张明久

【摘要】在铁路既有线路站房电线路改造中，针对以往没有接地保护系统现实情况，提出了接地保护作用及如何正确选择保护接地方式和在电线路改造中应当注重的问题。

【关键词】电改、接地保护、接地装置

1 概述

北京建筑段管内京包、京原、京通等既有铁路线站房，由于建造年限久远，电线路为铝芯线且没有接地保护；随着路局“双改双促”和“职工小家”建设活动不断推进，各站用电设备不断增加，原有电线路已远远不能满足用电负荷要求，且存在较大安全隐患。我们房建部门对站房进行电线路改造中，在满足用电负荷的前提下，由于缺少保护接地，存在发生触电事故安全隐患。因此，在电线路改造中，必须重视接地系统的作用，按规范要求装设保护接地系统，确保改造后消除用电安全隐患。

接地：电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属体称为接地体，连接接地体与电气设备之间的金属线称为接地线，接地线与接地体合称为接地装置。

接地类型可分为：

1.功能性接地：為保证电网正常运行，或为了实现电气装置的固有功能，提高其可靠性而进行的接地。例如：在电力系统正常运行时需要的接地（如电源中性点接地）又称为工作接地。

2.保护性接地：为了保证用电设备故障时人身和设备安全而进行的接地，它又分为：

（1）保护接地：电气装置外露部分、电气装置容易触及的导电部分。它在正常时不带电，而在故障情况下可能带电。为了减小对人身的危害，将其接地。例如：电气装置的金属外壳接地等。

（2）电压保护接地：为了防止过电压对电气装置和人身安全的危害而进行的接地。例如：建筑物防雷接地

（3）防静电接地：为了消除静电时对人身安全和电气装置的危害而进行的接地。例如：输送某些液体和气体的金属管道的接地等。

3.保护接地和保护接零

保护接地和保护接零是有区别的，随着低压供电系统接地形式的多样化，必要把接地和接零两者之间加以区别，以便减少在实际工作中出现的一些麻烦和问题。

保护接地就是把电气设备的金属外壳、框架等用接地装置与大地可靠地连接，它适用于电源中性点不接地的低压系统。保护接地的原理是给人体并联一个小电阻，以保证发生事故时，减小通过人体的电流和承受的电压，主要保护人员和设备不受损害。

保护接零就是在电源中性点接地的系统中，把电气设备的金属外壳、框架与零线相连接，它的作用在于：如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于零线的电阻小，故障短路电流很大，这将使电路中保护开关动作或使电路中保护熔丝断开，切断电源，这时外壳就不带电，从而避免触电事故。

2 低压配电系统的接地

在三相四线制中接地和接零是一个概念，在三相五线制系统中接地和接零是分离的。变压器中性点N线直接接变压器的接地网上，是功能性接地。在电气装置外露金属部分如外壳接地，是通过PE线直接接到接地网和接地极上，作为保护接地，本文主要论述此项内容，也是电改中需要装设的。

保护线与中性线从某点分开就不允许有任何联系，其目的有以下两点：其一是为了使漏电电流动作保护能正确动作；其二是为了使保护线上没有电流流过，以保证保护线乃至设备外露可导电部分的电位限制在较低水平，以利安全。

至于中性线也应采取与相线绝缘水平相同导线，是为了避免系统的杂散电流对中性线产生影响，以保证漏电电流动作保护装置正确动作，同时也有利于人身安全。

这就是保护线（PE）和中性线（N）分开，就不允许有任何联系的原因。

2.1 低压配电系统接地的形式

低压配电系统接地形式主要有TN系统、TT系统及IT系统，现就其分类及应用阐述如下：

1、 TN系统：

电源中有一点（通常是中性点）直接接地，负荷侧的建筑物电气装置的外露导电部分，通过保护线（即PE线包括PEN线）与保护接地系统连接。按照中性线（N）与保护线组合情况，TN系统分为以下三种情况：

（1） TN-S系统，保护线与中性线分开（如图（1））。

（2） TN-C系统，保护线与中性线共用一线（如图（2））。

（3） TN-C-S系统，一部分保护线与中性线合一（如图（3））。

2、TT系统：

电源有一点（通常是中性点）直接接地，电气设备的不带电的金属外壳直接接地的保护系统（如TT系统图）。

3、IT系统：

电源与接地绝缘或通过阻抗连接。而装置的外露导电部分则接地的系统（如IT系统图）。

2.2 常用TN-S系统特点

1、接地保护可以把故障电流上升为短路电流，使断路器自动跳闸，安全性能好。

2、供电干线上也可以安装漏电保护器。使用漏电断路器时，工作零线N没有重复接地，而PE线有重复接地，PE线不经过漏电断路器，所以安全可靠。

3、系统正常运行时，专用保护线上没用电流，而工作线零线上有不平衡电流。

4、工作零线只用于照明单相负载的回线。

5、专用保护线PE不许断线，所以不产生五级断路器。

因此，铁路站房多采用TN-S系统供电，我们在电改中，加装接电保护线（PE），通过TN-S供电系统的特点感到作用非常重要，必不可少。

2.3接地保护线（PE）截面要求

接地保护线截面的确定，在考虑热稳定、机械强度、耐腐蚀等因素基础上，其保护线最小截面按下表选择。

3 接地系统

3.1接地系统的构成

接地极：

埋入地中与大地紧密接触并与大地形成电气连接的一个或一组导电体，称为接地极。人为的接地极称为人工接地极。例如：为达到接地目的，人工埋入或打入大地的钢管、角铁、扁钢、钢板、铜板等。

⑴常见的几种人工接地装置（单位：mm）

⑵接地體的埋设要求（单位：mm）

兼做接地极用的直接与大地接触的金属构件，金属井管，建筑物的钢筋混凝土基础内的钢筋等称为自然接地体。

1、接地线：

由电气装置的总接地端子或接地干线接至接地极的，在正常情况下，不载流的导体称为接地线。

2、总接地端子：

建筑物电气装置应在电源进线处设置总接地端子（接地母排），以便与接地线，保护线，等电位联结干线，功能性接地线（如需要时）连接。

3.2接地系统的要求

1、在使用期内接地系统的性能和接地电阻值，应满足电气装置在保护性和功能性两方面的要求。我们在电改中，无特殊要求情况下，其接地电阻小于等于4欧姆。

2、构成接地系统的导体应能承受接地故障电流和接地泄漏电流，并满足稳定性的要求，并应不小于下表：

3、接地设施应具有足够的机械强度或设置附加的机械保护。

4 接地保护装置的施工要求

4.1施工注意问题

1、当自然接地极的接地电阻值符合电气设备接地的要求时，一般可不另设人工接地极。如在后章村、聂各庄两站施工中，我们就是利用废弃铁塔基座接地极。

2、当采用人工接地极并同时利用自然接地极时，应使二者的连接处便于分开，以便测量各自的接地电阻值。

3、为了测量接地系统的接地电阻，应在接地线上方便处设置断接装置，此装置应能方便地与总接地端子或接地母线连接，此连接处必须用工具方可断开，并应具有牢固的机械强度并能保持电气的连续性要求。

4.2 接地系统的连接

1、接地线与接地极的连接及其自身的连接应牢固。接地装置的焊接应采用搭接焊，焊区的焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊和气孔等缺陷。焊好后应清除药皮、刷沥青做防腐处理。其搭接长度应符合下列要求：

2、在站房照明配电系统中，采用TN-S系统时，一般应在建筑物进线配电箱内分别设置N线汇流排和PE线汇流排。PE线应采用统一标志黄绿双色线，严禁在任何情况下用黄绿双色线做负荷线。

4.3 接地电阻的测试方法

1、接地电阻测试仪的选用及接线

（1）接地电阻测量仪，常用的有ZC-8型和ZC-29型。常规用的ZC-8型测量仪，主要由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，其全部机构组装在铝合金铸造的携带式表壳内。外形与普通摇表相似故又叫接地摇表。ZC-8型测量仪的附件有：接地探测针两支，导线三条：5m长一条用于接地极，20m长一条用于电位探测针，40m长一条用于电流探测针。

（2）接地电阻测试线路的连接应符合以下要求：

1）沿被测接地极E‘将电位探测针P和电流探测针C依直线彼此相距20m插入地下，电位探测针P应插于接地极E和电流探测针C‘之间，用专用导线将E'， P‘和C联于仪表相应的端钮上，见下图所示。

2）将仪表放置在水平位置上，首先检查检流计的指针是否指于中心线上，如不指于中心线上可用零位调整器将其调至指于中心线上。然后，将“倍率标度”置于最大倍数。慢慢地转动发电机的摇把，同时旋动“测量标度盘”使检流计的指针指于中心线。当检流计的指针接近平衡时加快发电机摇把的摇转速度，使其达到每分钟120转以上，调整“测量标度盘”使指针指于中心线上。如“测量标度盘”的读数小于1时，应将倍率标度置于较小的倍数，再重新调整“测量标度盘” 以便得到正确读数。用“测量标度盘”的读数乘以倍率标度的倍数，即为所测的接地电阻值。

（3）接地电阻值的计算，是用所测的接地电阻值，乘以季节系数见表27-9-13，所得结果即为实测接地电阻值。

2、测量注意事项

（1）两人操作。

（2）被测电阻与辅助接地极三点所成直线不得与金属管道或邻近的架空线平行。

（3）在测量时，被测电极应与电气设备断开。

（4）接地电阻测试仪不允许开路实验。

5 结束语

通过对保护接地作用分析，在站房电改中加装保护接地装置。确保铁路站房用电设施安全使用，以及杜绝触电伤亡事故发生，有着至关重要的作用。

参考文献

[1]民用建筑电气技术与设计 （清华大学出版社）

[2]工程质量问题详解：建筑电气工程 （中国铁道出版社）

[3]建筑电气工程施工质量验收规范 GB50303-2002

[4]工业与民用配电设计手册

[5]建设部“接地与防雷”强制性条文

[6]建筑电气安装工程图集（一）（二）