浅谈电气产品保护接地装置的可靠性要求

浅谈电气产品保护接地装置的可靠性要求

杨丽

国家管网集团东部储运有限公司潍坊输油处 山东 潍坊 261021

摘要：I类器具是电击防护不仅依靠基本绝缘而且包括一个附加安全防护措施的器具，其防护措施是将易触及的导电部件连接到设施固定布线中的接地保护导体上，以使得万一基本绝缘失效，易触及的导电部件不会带电。因此保护接地装置是电气产品最后的“生命线”，确保保护接地的可靠性直接关系到产品的电气安全特性。现实生活中也经常出现因接地问题导致电气产品电击事故的发生，造成了人身安全和财产的损失。保护接地装置往往也是政府部门各级监督抽查中必做的一个检验项目。以三相异步电动机国家监督抽查为例，2017年抽查中接地项目不合格占了全部不合格批次的63.6%，2018年抽查中接地项目不合格占了全部不合格批次的50%。由此可见，接地项目因与产品性能不相关，未引起生产企业的充分重视，造成不合格率高，存在电气安全隐患。本文尝试结合各种电气产品标准技术要求以及典型的接地项目不合格现象，从以下几方面探讨研究电气产品保护接地的可靠性要求

关键词：电气产品；保护接地装置；可靠性

引言

近年来，我国电气行业逐步朝着自动化、智能化的方向迈进，电气自动化系统逐步在生产生活领域得到了广泛的应用。为保障电气自动化系统的可靠运行，相关人员需做好电气接地保护设计，最大程度上实现雷电威胁控制，发挥电气自动化系统的功能与性能优势。

1 IT系统中保护接地的作用原理

当电气设备带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，电气设备金属外壳或构架就会带电，其电位与电气设备带电部分电位相同。因为电气设备带电部分与大地形成电容器的关系，电气设备金属外壳或构架对地就存在相电压，而人站在地上触碰电气设备已带电的金属外壳或构架就必然会发生触电事故。当电气设备金属外壳或构架采取接地保护措施后，碰壳电流将同时由接地装置和人体两个导体流向大地。因为人体电阻比接地装置电阻大的多，根据欧姆定律公式I=U/R，所以流经人体的电流就很小，绝大部分电流从接地装置流向大地，从而可以避免或减轻触电对人体造成的伤害。

2电气接地的作用

避免电击，在电气系统的运行过程中，雷击会对系统的稳定性产生直接的影响，且雷击对电气系统的危害性很大。在当前的建筑工程项目中，由于建筑多为高层建筑，各类建筑工程的建设密度逐步增大、高度逐步增加，在此情况下雷击将是电气系统面临的主要威胁。此外，电气系统中包含了各种电气设备，这些设备中存在导电体，如果出现雷击情况，将会造成设备的损坏。而电气接地是一种保护技术，不仅能够维持电气设备的稳定运行，还能够提高电气系统的可靠性，使得电气系统在运行过程中，即使受到雷击威胁，也依旧能够保持在最佳的运行状态。电气接地使得电气系统中吸引的电流能够经由专有的接地电路传输到地表，形成更为安全的回路系统，避免雷击对电气系统产生影响。

3电气自动化系统中的电气接地与保护技术

3.1接地端子的夹紧装置应充分牢固，以防止意外松动

首先，接地装置在结构上要求接地端子的连接方式无论采用哪种方式，都必须非常可靠：接地端子固定导线的夹紧装置应充分牢固，能够防止意外松动，既能很好地夹紧接地导线又不会损害接地导线。接地端子应当是金属面之间的可靠接触，并且这种接触应该有适当的压力传递。如果使用铆钉作为连接端子，应当注意铆钉是直接固定在金属上，接触的面积足以通过故障电流，铆钉在正常使用中不会转动，或者转动不会影响接地的可靠性。通常采用弹簧垫片或者菊花形垫圈可以认为满足接地可靠性要求。常见的不合格现象有接地端子上只有平垫片而没有弹簧垫片等防松措施。

3.2直接接地

近年来，随着技术的进步，电气自动化的发展步伐加快，一些智能化技术与设备的应用使得智能化将成为电气行业发展的主要趋势。在一些电气系统中，通信设备与自动化设备的同时存在使得电气系统需要具有较高的接地保护设计。在整个电气自动化系统的运行与使用过程中，相关人员尤其要加强对自动化电子设备运行状态的监测，保障这些设备能够具有较高的可靠性。电气自动化系统中的接地保护设计时，设计人员需结合不同的能量需求，对电子设备中的相关数据实施精准分析与转换。必要情况下可以适当放大模拟信号与逻辑信号，将微电流与微电位作为基础平台，根据所掌握的各种数据信息与信号等，来为输入输出信息、逻辑动作的控制提供可靠的依据。在一些电气系统的接地保护设计上，也可以通过直接接地来实现接地保护，尽量将大截面绝缘状态的铜芯作为接地引线，并在接地连接过程中，将电子设备的两端分别实现直接接地与电位连接处理，使电子设备的电源、基准电位能够维持在相对稳定的状态下。

3.3接地端子不应用兼做他用，不应用来提供不同部件之间的接地连续性

保护接地端子除作保护接地外，不应兼作他用。接地端子除了用于固定接地导线外，不应当用于其他机械固定的目的，不应用来固定其他的内部元器件。例如，在电动机产品的接线盒内，接地端子兼做固定接线盒盖的螺钉是不可取的。为了确保保护接地的可靠性，必须确保保护接地的连续性，在其保护作用的接地回路中不可以有开关、保险丝、绕组等元件。对于接地端子的数量标准中也有明确的要求，例如旋转电机产品，明确要求接地端子应置于接线端子附近，如有接线盒时，则应置于接线盒内；对额定超出100kW的电机，应在机座上另装一个接地端子。

3.4防雷接地

智能化设备在电气系统中的应用使得要维持电气系统的可靠运行，就必须做好防雷接地设计。由于设备的特殊性，必须使电气系统具有较高的抗干扰、防雷击能力。比如电子监控设备、报警系统等，都需要进行防雷接地设计。当前，在电气自动化技术的快速发展过程中，要发挥智能化设备的优势，相关设计人员需结合电气系统的具体情况，做好防雷接地设计，安装防雷接地系统，使电气自动化系统的防雷接地设计能够符合系统安全性的要求。在防雷设计安装时，可以利用针带组合来对接闪器实施必要的处理，将屋面金属设备与网格连接，最大程度上降低雷电威胁。在电气系统的外部防雷处理上，需对建筑物外墙面、楼层钢筋等各种金属设备实施接地处理。

结束语

保护接地项目作为I类电气产品的极重要质量项目，在历年的监督抽查中该项目也是不合格率较高的项目，说明部分生产企业对接地装置的不够重视，疏忽了I类电气产品的风险管控。当然，如本文所述，由于部分产品标准条款中接地要求只考核了电气产品接地端子到接地金属部件之间的接地电阻，电源线的电阻不包含在此测量之中；而如果电气产品自带的电源软线中接地导线采用了极细的导体，导致接地回路电阻很大，则会使得产品存在着很大的安全隐患。因此建议部分标准修订时能够明确电源软线中的接地导线截面积或者接地连续性电阻的考核要求，保障I类电气产品的保护接地可靠性要求。

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