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[摘要]接地问题是事关设备和人身安全。针对目前工程实践中接地方面存在的问题如接地装置阻值的降低问题；接地线的热稳定的校核问题；地面跨步电位差和设备接触电位差的计算问题进行了系统的探讨。
[关键词]接地 接地电阻 阻止降低 热稳定 地面跨步电位差 设备接触电位差
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720186－01
一、前言
在电子及其电气设备中，为了保证系统稳定和可靠的运行，以及在事故状态下保证设备和人员的安全，均应进行接地。通常所指的接地是将电气系统、电气设备可导电外露金属外壳、金属结构等用导体与大地相联结，使其与地电位相等或相近，也就是以大地为参考电位的等电位联结。良好接地是事关设备和人身安全，但接地良好的程度却受地层地质，气候客观环境条件和人为意外等诸多因素的影响。良好接地是电气设备正常运行的重要安全措施之一，笔者就此做了一些接地问题的探讨。
二、接地装置阻值的降低问题
接地装置最主要的参数是接地电阻，我国现时正生效的行业标准[1]中作了具体规定，一般情况下（35KV以下）接地装置的接地电阻应符合下式式中，R为考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；I流经接地装置的入地短路电流，A。当R不符合要求时可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得R>5Ω，同时且应采取隔离、均压等措施。因此在工程实践中常采用以下方法降阻：
1．换土，将接地体0．5 m内的土壤换成电阻率较低的土壤，必要时还可用氯化钠、硫酸镁、硫酸铜等化学药剂加入土壤中进一步降低土壤电阻；
2．采用导电性混凝土，在水泥中掺人碳质纤维来作为接地极使用。如在1m水泥中掺人约100kg的碳质纤维，制成半球状的接地极。经测定，其接地电阻可降低30％左右；
3．深井式接地法，当地下深层有较低土壤电阻率的地质结构时可采用深井式接地极进行降阻或构成立体地网。这时要求对接地装置及其四周测出垂直方向上的土壤电阻率分布，单个深井式接地极接地电阻可按下式计算
（2），式中：ρ－平均视在土壤电阻率，Ω.m；l－垂直接地极的长度，m；A－垂直接地极的半径，m；R－接地电阻，Ω。
采用深井式接地可少占地，而且接地装置的接地电阻不易受气候影响，但仍要考虑屏蔽问题。深井式接地极一般应设在水平地网的边缘，深井式接地极之间的间距应达到接地极长度的2－3倍，才能取得较好的降阻效果。
4．外延接地法，接地装置的接地电阻可选在高土壤電阻率地质2 km范围以内，土壤电阻率较低处敷设外引接地极。
5．长效降阻剂法，长效降阻剂是一种比较新的方法。它由多种物质配制而成，具有良好导电性能的强电解质和水分组成。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不至于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。如采用某长效降阻剂配方：a剂，氯化钾1.5g；氯化镁1.5g；b剂，水、硫酸氰钠0.4g；c剂，尿醛树脂4g；d剂，尿素0.8g、聚乙烯醇0.5g、水2.7g．将以上4种混合搅拌好，倒人接地体周围，待降阻剂硬化后换土打实。
三、接地线的热稳定的校核问题
根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线的最小截面应符合式（3）要求：
式中：Sg－接地体和接地引线的最小截面，mm2；Ig 流过接线的短路电流值，A；te－短路的等效持续时间，s；c－接地线材料的热稳定系数。
对接地线热稳定校核时应采用的最大接地短路电流，不应考虑避雷线的分流，而地网干线因有多条回路并联散流，所以可取的地网干线截面比设备接地引下线小。对于同一非有效接地系统，有人主张用相间短路电流值进行接地线热校核。这样由于非有效接地系统相间短路电流值往往大于同一建筑物有效接地系统的单相接地短路电流值，非有效接地系统接地线的截面将远远大于有效接地系统接地线的截面。这样是不合理的，因为发生异相、异地接地短路的几率较小。即使发生异相、异地接地短路，但由于保护动作的时间短，异相、异地接地短路电流持续时间也远小于有效接地系统短路电流持续时间，此时，为了整体上的一致性，对同一建筑物的接地线统一按有效接地系统的最大接地短路电流进行校核。
钢接地线的短时温度不应超过400℃，铜接地线不应超过450℃，铝接地线不应超过300℃。地上的接地线长时间温度不应大于150℃，地下的接地线长时间温度不应大于100℃。
四、地面跨步电位差和设备接触电位差的计算问题
接地装置的地面跨步电位差UK和设备接触电位差UJ 也是接地装置的主要参数，直接关系到人身和设备安全，特别是采用外延接地时必须保证外延部分的跨步电位差UK在安全值以下，以避免接地装置流过大的接地短路电流时造成人身安全事故。接地设计时应认真计算校核这2个参数，工程完工后也要进行试验验证。但是在工程实际中有的设计人员只是按下式进行计算：
式中：UJ－接触电位差，V；UK－跨步电位差，V；－地表土壤电阻率，；t－接地短路故障电流持续时间，s。
但以上两式只是目标值，即在流过接地装置时UK和UJ的上限，而不是实际的跨步电位差值。实际的设备接触电压和跨步电压应先算出接地装置的电位Ug=IR，地网最大跨步电位差和最大接触电位差为：
UKmax=KSmaxUg，（6）
Utmax=KtmaxUg，（7）
式中，KKMAX 和KjMAX分别为最大跨步电位差和最大接触电位差系数。接地装置施工完毕后还需对UK和UJ值进行现场试验验证看是否达到设计要求，如不满足则采取相应的补救措施。
五、结束语
在工程实践中应采用多种的措施尽可能降低接地装置的接地阻值，其最大值必须根据最大短路电流计算确定。接地线热稳定校核时应依据最大接地短路电流核定，而不是依据相间短路电流值核定。对接地装置地面跨步电压和设备接触电压，特别是外延接地跨步电压的安全值涉及到人身安全要严格控制。
参考文献：
[1]DL／T6211997，交流电气装置的接地[s]．北京：中国电力出版社·1997．
[2]李景禄. 接地降阻剂应用及存在问题分析[J]．高电压技术，2004，30(3)：6566．
[3]李景禄．关于接地工程中若干问题的分析和探索[J]．高电压技术，2006．32(6)：122124．
[4]陆玲霞，陶向阳，汪雄海. 接地安全技术研究[J]．机电工程，2006.23(5):50-52.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
[关键词]接地 接地电阻 阻止降低 热稳定 地面跨步电位差 设备接触电位差
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720186－01
一、前言
在电子及其电气设备中，为了保证系统稳定和可靠的运行，以及在事故状态下保证设备和人员的安全，均应进行接地。通常所指的接地是将电气系统、电气设备可导电外露金属外壳、金属结构等用导体与大地相联结，使其与地电位相等或相近，也就是以大地为参考电位的等电位联结。良好接地是事关设备和人身安全，但接地良好的程度却受地层地质，气候客观环境条件和人为意外等诸多因素的影响。良好接地是电气设备正常运行的重要安全措施之一，笔者就此做了一些接地问题的探讨。
二、接地装置阻值的降低问题
接地装置最主要的参数是接地电阻，我国现时正生效的行业标准[1]中作了具体规定，一般情况下（35KV以下）接地装置的接地电阻应符合下式式中，R为考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；I流经接地装置的入地短路电流，A。当R不符合要求时可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得R>5Ω，同时且应采取隔离、均压等措施。因此在工程实践中常采用以下方法降阻：
1．换土，将接地体0．5 m内的土壤换成电阻率较低的土壤，必要时还可用氯化钠、硫酸镁、硫酸铜等化学药剂加入土壤中进一步降低土壤电阻；
2．采用导电性混凝土，在水泥中掺人碳质纤维来作为接地极使用。如在1m水泥中掺人约100kg的碳质纤维，制成半球状的接地极。经测定，其接地电阻可降低30％左右；
3．深井式接地法，当地下深层有较低土壤电阻率的地质结构时可采用深井式接地极进行降阻或构成立体地网。这时要求对接地装置及其四周测出垂直方向上的土壤电阻率分布，单个深井式接地极接地电阻可按下式计算
（2），式中：ρ－平均视在土壤电阻率，Ω.m；l－垂直接地极的长度，m；A－垂直接地极的半径，m；R－接地电阻，Ω。
采用深井式接地可少占地，而且接地装置的接地电阻不易受气候影响，但仍要考虑屏蔽问题。深井式接地极一般应设在水平地网的边缘，深井式接地极之间的间距应达到接地极长度的2－3倍，才能取得较好的降阻效果。
4．外延接地法，接地装置的接地电阻可选在高土壤電阻率地质2 km范围以内，土壤电阻率较低处敷设外引接地极。
5．长效降阻剂法，长效降阻剂是一种比较新的方法。它由多种物质配制而成，具有良好导电性能的强电解质和水分组成。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不至于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。如采用某长效降阻剂配方：a剂，氯化钾1.5g；氯化镁1.5g；b剂，水、硫酸氰钠0.4g；c剂，尿醛树脂4g；d剂，尿素0.8g、聚乙烯醇0.5g、水2.7g．将以上4种混合搅拌好，倒人接地体周围，待降阻剂硬化后换土打实。
三、接地线的热稳定的校核问题
根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线的最小截面应符合式（3）要求：
式中：Sg－接地体和接地引线的最小截面，mm2；Ig 流过接线的短路电流值，A；te－短路的等效持续时间，s；c－接地线材料的热稳定系数。
对接地线热稳定校核时应采用的最大接地短路电流，不应考虑避雷线的分流，而地网干线因有多条回路并联散流，所以可取的地网干线截面比设备接地引下线小。对于同一非有效接地系统，有人主张用相间短路电流值进行接地线热校核。这样由于非有效接地系统相间短路电流值往往大于同一建筑物有效接地系统的单相接地短路电流值，非有效接地系统接地线的截面将远远大于有效接地系统接地线的截面。这样是不合理的，因为发生异相、异地接地短路的几率较小。即使发生异相、异地接地短路，但由于保护动作的时间短，异相、异地接地短路电流持续时间也远小于有效接地系统短路电流持续时间，此时，为了整体上的一致性，对同一建筑物的接地线统一按有效接地系统的最大接地短路电流进行校核。
钢接地线的短时温度不应超过400℃，铜接地线不应超过450℃，铝接地线不应超过300℃。地上的接地线长时间温度不应大于150℃，地下的接地线长时间温度不应大于100℃。
四、地面跨步电位差和设备接触电位差的计算问题
接地装置的地面跨步电位差UK和设备接触电位差UJ 也是接地装置的主要参数，直接关系到人身和设备安全，特别是采用外延接地时必须保证外延部分的跨步电位差UK在安全值以下，以避免接地装置流过大的接地短路电流时造成人身安全事故。接地设计时应认真计算校核这2个参数，工程完工后也要进行试验验证。但是在工程实际中有的设计人员只是按下式进行计算：
式中：UJ－接触电位差，V；UK－跨步电位差，V；－地表土壤电阻率，；t－接地短路故障电流持续时间，s。
但以上两式只是目标值，即在流过接地装置时UK和UJ的上限，而不是实际的跨步电位差值。实际的设备接触电压和跨步电压应先算出接地装置的电位Ug=IR，地网最大跨步电位差和最大接触电位差为：
UKmax=KSmaxUg，（6）
Utmax=KtmaxUg，（7）
式中，KKMAX 和KjMAX分别为最大跨步电位差和最大接触电位差系数。接地装置施工完毕后还需对UK和UJ值进行现场试验验证看是否达到设计要求，如不满足则采取相应的补救措施。
五、结束语
在工程实践中应采用多种的措施尽可能降低接地装置的接地阻值，其最大值必须根据最大短路电流计算确定。接地线热稳定校核时应依据最大接地短路电流核定，而不是依据相间短路电流值核定。对接地装置地面跨步电压和设备接触电压，特别是外延接地跨步电压的安全值涉及到人身安全要严格控制。
参考文献：
[1]DL／T6211997，交流电气装置的接地[s]．北京：中国电力出版社·1997．
[2]李景禄. 接地降阻剂应用及存在问题分析[J]．高电压技术，2004，30(3)：6566．
[3]李景禄．关于接地工程中若干问题的分析和探索[J]．高电压技术，2006．32(6)：122124．
[4]陆玲霞，陶向阳，汪雄海. 接地安全技术研究[J]．机电工程，2006.23(5):50-52.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”