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分析常见的接地错误

来源:admin ??发布时间:2018-11-09 10:32


分析常见的接地错误

 
    应广大读者的要求本刊组织了若干电气检验人员进行了讨论,列举了12个有关接地的最常见易犯的错误并加以详细的说明。如果一个电气技术人员说他没有犯过这些错误,假如他没有撒谎的话,那是值得祝贺的。有些错误不算太严重,有些则潜在很大的危险。本文将按《美国国家电气法规》内的条文次序对这些错误进行阐述,以便读者了解条文制订的依据。 第250-53(b)条[漏装联结端子] 联结端子可能是电气系统内一个最重要的电气接线端子,它的漏装则可能是最常见的对法规的违犯,特别是在住宅内和用作进线箱的小型商品配电箱处。通常配电箱到货时都会有用作联结端子的10号螺栓,但它每每被漏装(见照片1:照片1中为一老式的配电箱,左方的总断路器是电源总开关。其10-32号螺栓本应安置在箭头所指处,并用作联结端子。读者可看到它仍插在下侧的中性干线连接片上而未安装就位,30年前配电箱到货时就放在该处,迄今未挪动。)如果建筑物内全部采用非金属护套电缆布线,则设备(shèbèi)接地线和被接地线(译注:分别指PE线和中性线)一般都接于同一端子母排上,但配电箱外壳则因漏装联结螺栓而未予接地。
    如果配电箱内的绝缘(insulated)损坏,其外壳必然带电压。所以漏装联结螺栓十分危险。如果后来增加线路时采用穿金属管布线或采用铠装电缆布线,则此等回路都将失去接地故障(fault)电流返回电源的通路。这将引起更大的电击(electricinjury)危险。(译注:穿线金属管和电缆铠装通过与配电箱外壳连接而实现接地。)
    第250-57(b)条[在电线管道内用具它颜色的6号或更小的电线代替绿色同号电线用作设备的接地线(别称:避雷线)] 大家都知道该条正文要求用绿色标志的电线或裸导线作接地线,但有例外情况。第一个例外情况是大于6号的电线可在电线的终端或电线的其他可接近处将非绿色电线的绝缘(insulated)剥除,或加标绿色作为设备接地线。这已为大多数人所熟知。
    在被认为具有合格的电气装置维护和监察人员的场所,这条的运用常被误解。该条第4个例外情况是对于线芯大于6号线的多芯电缆也可用上述同样的方式处理。应注意,不论该场所的监察人员是多么合格,这一例外情况不适用于电线管道。当然,在任何情况下都可用裸导线作接地线。
    第250-74条的第4例外情况[不正确地敷设引至弧立的接地端子的设备接地线] 这是个有潜在危险的违反电气法规的错误,因为这使负荷没有有效的返回电源的接地通路。现在检验人员仍不断的发现有些人从这些端子引出接地线后,错误地将此接地线远离回路导线(译注:回路导线即相线和中性线)敷设,再接至某接地处。
    掌握两个简单而正确的敷设接地线的要点可不致错误施工。第
  一、必须将设备接地线紧靠电源线敷设。高压发生器精度高、测量准确。电压、电流表均为数字显示,电压分辨率为0.1kV,电流分辨率为0.1uA,控制箱上电压表直接显示加在负载试品上的电压值,使用时无需外加分压器,接线简单。仪器具有高、低压端测量泄漏电流,高压端采用圆形屏蔽数字表显示,不怕放电冲击,抗干扰性能好,适合现场使用。如果采用电缆,必须多加一根用作接地线的电缆芯线。如果采用穿管道的电线,接地线和电源线必须穿同一管道。如果有人要求将接地线异途敷设,应予拒绝。
    这一点至关重要,因在交流系统内如将接地线和电源线分开敷设(fū shè)将使此交流系统不能将导线产生的特性:波粒的辐射互相抵消。如果回路往返的两根导线(译注:指L线和PE线)互相紧靠则磁场可以抵消。这是因为环绕电源回路相线上的磁场总是和环绕返回电源的接地线上的磁场方向相反的。如将这两根线拉开,则磁场不再抵消。当电流每次过零时,磁场在以相反方向重建前是衰减(attenuation)的。衰减的磁场在导线中感应产生的电流与正常流动的电流方向是相反的,即它阻碍了正常电流的流动。
    这就大大增加了故障电路内的阻抗。应记住过流保护电器在达到某足够电流值时几乎是瞬时动作的。在小于此电流值时其跳闸将不同程度地延缓,这需视过载多少而定,以避免错误切断(割开;截断)电源。回路内的大故障电流原本应使保护电器瞬时动作来切断故障,而故障电路内的阻抗即使是少量的增加也能使故障电流变小,使它看来似是不应瞬动的故障电流,而是应延时动作的过载电流。发生电弧短路时延缓的跳闸或熔片的延迟熔断都是电气火灾的多发起因。
    第二个要点是除接地线与电源线应紧靠敷线外还应做好接地线的接头,它应是电流返回电源的通路中紧密可靠的电气连接。直流高压发生器采用了九十年代新技术、新材料和新器件,具有输出功率大、体积小、重量轻的特点,有可靠的过压、过流及零位合闸保护功能,带0.75倍电压锁存功能,并配有时间继电器,能在试验中设置定时声讯报警。换言之,它应使流经接地线返回电源的接地故障电流成为短路电流,否则将不能切断接地故障而导致火灾或电击事故。
    综上所述,不论在公用电网或自备电源的系统内沿故障(fault)电流返回电源的电路上任一点需满足以下要求:设备接地线是否符合第250-91(b)条规定的要求,其中包括(bāo kuò)设备接地线紧靠回路导线或包绕回路导线的要求设备接地线是否接向与电源系统中的被接地的回路导线(译注:指PEN线)相连通的总联结端子?设备接地线是取道正常的电流流通路径?还是取道大地返回电源?或两条路径都通过?(译注:前者为TT系统,后者为有重复接地的TN-C-S系统。)对这两个问题(Emerson),都应回答:“是”。
    第250-80(a)条[建筑物内水管的联结不正确] 建筑物内部的水管常通过一个建筑物的大片面积,并和其他被接地的系统靠近。直流发生器最新研究、设计、制造的新科技产品,适用于电力部门、厂矿企业动力部门、科研单位、铁路、化工、发电厂等对氧化锌避雷器、磁吹避雷器、电力电缆、发电机、变压器、开关等设备进行直流高压试验,是新世纪最理想的换代产品。如果因种种原因水管带有对地高电压,则同时接触水管和被接地物体的人难免遭遇不幸。
    此外,电气法规内的其他条文要求或允许利用建筑物水管做接地极。例如关于独立电源的第250-26(c)条和关于信息系统的第8章内的若干条文都是如此规定(guī dìng)的。这些条文的依据即是第250-80(a)条。如果对水管不作联结,以后的施工人员在改建或扩建这些设施后就可能(maybe)留下危险隐患。
    施工完毕后与水管联结的连接点必须是可接近的以方便维护,按第250-81(a)条规定,联结的导通性必须不受水表或水过滤器(作用:过滤杂质等)的影响。一个简单的解决办法是加长接地极引线来跨接水表和水过滤器。这样同一根导线既可用来连接第250-80(a)规定的建筑物(building)内部水管,又可用来连接第250-81(a)规定的建筑物外部水管。(见照片2的示例 照片所示为建筑物内金属水管(照片上方)的联结受到了水表的影响。再增加第二个接地夹子将水表跨接就使水管的联结臻于完善。)
    只要大家还在从事电气施工这项工作,水过滤器对大家总是一个现实的麻烦问题。总有许多水管是漏做联结的,因为管道工往往在没有电工的配合下在水管上安装塑料的水过滤器使水管的联结不导通。
    第250-81、250-54条[现场内所有符合要求的各类接地极没有纳入一个接地极系统内] 大家都听说过“四字警句”,现在应是记住第250-81条内的“二字警句”的时候了:
    “在每个建筑物或构筑物处如有下列(a)至(d)项规定的可资利用的自然接地极以及符合第250-83(c)条规定的人工接地极,则这些接地极应互相联结以形成一个接地极系统”。这条并非规定必须设置这些接地极,而是规定所罗列的这些接地极必须——纳入一个接地极系统内。它没有只允许将邻近的接地极联结在一起的意思。第250-54条还规定由于某些原因需用多个电源进线,则这些电源应采用同一个接地极系统。它也没有规定如果两电源进线相距甚远可不满足这一要求。
    应注意,并未要求每个电源进线分别用单独的接地极来构成电流返回电源的通路。接地极和接地极之间可互相联结,但所有的接地极都——必须互相连通。利用水管作接地极时需在水管入户后5ft(1.5m)距离内进行连接(除非被用作接地极的水管在建筑物内全部是敞露的,并在有合格的维护和监察人员管理(guǎn lǐ)的商业和工业单位内)。
    第250-83(c)(3)条[人工接地板的施工不正确] 棒形或管形接地板长度不应小于8ft(2.4m),施工时必须将8ft全长打入土壤内。施工完毕后此8ft的接地极如有部分露出地面即构成对电气法规的违反(见照片3 照片中所示为8ft长的接地极的地面上露出的一端,表明接地极的全长8ft没有全部埋入地下。照片中45°的倾斜角度则是允许的。)。此外,接地极与垂直线间的夹角不应超过45°。如地下有岩石难以打入,可改为将接地棒平埋在土沟内,但埋设深度至少为2.5ft(0.76 m)。这两处施工方式方法都需用接地夹来连接接地极和接地引线。这种接地夹能用于在土壤内直埋,接地夹上应标志有“直埋”(Direct burial)或“DB”字样。
    在最近一次检验人员会议(huì yì)上,有一件事被与会者引为笑谈。某工地一长7ft的接地极打入地下,其上端长1ft的一段被锯,被横置于接地极正上方地面上。检验人员理所当然判定施工不合格。他不能抑制自己的好奇心,问施工人员为为什么这样施工。回答竟是:“我想让检验人员知道,下面埋的接地极是有标志的正品接地极”。
    第250-91(b)[错误地用金属软管作设备接地线(别称:避雷线)] 只有在不大于20A的回路内才可用金属软管作设备接地线。这是此条的第一例外情况的规定。如果过流保护器额定电流(Electron flow)大于20A,或回路内没有办法装设过流保护器时。例如一个电源系统内,从发生器到三相开关的一段套金属软管线路上无法装设过流保护器的情况,这时必须另外加装一根保护地线。
    如果回路电流大于20A,——用金属软管作保护接地线往往不能切断故障(fault),因故障电流需旋绕着导线而通过,而在AC型销装电缆中并不带专用的接地芯线。如果让故障电流借道缠绕的钢丝铠装中通过,无异在故障电流通路中增加一个线圈阻抗。如前所论及,这可能(maybe)造成严重后果。
    第250-91(c)条[不恰当地用大地做设备接地的返回电源的通路] 如果将重复接地作为设备接地返回电源的辅助通路原无可非议。但应保证一个设备的接地故障电流(Electron flow)返回其电源的通路必须是合格的低阻抗的。以大地为通路的辅助接地其阻抗往往是几百欧,此阻抗对用过流保护来切断(割开;截断)故障是太大了。切不断接地故障的后果是人身电击危险。许多记录在案的灾难性事故正是因这种错误而引起的。
    第250-92(b)条[未将接地极引线与穿线的全属管道的两端联结] 当交流电流流经导线时,它“愿意”在导线的最外层表面通过(集肤效应)。如果导线位于金属管道内,则它“愿意”流经管道而不“愿意”流经电线本身。多次试验结果证实了这一点。试举一例,将一100 A的故障电流通过一6号(13.3 mm2)铜质接地板引线,此导线穿过一长100 ft
  (30.5m),直径3/4-in( 19 mm)的钢管,并将导线与钢管两端连接,则100 A中的97 A将流过钢管而不流过导线。如果将与钢管一端的连接断开(或根本没有做此连接),则这一良好的电流通路受到破坏,实际上是强迫这一电流通过一个感性轭流圈。[见照片4 照片中的导线未与它所穿过的3/4-in钢管的两端进行联结。此钢管对接触极引线而言就是一个轭流圈。用无螺纹接头、联结套筒或联结线都可方便地进行此等联结。]
    第250-92(c)(I)条[接地回路中固定(fixed)螺栓、承压套筒、防松螺母等金具的安装不牢固] 在这方面多加强调是很重要的。对一个承包商来说,不论是出于对施工质量的重视,还是为了对雇佣的施工人员提出要求,这点都是重要的。接头连接不紧固的情况太多见了。(见照片5 照片中左边的螺栓未拧紧。)
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