等电位接地网

变电站等电位接地网的搭建和应用提要：本文对等电位接地网这一新概念，从术语定义区别于有电位差的接地网的概念注释入手，到等电位接地网的搭建实施，以及有关实际应用中仍采用不相适宜的做法存在的问题做了切合实际的介绍，并与传统的分功能单点接地方式进行了对比，说明了两者之间在适用对象、实施方法、作用原理及具体操做法上的不同。

另外，还根据本人在现场实施改进取得的实际效果也做了简要介绍，以加深对等电位接地网的认识和理解。

关键词：等电位接地网搭接地接地极0．前言电网保护及自动化控制系统已基本上实现了由工频模拟量测量装置向数字化微机型设备转化，而用于该设备的抗干扰措施并没有伴随着设备的转型而作相应的改进；原适用于工频测量装置的抗干扰措施，已不适应于今天对高频信号敏感的数字式微机装置抗干扰的需要。

因而，由电磁干扰导致的设备损坏和装置不正确动作问题，在人们认识或不认识中存在，并影响着电网的安全可靠的运行。

对此，国家电网公司调度通信中心依照国家电网公司颁发的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（试行）文件精神，于2005 年末颁发了“继电保护专业重点实施要求” （以下简称《重点要求》）。

其第6 章：“二次回路抗干扰”中提出，要求在变电站搭建有别于原有的地下隐蔽接地设施的等电位接地网，构成一个适应于微电子设备抗干扰需要的基础设施。

然而，在人们的传统观念中，在有地电流注入接地网时会产生地电位差，为避免地电位差产生干扰，习惯于将安全地、工作地及零电位参考地分别汇集，然后经引线至一点接地的星形接地方式。

由于受这种旧有接地观念的支配，对等电位接地网这一电磁兼容新技术缺乏理解和认识，即使国家电网公司提出了敷设等电位接地网的要求，也难以做到正确实施。

在近期的某个变电站建设工程中，出现不同厂家的屏柜采用不同的接地方式，有的柜体与接地铜排直接连通；有的接地铜排与柜体用绝缘子隔离，即将屏柜接地（安全地）与电路接地（工作地）分开接地，此做法不符合搭建等电位接地网的要求。

遗憾的是，该站不是将接地铜排的绝缘子拆除，搭建等电位接地网，而是将所有屏柜的接地铜排与柜体用绝缘子隔离。

此做法背离了等电位接地网的原则。

由此可见，要想在设计、施工和运行维护中贯彻落实和正确实施《重点要求》中提出的搭建等电位接地网的要求，首先要对等电位接地网这一新的接地技术有一个正确地理解和认识，了解等电位接地网与单点接地方式的区别，才能正确实施对单点接地方式的改进和搭建新的等电位接地网。

本人通过学习《发电厂和变电站电磁兼容导则》，对《重点要求》有了一定的领悟和理解，希望同有兴趣者共同探讨，并希望能得到专家的帮助和指正，为推动正确实施国家电网公司提出的《重点要求》尽一分努力。

1．有关接地新技术的定义接地新技术以降低高频信号下的接地阻抗为主要手段之一，达到降缓干扰的目的。

从降低接地线的阻抗，到搭建等电位接地网都是要围绕着这个主题考虑。

这是以前以考虑低频干扰为主的接地方式截然不同的两种技术理念。

低频信号遵循电路接线原理，按指定的路径流通，主要考虑降低接线电阻；高频信号对电容是短路，对电感随频率的升高而升高。

在电路中隐含有电容和电感，它们为高频信号的流通提供了不可见的通路。

如果不提供一个应有的低阻抗接地通路，高频信号将另劈捷径，构成干扰。

为抗干扰须为装备提供低阻抗接地，首先要了解与此有关的诸因素。

1．1 接地阻抗对于电磁兼容分析与抗扰措施中，注重于高频信号所产生的影响。

在此氛围下所考虑的接地阻抗是以交流阻抗为主，即接地线的交流自阻抗和信号回路的阻抗。

1．1。

1 接地线的自阻抗任何导体都有内电感（有别于电流回路的外电感，其是导体所围面积的函数）和电阻。

因此，导线的阻抗有两部分组成，即电阻部分和内电感产生的感抗部分。

电阻成分对于交流电流（尤其是高频），由于集肤效应，导致电流的有效截面积减小，电阻增加。

交流电阻与直流电组的关系如下：R AC =0.076 rf 1/2 R DC式中r —导线的半径（cm）；f —流过导线电流的频率（Hz）；Rx—导线的直流电阻（？）;导体截面的r 越大，导体的表面积就越大，交流电阻就越小。

对于任何形状导体截面的等效半径：r=截面周长12 n电感成分导线的内电感主要与长度有关，而与导体截面的直径关系并不密切。

所以在实际工程中，尽量减短接地引线的长度才是降低接地阻抗的有效手段。

还有由多根导体并联，比用一根等截面的导体对降低阻抗有利。

此外，片状导体（宽度至少是厚度的10倍）的电感要小于圆形导体的电感，电抗较之要小；片状导体的周长大于圆形导体的截面周长，即表面积较之要大，高频时的电阻更小。

因此片状导体，尤其是丝编制带更加适合高频电流。

这就是为什么在工程中用编制扁铜丝带作接地体的搭接连接件要比用圆铜线好的道理。

1．1.2电流回路的阻抗导线电阻和回路电感形成的感抗，共同构成回路阻抗。

当频率很高时，回路的阻抗主要由电感决定。

回路的电感不同于导体的内电感，其与电流回路所包围的磁通量有密切关系。

回路的电感=©/1 （①回路为包围的磁通量，I为回路电流）。

显然，回路的面积越大，所围的磁通量越大, 电感量越大，回路阻抗也就越大。

在新的接地技术要求中，提出将所用不带电的金属导体实施地阻抗搭接，组成三维地面等电位接地网络，就是要大接地环路变成小面积的环路，达到减小接地电流环路的回路阻抗，为共模骚扰电流以最近的通路返回到源头。

避免通过其他路径产生干扰。

1．2 等电位接地网与接地极在此以前，接地网就仅指埋于地表下面的隐蔽接地设施。

现在提出了“等电位接地网”这一新的接地设施，它与接地极（原接地网）有何关系，有必要给一个清晰界定：等电位接地网是裸露于地面上的不带电导体构成的网络；接地极是掩埋于地下、与土壤紧密接触的一组接地导体。

1．2.1 等电位接地网等电位接地网是一个新概念名词，与之相对映的另一新名词是“搭接地”。

等电位接地网是相对于我们所熟知的有电位差的接地网（极）提出来的。

这种提法的好处就是能给人一个非常明确地印象：等电位接地网对工频电流不起散流作用，各点电位视为相同。

其与传统的地下隐蔽接地网（实为接地极）主要靠纵向接地桩通过土壤散流作用有本质不同。

该定义比较抽象，不便于理解，所以从实际结构形式上又给出了一个形象的定义，即“搭接地”（“绑接地”）。

搭接（bonding ）：把装备、系统或设施外露（不带电）的导电部分之间采用低阻抗连接在一起的动作，通过搭接方式建立的接地网上的各节点（电气上紧密地连通）处于等电位。

如将金属管道、金属柜体、底座槽钢、建筑钢筋、电缆支架和托盘、电缆屏蔽体、金属构架、设备金属外壳、接地铜排及平行接地导体等所有可接地的导电体用低阻抗材料纵横交错的连接在一起，形成三维接地网络，各点处于等电位的立体接地系统，这是EMC勺需要。

1．2.2 接地极从接地极的定义上讲，接地极是和大地土壤紧密接触，以提供与大地间实现电的连接的一个或一组导电体，起向大地散流的作用。

对照我们早已熟知的“接地网”的作用来看，它正是这样一组导体，将地电流通过导体周围的土壤消散到大地中。

为了降低跨步电压，要求接地导体与土壤之间的接触电阻要小，这主要是靠纵向接地桩起作用。

不同的是接地导体布置面积及密度的差别在于消散的电流是雷电流、工频点流、还是直流不同而已。

为便于区分，称传统的变电站“接地网”为“接地极”更为合理。

1．2．3 等电位接地网与接地极的关系等电位接地网与接地极两者的不同之处在于：从布置上讲，等电位接地网在地表面，不与土壤接触；接地极在地表0.5m 以下，与土壤紧密接触，对土壤接触电阻有要求。

从作用上讲，等电位接地网是靠水平导体的纵横连接成地面屏蔽网，用于缓解的二次回路及设备的电磁干扰；接地极主要是靠深埋地下的纵向接地桩通过土壤消散电流于大地中。

两者的联系和相互作用在于：等电位接地网与接地极之间不是必须连通，但为了安全，通常是接到邻近的接地装置上。

接地极的水平导体有助于等电位接地网的抗干扰作用；等电位接地网不与土壤接触，无助于接地极的消散电流。

1.3 等电位接地网与单点接地方式的对比以低阻抗搭接方式建立的等电位接地网为主要特征的新屏蔽接地技术，适用于对高频信号敏感的微电子装置抗电磁干扰；分功能（安全地、工作地、参考电位）星形单点接地方式，其适用于低频模拟量测量装置防工频干扰，两者在结构和电气性能上都有较大不同。

其主要根源是高频信号由于受线路电感的影响，并不一定按人们指定的接地路径入地，而通过不明确的耦合电容提供的近路，也许是不容许通过的路经入地，从而对所经过的电路构成干扰。

无接地引线或短接地引线形成的低阻抗接地，让干扰电流以最短的路径入地，而不串到不应该去的电路中产生干扰是需要的。

从下面的对照比较可看出各自的特点及差别，说明等电位接地网更适合上述要求。

表一：接地网的结构比较表二：接地网的电气特性比较2. 等电位接地网的搭建等电位接地网是将地面上的所有不带电的导体采用低阻抗搭接而成的接地组合，其中一项主要工作是在电缆沟内敷设与电缆平行的接地导体，将分置于不同地方的电气设备的金属外壳实现低阻抗连接，构成等电位接地网，为电缆屏蔽层的两端接地提供了可靠的安全保证。

高压设备■—线二保护小室1底座槽钢1柜底座«Q Q槽钢端子箱1n1金属构架J i」r fl ■ c fl X \电缆桥架电缆沟铜排控制室保护屏柜LF接线盒图1等电位接地网示意图室内接地铜排接地金属支架图2接地极（主接地网）示意图2. 1 室内设施的搭接无论是保护小室内的保护控制装置屏柜、通信室设施机架，还是装设有保护装置的10kV 高压开关柜，它们都是等电位接地网中的一部分，需用铜导体做良好的搭接成一个三维接地网。

2．1．1 屏柜间的搭接屏柜在安装固定时，要与底座槽钢焊牢，通过槽钢把所有屏柜连接在一起。

为可靠起见，仅靠钢结构金属件是不够的，在屏柜底部装设截面不小于50mm2的接地铜排，并与柜体要保持良好接触，决不能用绝缘子隔离；各屏柜的接地铜排之间要用4~16mm2的接地铜丝编制带彼此相连；两端部的接地铜排要连接到室内墙壁周边的接地铜排上，构成接地环路，不可出现开环的断点；室内的接地铜排环路要不少于两点与室外（如电缆夹层）的等电位接地网相连，连接点应选择环路中距离最长的两点，或等距离选择多接地点；电缆桥架的结合部要用扁铜导体连接，使之成为一种良好的接地环路。

注意等电位接地网的外部连接不能与建筑物的避雷装备的接地引下线靠近。

为此，避雷装备的接地线应与建筑物的金属结构体用绝缘子隔离。

因建筑物的钢筋有可能已接入等电位接地网，如避雷装备的接地线与钢筋相连，则雷电流可能对邻近的设备产生共阻抗耦合干扰。

2．1．2 高压开关柜间的搭接和高压电器的接地在10kV 高压开关中常分散布置有保护测控装置，同样需要有等电位接地网作抗干扰措施的基础设施，高压柜及接地铜排的连接同保护屏柜。