有关接地问题的探讨

发表时间:2015/10/15   来源:《工程建设标准化》2015年6月   作者:李秀玲1 王结实2
[导读] 新疆生产建设兵团建工设计研究院,新疆,830091 本文探讨的是接地电阻计算、接地装置距建筑物的安全距离、接地装置形式的选择。这几个问题在工程设计中随意性较大。笔者认为它们也应该体现设计的安全性、技术性、经济性。

(新疆生产建设兵团建工设计研究院,新疆,830091)

【摘  要】在建筑电气设计中接地固然简单,但它关系到建筑物内外的人身安全、设备安全。关于系统接地、安全接地很多专家已有很多专著与论文,本文探讨的是接地电阻计算、接地装置距建筑物的安全距离、接地装置形式的选择。这几个问题在工程设计中随意性较大。笔者认为它们也应该体现设计的安全性、技术性、经济性。
【关键词】接地电阻计算;问题探讨

一、接地电阻计算
在实际工程中,常见接地形式如图1-1所示

        图1-1中有单根接地极、两根接地极等多根接地极,在《工业与民用配电设计工程手册》有很精确的计算公式,在各类设计手册中均有推荐,其计算值无疑是很精确的,但计算过程较为复杂,对于一般工程来说,设计人员在设计时多有要求值而无计算值,原因就在于此。为了简化其式,笔者认为接地电阻计算由两部分组成:其一、土壤电阻,即为接地极散流电阻。其二、接地装置本体电阻。两个电阻之和即为接地电阻。
导出过程:

算结果如下表(表二)所示:

根据表(二)计算值比较,其误差为10%。但是作为设计估算值已能满足要求。
二、接地装置距建筑物安全距离
        接地装置距建筑物的距离,有关施工图集中给出了5m的间距,而在实际工程中由于场地的限制或因为施工方为了节约土方量使接地装置距建筑物的距离小于5m或贴近建筑物基础敷设,这样是否可行?其危害又如何?我们对其知之甚少。
当接地电阻小于4Ω时
a、当故障电压发生在接地装置附近时,如图2-1:呈现220V电压,其跨步电压为36V,每步0.8m,220V÷36V=6步,6步×0.8m=4.8m。由计算可见5m距离对于建筑物内人员而言是安全的。故对于无总等电位的建筑物而言,距离建筑物外墙5m是必须的。对于有总等电位的建筑物则可贴近敷设。但室外尤其出入口处必须做均压带。均压带相关图集也有工程做法。符合理论依据。
b、若故障点在接地装置的最远端,如图2-2:

   假设   

        由此可见故障点在15m处,超出安全电压。但距建筑物距离55÷36×0.8=1.2m.
c、如果故障点在最近与最远的中间位置时,Ra=4Ω,Rb=6Ω,则故障电压Uo=220×{4÷(4+6)}=88V。距建筑物的安全距离为88V÷36V×0.8m=1.95m。
        综上所述,因故障点的随意性较大,设计中只要满足最不利因数,其他随机因数迎刃而解。图集中接地装置据建筑物外墙5m,其理论可见一斑。
        因此,做均压带、沥青铺设路面、沿基础铺设接地极也不是不可,前提条件是必须有总等电位的建筑物。
三、接地体常见形式
        接地体形式大致分三种,如下图:

    
        图3-1为建筑物的基础主钢筋做为接地体,《民用建筑电气设计规范》中也提倡优先利用自然接地体。利用自然接地体时须考虑以下三个问题:
        1、基础下方有无防水层?若有防水层,则应充分考虑接地电阻值能否满足要求,并应采取相应措施。
        2、基础钢筋的连接问题。是套接还是焊接?若为套接,在工程施工中应采取措施使其接触电阻降至最小。若为焊接,应征询结构专业的认可。
        3、对于一类高层建筑,还应重视故障电流、雷电流对其结构钢筋的电磁效应及热效应的影响。建议对此问题应进行可行性探讨,不应一概而论。
        图3-2为沿建筑物一圈敷设接地体。接地体是水平敷设还是垂直敷设,设计人员应了解当地的地质构造。其一,地质构造层上部为1~2cm沙粘土、黄土或粘土。沿建筑在粘土层中水平敷设一圈接地体,充分利用粘土电阻率低的特点。其二,土壤构造上部为戈壁、砾石层,下部为粘土层。以垂直接地体沿建筑敷设一圈。总之要充分利用土壤电阻率小的构造层,造成一个不变的、稳定的接地电阻是电气设计时应重视的问题。
图3-3是接地形式中常见的一种方式。它适用于建筑体不大,接地电阻要求不高的场合,也是一种合理的选择,当然也应考虑土壤电阻率的大小。
        以上三个问题它们既是相对对立又具有内在联系的。①接地电阻计算是简化计算公式,既简单又可行的。避免设计人员不做计算一味要求接地电阻值。殊不知施工人员在接地极周围施以木炭和盐,在验收时均能达到电阻要求值。而这只是临时措施如何能保证与建筑物相同使用年限的接地电阻及电阻值。因此,接地电阻计算可避免设计的盲目性、随意性。②接地装置距建筑物的安全距离不能依据书本一尘不变。设计人员与施工单位就此发生争执。设计人员依据规范、图集坚持接地装置距外墙5m,而施工单位为了减少土方量则将接地装置敷设在基础槽内,其理由是:施工过程中数十幢建筑的接地装置均在基槽内并没有发现安全问题。施工人员与设计人员各据其词。本文的目的是希望设计人员在设计中多一些灵活性,少一些教条主义。③接地体常见形式的选择要因地制宜,不能一概而论。选择一个符合建筑要求、规范要求、功能要求的接地形式是设计人员的职责。

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