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弱電工程中安防及電器設備如何正確接地

作者:機房建設工程 來源:弱電公司 2018-03-08 17:41 標簽:弱電工程(16)
弱電工程中安防及電器設備如何正確接地

我們總說自己干的是弱電工程,但實際上在工程中,總要碰到強電的那些事。既然是強電,那肯定就會涉及到用電安全,我們常說的電氣安全的含義主要有3種:設備安全、消防安全、人身安全。
 
如果分不清可以參照:強電與弱電、高壓與低壓,還分不清?
 
熔斷器、空氣開關的功能是短路和過載保護,其作用是保證設備安全和消防安全。電氣設備上的地線(或接地端子),是把設備上在故障情況下可能帶電的金屬部分用導線連結起來的引出線,它的主要作用是確保人身安全。
 
我們知道,按變壓器次級的中性點是否接地分類,線電壓在1 kV伏以下的低壓電網一般分兩種:接地電網和不接地電網。國家標準(GB5306—85)要求,在接地電網中,變壓器低壓端的中性點必須直接接地,且接地電阻不大于4Ω。在不接地電網中,變壓器低壓端的中性點是不接地的。為了減輕高壓串入低壓的危險,在中性點與大地之間一般裝設擊穿保險器。當電氣設備在不同的電網中使用時,它的地線應按國家標準中相應的要求用不同的方法進行連接,具體如下:
 
1、在不接地電網中使用時的接法
 
在不接地電網中,應將電氣設備上的地線與大地緊密地連接起來,即將設備保護接地,如圖1所示。據圖可知人體電阻Rr與接地電阻Rb處于并聯狀態。當一相碰殼時,接地電流Id通過(Rr/Rb)和電網對地絕緣阻抗形成回路。設各相對地絕緣阻抗相等,均為Z,電網相電壓為U,運用電工學方法可求得漏電設備的對地電壓為:
 
弱電工程中安防及電器設備如何正確接地
一般情況下|Z|很大,Rb<<|Z|,所以保護接地后設備的對地電壓大大降低,只要適當控制Rb的大小就可將設備的對地電壓限制在安全范圍內。國家標準要求在一般情況下Rb不大于4Ω。
 
保護接地必須有接地裝置,接地裝置由接地體和接地線(包括地線網)組成。接地體分自然接地體和人工接地體,它是接地裝置的重要組成部分,必須嚴格按標準安裝制作,現簡要介紹如下。
 
凡與大地有可靠接觸的金屬導體,除另有規定外均可作為自然接地體。如埋設在地下的金屬水管、井管等等。人工接地體通常采用直徑40~50 mm的鋼管或40 mm×40 mm×4 mm~50 mm×50 mm×5 mm的角鋼垂直埋設。為兼顧成本與性能,長度一般以2.5 m左右為宜,數量不少于兩根。它們可以成排布置,也可作環形或射線形分布,如圖2所示,具體參數見圖3。無論是自然接地體還是人工接地體,安裝完后都需對接地電阻進行測量,達標方可投入使用。
 
把自來水管作接地體或“插根鐵絲當地線”是不符合要求的,也是很危險的。
 
2、在接地電網中使用時的接法
 
在接地電網中,應將電氣設備上的地線與保護零線緊密地連接起來,即將設備保護接零,如圖所示。當某相帶電部分碰連設備外殼時,通過設備外殼形成該相對零線的單相短路,即碰殼短路。短路電流Id能促使線路上的保護裝置(如熔斷器RD)迅速動作,切斷故障部分的電源,消除觸電危險。
 
我們必須注意,在接地電網中是不許對設備進行保護接地的,原理如圖5所示。設接地電網相電壓為U,變壓器低壓中性點接地電阻為Ro,設備外殼的對地電壓為Ud,如果該設備有保護接地裝置,當某相發生碰殼短路時,由于人體電阻Rr與保護接地電阻Rd處于并聯狀態,且Rd<<Rr,Rd≈Ro≈4Ω,人體承受的電壓為:
 
弱電工程中安防及電器設備如何正確接地
顯然這個電壓對人體是危險的,這說明在接地電網中保護接地設備本身并不安全。
 
同樣理由,此時零線對地電壓由原來的Uo=0變為:
 
弱電工程中安防及電器設備如何正確接地
這使得整個系統不再安全,其它保護接零設備也都帶上了危險電壓。
與此同時,由于Rd、Ro限制了故障電流的大小,線路上的保護裝置可能不會動作而使這種危險狀態長期存在。
 
可見,不看設備工作的電網環境,片面強調“是地線就該接地”的觀點是不正確的。
 
3、有特殊要求時的處理方法
 
由于接地電網在減輕故障接地的危險、穩定系統的電位等方面有一定的優勢而被廣泛應用。如果沒有特殊要求,我國的低壓電網一般采用接地方式。從前面的分析可知,在這樣的電網中是不許將設備保護接地的。另一方面,隨著電子技術突飛猛進的發展,集成電路、晶體管等半導體器件在各種設備上得到了越來越廣泛的應用。這類設備上的地線除確保人身安全外還有防止靜電和電磁干擾、提高設備可靠性的作用。這樣的設備一般要求保護接地。對于這類設備,它們的地線可按以下3種情況酌情處理。
 
(1)對于大型設備,應單獨建立不接地電網供電,以便對設備采取保護接地的措施。
 
(2)對于中小型設備,在接地電網中使用時,應通過隔離變壓器建立不接地電源進行二次供電。值得注意的是,隔離變壓器是接地電網的負載,其鐵芯應保護接零。設備是隔離變壓器所建立的不接地電源的負載,所以應保護接地。
 
(3)對于安防監控這類小型設備,其工作環境干燥,外設一般是塑料部件,漏電危及人身安全的可能性很小,其地線的主要作用是防止靜電和電磁干擾、提高設備可靠性。
 
在接地電網中使用時,如有必要,這類設備的地線可經過圖3所示的阻容網絡接地。這個電路??缃佑诓噬娨暀C的“冷地”和“熱地”之間。
 
弱電工程中安防及電器設備如何正確接地
電阻、電容分別泄放靜電和高頻諧波。值得注意的是,電路的結構和參數涉及安全問題,不應隨意更改。由于有這個網絡的隔離,對接地裝置的要求變得很低,它可以是自來水管,也可以是插座上的火線或零線。當然,插座上的火線和零線一般帶有高頻諧波,從這點考慮用自來水管做接地裝置要好一些。

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