關于化工廠電氣接地技術的應用探析

鄭高健 王莉

【摘要】化工廠的電氣接地技術一直是化工廠防火防爆的重要措施，所以它在化工廠中得到了非常廣泛的應用，它也是化工廠正常生產的重要保障，因此本文詳細的探討了化工廠車間的電氣接地技術。本文通過對電氣接地技術的概念和分類講述，分析了化工廠電氣接地技術應用，并提出了化工廠電氣接地電阻的計算以及系統還需注意的問題。

【關鍵詞】化工廠 電氣 接地 技術

一、電氣接地技術的概述

1、電氣技術的概述

所謂的接地就是利用金屬作為導體將電氣設備的某一部分與大地進行連接。其中直接與大地接觸的埋入大地的部分稱為接地體。接地體可以分為自然接地體和人工接地體兩類。接地線是將電氣設備和接地體連接的金屬導線。接地裝置的作用是限制接地設備的電位為零電位或者通過引下線將引下的雷電流迅速流散到大地土壤中去。

2、電氣接地的原理研究

化工廠的電氣接地技術一直是化工廠防火防爆的重要措施，所以它在化工廠中得到了非常廣泛的應用，它也是化工廠正常生產的重要保障，因此本文詳細的探討了化工廠車間的電氣接地技術，目的就是最大限度的預防化工生產過程中發生不可預測的事故，做到生產安全有序的進行，保證化工廠廣大員工最基本的人身安全和財產安全。

在化工廠中，電氣接地具有多種的類型，主要包括以下幾個方面。首先是為了安全的因素而進行的保護接地。其次是為了防止發生靜電而進行的靜電接地。第三個方面是電子設備的接地。

接地是一種為方便電流流入大地而提供的低電阻或是低阻抗途徑。它的實際意義就是在線路或者是電氣設備發生某些接地故障的時候為故障電流流回電源提供的一條低電阻或是低阻抗路徑。所以，總的來講，接地就是將電氣系統、電路及設備等與大地進行很好的互相連接，或者是和范圍廣泛且能用來代替大地的具有同等效果的金屬導體連接，以便于傳導電流在大地或具有同等效果的金屬導體之間互相來往。電氣接地技術最主要的作用就是使得輸電線路與變配電設備以及用電設備絕緣不會遭到一定的損壞，全力保證電力系統的正常運行，防止和避免出現人身觸電傷亡的現象，預防發生不確定的火災事故、防止靜電放電產生的一系列危害，防止和避免設備受到雷擊的損壞等等。而接地的作用主要是利用接地極把故障電流或雷電流以最快的速度導入到大地當中，保護人身安全和電氣設備安全的目的。

3、電氣接地的分類和作用

應用電氣接地技術可以使設備的運行工作安全正常，可以很好的保障建筑物和設備以及人的安全。一般來講，接地的種類有以下八種。

3.1系統接地。系統接地又稱為工作接地，這種技術一般多應用于三相交流電力系統，可以最大限度的防止高壓竄入低壓。由于與大地進行連接的是變壓器低壓中性點，所以可以降低低壓接電的觸電危險。

3.2 防雷接地。各類電氣設備和建筑物最常受的自然災害是雷擊。因此現代防雷接地技術通常將接閃器、接閃引下線、接地裝置組成外部防雷裝置，將防雷等電位連接與外部防雷裝置的間隔距離組成的內部防雷裝置與大地可靠連接，以防止雷擊帶來的意外損失。

3.3 保護接地。保護接地是防止接地或導體由于常年失修等原因造成導體本身帶電而產生的接地方式，如一些電氣設備的金屬外殼、金屬支架、接地線的金屬管、電纜外部的金屬保護等。保護接地一般應用于低壓系統中，可以避免這些不帶電金屬外殼、管線等產生對地電壓，從而危及人身安全和電氣設備、建筑等安全，其保護接地電阻應小于4 。

3.4 屏蔽接地。屏蔽接地一般應用于高層建筑豎井內，將其混凝土壁內的鋼筋接地，可以減少垂直管道內受雷電流影響出現的感應電勢。屏蔽接地技術有2個重要的作用：一是通過將線路的濾波器、變壓器的靜電屏蔽層、電纜單位金屬屏蔽等進行的接地，避免電子設備的高頻能力外泄；二是可以通過屏蔽外來電磁波，防止其干擾和侵入降低電子設備的通信質量或造成誤動作。

3.5等電位接地。等電位接地主要應用于高層建筑、醫院的檢查室、治療室、手術室和病房中。在這些地方的金屬部分，如高層建筑的鋼筋網、大型金屬設備，醫院中的病床、手術器械等包含金屬的部分可能存在危險的電位差。等電位接地就是將這種潛在的危險金屬部分與大地連接，避免雷電電流影響，出現電位差對建筑物和人體造成傷害。

3.6 防靜電接地。目前由于靜電造成的電子設備發生故障的事件頻繁發生，為了避免靜電事故，需要采用防靜電接地將含靜電的物體與大地連接。

3.7 重復接地。重復接地是將三相四線制的零線（或中性點）一處或多處通過接地裝置（接地線和接地體）與大地再次進行連接。

3.8電子設備的接地。化工廠中的電子設備的接地主要是為了保證和提高電子設備工作的準確性，以便于化工廠更好的進行工作運行。化工廠內的高頻電壓本身并不會對人體產生危害，而且即使化工廠內的電子設備的外殼沒有進行接地，而與大地保持絕緣狀態的時候，電子設備的外殼與大地形成電容，伴隨著頻率不斷的增高，而形成的電容電抗值將會相對的減少，當頻率的數值到達一定的程度時，就相當于是在進行接地。

二、對于化工廠電氣接地技術應用的探討

1、化工廠接地的因素

化工廠內存有很多易燃液體、氣體的設備、儲氣罐、干燥器、過濾器等等加工存儲物品和設備，很容易引起危險事故，一旦發生爆炸和火災事故，將會使化工廠內的電子設備和人身安全受到嚴重的影響和危害，必須要采取相對嚴格的對應接地措施，以控制事故的發生及危害，避免造成化工廠的生產損失及人身危害。化工廠內的所有易燃性的液體、氣體的設備、干燥器、儲氣罐、過濾器等都一定要進行可靠的接地保護措施。化工廠內的所有可能會產生靜電的例如空氣壓縮機、通風裝置、空氣管道，特別是局部排風的空氣管道等等部位，都一定都要連接成一個連續的電氣通路，并進行相對應的可靠性接地保護。

2、化工廠防直擊雷技術措施

一般情況下的化工廠內的車間、倉庫都是單層框架結構的金屬屋面廠房，較為適宜選用接閃帶沿屋檐敷設，還應在廠房的各檐角安裝上接閃桿以防止和避免雷擊引發事故。因為化工廠車間、倉庫內有許多易燃物品，因而金屬屋面的厚度不能小于4mm，且不可以有絕緣被覆層。在屋面接閃器的保護范圍之外的非金屬物體要根據相應的實際情況裝設上接閃器，還要與屋面接閃裝置進行良好的互相連接。每根引下線的沖擊接地電阻都一定要小于等于10Ω，防直擊雷接地適合與防雷電感應接地及化工廠電氣設備接地共用接地裝置。

3、化工廠防靜電接地措施

靜電在化工廠內的生產過程中具有多種多樣的危害。靜電現象會導致生產系統、設備、工藝過程、產品等發生故障，靜電產生的高電壓會引起人身觸電，靜電嚴重時可能會引起放電火花，甚至會引發火災甚至造成爆炸事故。對所有會產生靜電的設備都應進行可靠接地，化工廠內的防靜電接地措施為：進行靜電接地，固定設備與接地線或連接線采用螺栓連接以固定設備外殼；當設備較大時，其接地點至少應是兩處，接地點應沿設備外圍均勻布置；皮帶傳動的機組及其防護罩，都要進行接地；儲藏、生產化工產品的房間及場所應設置防靜電端子板，所有設備的外殼及防靜電地板均應與其連接；應在干燥季節的儲藏、生產化工產品的房間設置加濕裝置，以保證場所的空氣濕潤。應根據需要進行靜電接地的物體類型而采取不同的靜電接地方式，可以采用金屬導體直接進行靜電接地，人體和移動式設備需要采用非金屬導電材料或靜電材料以及防靜電制品進行間接靜電接地；靜電非導體除應間接靜電接地外，尚應配合其它的防靜電措施。

防爆靜電接地報警器主要作為靜電接地監測保護，主要用于石油化工、有機化工、加油站、油庫付貨臺、鐵路油槽車及液化氣裝卸站等易燃易爆場所。防爆靜電接地報警器可以將化工廠易燃易爆化工原料及產品儲罐或付油作業過程中產生的靜電導入大地，連續自動監測，確保生產和作業的安全。

三、接地電阻的計算及降低接地電阻的方法研究

1、接地電阻的計算

由于工業企業生產中絕大部分是工頻交流電，當大地中為工頻電流流散時，在計算接地體附近的電流時，由于感應電勢引起的電壓降與電阻壓降比較起來，可以忽略不計，故接地阻抗可視為以純電阻，工頻電流的接地計算可以用直流的接地計算來代替。根據靜電比擬法，直流電場的接地計算可以通過相應條件下靜電場的電容計算來得到。

由高斯定理，穿過任一閉合表面的電位移矢量等于包圍在此表面所包圍的空間內的電荷，即：

又，歐姆定律的微分形式為：

由電阻和電容的定義知：

由1至4式可得：

當地電阻各向同性時，5式可簡化為：

可見，接地體的接地電阻和它的電容成反比和土壤的電阻率、介電系數成正比。ρ和ε決定于接地極附近土壤的電學性質。這種傳導電流和位移電流在地中分布的相似性，可以使接地電阻的計算大大簡化。

2、降低接地電阻的方法

在裝設保護性接地是，通暢我們希望接地電阻值越小越好。由6式可得出一個極為重要的概念：增大接地網的面積主要是增大接地體的電容量。利用電容的概念，還可以方便地說增加接地網的埋藏深度，對減少接地電阻的作用不大。我們知道，電容器可儲存電場能量，它所儲存的能量，并不在極板上，而是儲存在整個電介質中，即整個電場中。電介質的能量密度，即與介電系數有關，又和電場的分布有關。因此，比起接地網面積小的多的有限深度，并不能使接地電阻增大多少，故對接地電阻減小的作用也不大。

在實際工作中，接地極往往不是孤立的。電流通過接地體向大地流散時，還會受到其他接地體散流的影響，這種通常稱為電流的屏蔽作用，可以用接地體之間的餓互電阻來表示。一個接地體散流時，若有另一個此時不散流的接地體，處在前者的電流場中，則后者具有某一電位，此電位與前一接地體的電流之比值，稱為二接地體的互電阻。不難想象，接地電阻中，還應包括接地體與大地之間的接觸電阻。

降低接地電阻的方法主要有：1.降低地電阻，即增加接地極（網）的面積、深度和土壤的電導率（如在接地體周圍小范圍內使用降阻劑等）從而降低土壤的電阻率ρ使接地電阻大大減小。2.盡可能使接地線截面增大長度縮短從而降低接地線電阻。3.增大各連接處的接觸面積且連接要緊密、牢靠以降低接觸電阻。

四、化工廠電氣接地系統還需注意的問題

目前，石化企業大量使用電力電纜，導致系統電容電流較大。若采用中性點不接地系統，則單相接地為非金屬性時，流經故障點的容性電流會形成不穩定的電弧，產生弧光接地過電壓，一般弧光接地過電壓約為3.5倍的相電壓。石化企業由于易燃易爆和可靠供電要求高，因此不應采用中性點不接地系統。中性點經消弧線圈接地可降低單相接地時故障點的殘流，有利于接地電弧的熄滅，能避免長時間的諧波分量無法抵消，因而不能完全限制弧光的產生。大型石化企業若采用很長的電力電纜，則計算出的消弧線圈容量很大，在選型上有難度。考慮到消弧線圈接地系統仍存在弧光接地的可能，而接地選線不理想也會對供電連續性有一定影響，因此不推薦石化企業采用中性點經消弧線圈接地方式。

結束語：

通過以上對于化工廠電氣接地技術應用的探討我們可以發現，電氣接地措施包含的原理和因素是多種多樣的。因此，作為化工電氣行業一員的我們，一定要努力學習好專業知識，只有這樣，才能在實際的工作當中，將理論和實際相結合，預防化工廠的電氣事故的發生，消除電氣安全事故的隱患，防患于未然。只有這樣，才能最大限度的保證車間的正常運轉，保證員工工作環境的安全。

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