如何确定地线、接地引线及接地极的正确尺寸
计算地连续导体、接地引线与接地极的尺寸
为接地目的,地连续导体、接地引线和接地极的尺寸取决于系统所用电缆。下文实例将阐明如何为特定装置确定这些尺寸。
工厂接地系统导体尺寸计算(实例解析)
下图为工厂接地装置布局(图 1)。
实例:
求工厂接地系统的地导体、接地引线和接地极的合适尺寸。给定负载(工厂电气设备)详情如下:
1. 电机
- 2 台 50hp、415V 三相感应电机,电缆规格 19/.064
- 1 台 20hp、415V 三相感应电机,电缆规格 7/.064
- 2 台 15hp、415V 三相感应电机,电缆规格 7/.052
- 3 台 10hp、240V 单相感应电机,电缆规格 19/.052
- 12 台 2hp、240V 单相感应电机,电缆规格 7/.036
2. 变压器
安装一台 250kVA、三相 11kV/400V(降压)变压器,中性点需接地。低压侧电缆规格 37/.083。
3. 水位
水位深约 30 英尺。
解答:
确定地连续导体尺寸
工厂完整接地系统布局见图 2。最大故障电流源为变压器,故至少在变压器附近安装一块接地极板,最佳位置见图 2 位置 A。
因水位深 30 英尺,需挖 30 英尺深坑,两块极板可装同一坑(省一坑且降低成本)。为安全,位置 A 附近位置 B 再挖 12 英尺坑装第二极板。确保需要时可注水。
主配电柜附近设连接点 C,第二点 D,第三点 E 位于组合开关熔断器板正下方、电缆桥架上方。
各点通过电缆桥架内导线连接。本例仅涉及电气设备接地,故全厂仅两条单独地连续导体(配电箱、开关熔断器等金属件的地连续导体因复杂未绘出)。
- 延伸阅读:电气布线类型
选定极板和连接点后,参照表 1 确定地连续导体和接地引线尺寸。表 1 给出各电缆规格对应的地连续导体适用尺寸。为简化,将工厂接地方案分三段。
各段说明:
A 段:
按表 1:
- 50hp 电机(19/.064 电缆)地导体 = 4 SWG
- 20hp 电机(7/.064 电缆)地导体 = 10 SWG
- 15hp 电机(7/.052 电缆)地导体 = 12 SWG
- 10hp 电机(19/.052 电缆)地导体 = 6 SWG
本段最大电机 50hp,中心对地连续导体对需承受电机产生的任意故障电流。因每台 50hp 电机位于配电系统远端,故本段各电机地导体均用 4SWG。其他小电机至主对地导体尺寸见表 2.2。
B 段:
按表,本段地导体尺寸:
- 10hp 电机(19/.052)地导体 = 6 SWG
- 2hp 电机(7/.036)地导体 = 14 SWG
配电系统设计使 10hp 电机至连接点 E 的地导体为 6 SWG,2hp 电机为 14 SWG。10hp 侧故障时有安全路径。
C 段:
本段地连续导体尺寸:
- 5hp 电机(7/.052)地导体 = 12 SWG
- 10hp 电机(7/.036)地导体 = 14 SWG
15hp 至连接点 D 地导体 12SWG,各 2hp 电机导体 14SWG。
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确定接地引线尺寸
变压器低压侧电缆 37/.083,故可用 3/0 SWG 铜线(或 3/16×¾ 或 1/8 英寸)铜排。变压器故障时,故障电流经极板 A 或 B 或两者流走,取决于接地电阻。
因此接地引线须能通过故障电流。为此,变压器至 C、C 至 A、C 至 D、D 至 B 全段用 3/0 SWG。因变压器故障电流不流经 E 至 D 导线,其尺寸取 4SWG(等于连接 E 的最大地连续导体)。
确定接地极板与接地极尺寸
两极板均在水位以下,故各主/备极板采用 2ft×2ft×1/8 尺寸最合适。系统测试通电后还需考虑接地电阻。
若接地电阻超 1Ω,可在备用极板并联增设极板,降低总接地电阻。
表 1. 接地导体
地连续导体和接地引线用铜线及铜排尺寸。
表 2.
电机及其他电气装置、设备的地线 SWG 与接地极尺寸。
注:接地安装后进行通电测试,确保一切正常。
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