏性。 5.2 接地变压器故障的防护 接地变压器是三角形连接绕组系统内部不可缺少的接地装置，该设备内部的中性点不能以接地的形式完成接地连接。 接地变压器可以作为三角形变压器，其中带有一接地中性线、短路三角形，使未接地三角形绕组故障电流有对应的接地路径。此外，保护接地主要用于市政工程现场工作人员人身安全保护，通过触摸、步进电位大小的限制达到这一要求，如果施工现场出现电气故障，且工作人员在该电位范围内接触接地导体，或是接地导体周围接触暴露金属，那么该工作人员的身体受到接触电压与阶跃电压的冲击，会转移到其他接地点。为此，工作人员需要做好接地电路阻抗的设计优化工作，确保电位低于发生故障时暴露带电部件接触人员受到的电击数值。 为了能够有效降低电位，建议采用阻抗低的电位连接接地电路，使接地电路系统内部电压差能够控制在安全范围内，不会对现场工作人员带来电击攻击。另外，要展开接地电极系统的测量工作，通过可行性高的对地电阻故障防护方案，降低典型负载对地电阻。在市政工程施工中，如果现场存在电子负载，典型负载对地电阻值会因此降低。针对这一问题，可以制定敏感电子负载防护方案，定期测量接地电阻，并且积极使用接地电阻表，测量初期建议每隔半年测量 1 次，后期测量时间可调整至一年测量 1 次，详细记录测量结果。根据记录数据的对比与分析，判断接地电阻与接地系统是否存在问题，如果确定有故障可以先通知电气设计人员分析原因，再结合实际情况决定是否需要降低接地电阻。 5.3 接地棒故障的防护 NEC 对于接地棒间隔有明确要求，其中还需要对棒边缘可能造成的影响予以考虑。那么在防护接地棒相关故障时，需要将接地杆分开大约杆长的 2 倍。如果是山区与岩石等地形，可以考虑采用具有深度驱动、化学增强功能的接地棒，优化现场的土壤条件。结合市政工程施工规范，现场的金属水管道、钢筋材料、混凝土包裹电极等的外部连接铜接地环，同时以驱动接地棒作为辅助，这是市政建筑比较常用的解决方法。地面环的位置一般设置在建筑物、建筑结构附近以及现场沟槽内部霜线以下，可以发挥出最佳效果。 如果施工现场必须要配备低接地阻抗，可以在建筑、建筑结构所有角落的中点配置补充接地环、驱动接地棒。其中，接地环尺寸要满足规范。导体尺寸与导体的长度为正比例关系，地面接触表面积与对地抵抗力则为反比例关系。此外，施工人员要将现场所有接地电极黏结起来，例如，金属地下水管与结构建筑钢、板电极等。市政工程内的所有接地电极也要全部连接，组成完善的接地电极系统。施工现场的铜防雷系统也是低压电气接地故障防护的有效手段，在腐蚀、维护相关因素的影响下，防雷系统的性能更优，但问题在于该系统对接地电极系统要求比较高，只能连接质量高、阻抗低、耐用性强的接地电极系统。 5.4 配电装置故障的防护 1）配电板作为市政工程配电系统中的一个装置，负责划分电力馈送，以此获得分支电路，也可以有效地保护熔断器与断路器，维持公共外壳内电路正常运行。其实配电板在市政工程与相关设施当中应用，在分配电力环节，也可以规避电气过载、短路等故障。 2）配电盘内部包括外壳、电路保护装置与填充板等部件，其中外壳是所有配电板组件必不可少的壳体，主要材料为镀锌、涂漆钢，在电气工程施工中可以保护工作人员与内部设备的安全。 3）可拆卸端板也是配电系统中的重要元件，负责导管安装。安装工作人员按照实际需求进行定位、切割孔等操作。
