关于化工厂电气接地技术的应用探析

郑高健 王莉

【摘要】化工厂的电气接地技术一直是化工厂防火防爆的重要措施，所以它在化工厂中得到了非常广泛的应用，它也是化工厂正常生产的重要保障，因此本文详细的探讨了化工厂车间的电气接地技术。本文通过对电气接地技术的概念和分类讲述，分析了化工厂电气接地技术应用，并提出了化工厂电气接地电阻的计算以及系统还需注意的问题。

【关键词】化工厂 电气 接地 技术

一、电气接地技术的概述

1、电气技术的概述

所谓的接地就是利用金属作为导体将电气设备的某一部分与大地进行连接。其中直接与大地接触的埋入大地的部分称为接地体。接地体可以分为自然接地体和人工接地体两类。接地线是将电气设备和接地体连接的金属导线。接地装置的作用是限制接地设备的电位为零电位或者通过引下线将引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去。

2、电气接地的原理研究

化工厂的电气接地技术一直是化工厂防火防爆的重要措施，所以它在化工厂中得到了非常广泛的应用，它也是化工厂正常生产的重要保障，因此本文详细的探讨了化工厂车间的电气接地技术，目的就是最大限度的预防化工生产过程中发生不可預测的事故，做到生产安全有序的进行，保证化工厂广大员工最基本的人身安全和财产安全。

在化工厂中，电气接地具有多种的类型，主要包括以下几个方面。首先是为了安全的因素而进行的保护接地。其次是为了防止发生静电而进行的静电接地。第三个方面是电子设备的接地。

接地是一种为方便电流流入大地而提供的低电阻或是低阻抗途径。它的实际意义就是在线路或者是电气设备发生某些接地故障的时候为故障电流流回电源提供的一条低电阻或是低阻抗路径。所以，总的来讲，接地就是将电气系统、电路及设备等与大地进行很好的互相连接，或者是和范围广泛且能用来代替大地的具有同等效果的金属导体连接，以便于传导电流在大地或具有同等效果的金属导体之间互相来往。电气接地技术最主要的作用就是使得输电线路与变配电设备以及用电设备绝缘不会遭到一定的损坏，全力保证电力系统的正常运行，防止和避免出现人身触电伤亡的现象，预防发生不确定的火灾事故、防止静电放电产生的一系列危害，防止和避免设备受到雷击的损坏等等。而接地的作用主要是利用接地极把故障电流或雷电流以最快的速度导入到大地当中，保护人身安全和电气设备安全的目的。

3、电气接地的分类和作用

应用电气接地技术可以使设备的运行工作安全正常，可以很好的保障建筑物和设备以及人的安全。一般来讲，接地的种类有以下八种。

3.1系统接地。系统接地又称为工作接地，这种技术一般多应用于三相交流电力系统，可以最大限度的防止高压窜入低压。由于与大地进行连接的是变压器低压中性点，所以可以降低低压接电的触电危险。

3.2 防雷接地。各类电气设备和建筑物最常受的自然灾害是雷击。因此现代防雷接地技术通常将接闪器、接闪引下线、接地装置组成外部防雷装置，将防雷等电位连接与外部防雷装置的间隔距离组成的内部防雷装置与大地可靠连接，以防止雷击带来的意外损失。

3.3 保护接地。保护接地是防止接地或导体由于常年失修等原因造成导体本身带电而产生的接地方式，如一些电气设备的金属外壳、金属支架、接地线的金属管、电缆外部的金属保护等。保护接地一般应用于低压系统中，可以避免这些不带电金属外壳、管线等产生对地电压，从而危及人身安全和电气设备、建筑等安全，其保护接地电阻应小于4 。

3.4 屏蔽接地。屏蔽接地一般应用于高层建筑竖井内，将其混凝土壁内的钢筋接地，可以减少垂直管道内受雷电流影响出现的感应电势。屏蔽接地技术有2个重要的作用：一是通过将线路的滤波器、变压器的静电屏蔽层、电缆单位金属屏蔽等进行的接地，避免电子设备的高频能力外泄；二是可以通过屏蔽外来电磁波，防止其干扰和侵入降低电子设备的通信质量或造成误动作。

3.5等电位接地。等电位接地主要应用于高层建筑、医院的检查室、治疗室、手术室和病房中。在这些地方的金属部分，如高层建筑的钢筋网、大型金属设备，医院中的病床、手术器械等包含金属的部分可能存在危险的电位差。等电位接地就是将这种潜在的危险金属部分与大地连接，避免雷电电流影响，出现电位差对建筑物和人体造成伤害。

3.6 防静电接地。目前由于静电造成的电子设备发生故障的事件频繁发生，为了避免静电事故，需要采用防静电接地将含静电的物体与大地连接。

3.7 重复接地。重复接地是将三相四线制的零线（或中性点）一处或多处通过接地装置（接地线和接地体）与大地再次进行连接。

3.8电子设备的接地。化工厂中的电子设备的接地主要是为了保证和提高电子设备工作的准确性，以便于化工厂更好的进行工作运行。化工厂内的高频电压本身并不会对人体产生危害，而且即使化工厂内的电子设备的外壳没有进行接地，而与大地保持绝缘状态的时候，电子设备的外壳与大地形成电容，伴随着频率不断的增高，而形成的电容电抗值将会相对的减少，当频率的数值到达一定的程度时，就相当于是在进行接地。

二、对于化工厂电气接地技术应用的探讨

1、化工厂接地的因素

化工厂内存有很多易燃液体、气体的设备、储气罐、干燥器、过滤器等等加工存储物品和设备，很容易引起危险事故，一旦发生爆炸和火灾事故，将会使化工厂内的电子设备和人身安全受到严重的影响和危害，必须要采取相对严格的对应接地措施，以控制事故的发生及危害，避免造成化工厂的生产损失及人身危害。化工厂内的所有易燃性的液体、气体的设备、干燥器、储气罐、过滤器等都一定要进行可靠的接地保护措施。化工厂内的所有可能会产生静电的例如空气压缩机、通风装置、空气管道，特别是局部排风的空气管道等等部位，都一定都要连接成一个连续的电气通路，并进行相对应的可靠性接地保护。

2、化工厂防直击雷技术措施

一般情况下的化工厂内的车间、仓库都是单层框架结构的金属屋面厂房，较为适宜选用接闪带沿屋檐敷设，还应在厂房的各檐角安装上接闪杆以防止和避免雷击引发事故。因为化工厂车间、仓库内有许多易燃物品，因而金属屋面的厚度不能小于4mm，且不可以有绝缘被覆层。在屋面接闪器的保护范围之外的非金属物体要根据相应的实际情况装设上接闪器，还要与屋面接闪装置进行良好的互相连接。每根引下线的冲击接地电阻都一定要小于等于10Ω，防直击雷接地适合与防雷电感应接地及化工厂电气设备接地共用接地装置。

3、化工厂防静电接地措施

静电在化工厂内的生产过程中具有多种多样的危害。静电现象会导致生产系统、设备、工艺过程、产品等发生故障，静电产生的高电压会引起人身触电，静电严重时可能会引起放电火花，甚至会引发火灾甚至造成爆炸事故。对所有会产生静电的设备都应进行可靠接地，化工厂内的防静电接地措施为：进行静电接地，固定设备与接地线或连接线采用螺栓连接以固定设备外壳；当设备较大时，其接地点至少应是两处，接地点应沿设备外围均匀布置；皮带传动的机组及其防护罩，都要进行接地；储藏、生产化工产品的房间及场所应设置防静电端子板，所有设备的外壳及防静电地板均应与其连接；应在干燥季节的储藏、生产化工产品的房间设置加湿装置，以保证场所的空气湿润。应根据需要进行静电接地的物体类型而采取不同的静电接地方式，可以采用金属导体直接进行静电接地，人体和移动式设备需要采用非金属导电材料或静电材料以及防静电制品进行间接静电接地；静电非导体除应间接静电接地外，尚应配合其它的防静电措施。

防爆静电接地报警器主要作为静电接地监测保护，主要用于石油化工、有机化工、加油站、油库付货台、铁路油槽车及液化气装卸站等易燃易爆场所。防爆静电接地报警器可以将化工厂易燃易爆化工原料及产品储罐或付油作业过程中产生的静电导入大地，连续自动监测，确保生产和作业的安全。

三、接地电阻的计算及降低接地电阻的方法研究

1、接地电阻的计算

由于工业企业生产中绝大部分是工频交流电，当大地中为工频电流流散时，在计算接地体附近的电流时，由于感应电势引起的电压降与电阻压降比较起来，可以忽略不计，故接地阻抗可视为以纯电阻，工频电流的接地计算可以用直流的接地计算来代替。根据静电比拟法，直流电场的接地计算可以通过相应条件下静电场的电容计算来得到。

由高斯定理，穿过任一闭合表面的电位移矢量等于包围在此表面所包围的空间内的电荷，即：

又，欧姆定律的微分形式为：

由电阻和电容的定义知：

由1至4式可得：

当地电阻各向同性时，5式可简化为：

可见，接地体的接地电阻和它的电容成反比和土壤的电阻率、介电系数成正比。ρ和ε决定于接地极附近土壤的电学性质。这种传导电流和位移电流在地中分布的相似性，可以使接地电阻的计算大大简化。

2、降低接地电阻的方法

在装设保护性接地是，通畅我们希望接地电阻值越小越好。由6式可得出一个极为重要的概念：增大接地网的面积主要是增大接地体的电容量。利用电容的概念，还可以方便地说增加接地网的埋藏深度，对减少接地电阻的作用不大。我们知道，电容器可储存电场能量，它所储存的能量，并不在极板上，而是储存在整个电介质中，即整个电场中。电介质的能量密度，即与介电系数有关，又和电场的分布有关。因此，比起接地网面积小的多的有限深度，并不能使接地电阻增大多少，故对接地电阻减小的作用也不大。

在实际工作中，接地极往往不是孤立的。电流通过接地体向大地流散时，还会受到其他接地体散流的影响，这种通常称为电流的屏蔽作用，可以用接地体之间的饿互电阻来表示。一个接地体散流时，若有另一个此时不散流的接地体，处在前者的电流场中，则后者具有某一电位，此电位与前一接地体的电流之比值，称为二接地体的互电阻。不难想象，接地电阻中，还应包括接地体与大地之间的接触电阻。

降低接地电阻的方法主要有：1.降低地电阻，即增加接地极（网）的面积、深度和土壤的电导率（如在接地体周围小范围内使用降阻剂等）从而降低土壤的电阻率ρ使接地电阻大大减小。2.尽可能使接地线截面增大长度缩短从而降低接地线电阻。3.增大各连接处的接触面积且连接要紧密、牢靠以降低接触电阻。

四、化工厂电气接地系统还需注意的问题

目前，石化企业大量使用电力电缆，导致系统电容电流较大。若采用中性点不接地系统，则单相接地为非金属性时，流经故障点的容性电流会形成不稳定的电弧，产生弧光接地过电压，一般弧光接地过电压约为3.5倍的相电压。石化企业由于易燃易爆和可靠供电要求高，因此不应采用中性点不接地系统。中性点经消弧线圈接地可降低单相接地时故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，能避免长时间的谐波分量无法抵消，因而不能完全限制弧光的产生。大型石化企业若采用很长的电力电缆，则计算出的消弧线圈容量很大，在选型上有难度。考虑到消弧线圈接地系统仍存在弧光接地的可能，而接地選线不理想也会对供电连续性有一定影响，因此不推荐石化企业采用中性点经消弧线圈接地方式。

结束语：

通过以上对于化工厂电气接地技术应用的探讨我们可以发现，电气接地措施包含的原理和因素是多种多样的。因此，作为化工电气行业一员的我们，一定要努力学习好专业知识，只有这样，才能在实际的工作当中，将理论和实际相结合，预防化工厂的电气事故的发生，消除电气安全事故的隐患，防患于未然。只有这样，才能最大限度的保证车间的正常运转，保证员工工作环境的安全。

参考文献：

[1]吴春良 机电工程技术[J] 机电工程技术 2010（39）

[2]王绥龙 化工厂电气接地技术应用[J] 科技资讯 2012（20）

[3]张波涛 杨光 对于化工厂电气接地技术应用的探讨[J] 中国化工贸易 2013（4）