1设计的主要考虑

　　1.1定义

　　注：下面的定义已在条款3列出过，但是为了读者方便这里重复列出。

　　1.1.1辅助接地电极:有某种设计或操作限制的接地电极。它的主要作用可以不是把故障电流引导入地。

　　1.1.2接地电极:埋入地中用以收集地电流或把地电流驱散入地的导体。

　　1.1.3地垫:一块实心的金属板或一个密集的裸导体系统，它们与地网相连并放置在地网上、地面下不深处或放在地面上的其它地方，为的是获得额外的保护措施，以便在危险的操作区域或人们频繁出现的地方，使暴露于高跨步电压或接触电压的危险减到最小。放置在地表或地表上方的接地金属栅栏，或直接放置地面材料下面的线网是地垫的常见形式。

　　1.1.4地网:通常在一个指定的地点，由许多埋在地下互连裸导体组成的一个水平地极系统，为电气设备或金属装置提供共用地。

　　注：水平埋在地面附近的地网，在控制地表电位梯度方面也是有效的。一个典型的地网通常补充了许多地棒且可能与辅助电极进一步联接，以便降低它相对于远地的电阻。

　　1.1.5接地系统:在一个指定的区域，；由互联的所有接地装置组成的系统。

　　1.1.6主接地极:按接地系统的设计要求（或不明确要求），专门为泄放（通常以一定的放电模式）故障电流入地而设计或改装的地极。

　　2概述

　　一个接地系统应该以这样的一种方式安装：它将限制地电位梯度的影响，使得其电压和电流的水平在正常和故障情况下不危及人或设备的安全。该系统也应保证服务的连贯性。

　　在以下的讨论中，假定接地系统的形式是一个地网，由水平埋地的导体组成，并补充了许多与地网相连的直立地棒。基于两次调查：首次报告发表在1954年AIEE应用指南中[B3]，第二次报告发表于1980(Dawalibi，Bauchard，andMukhedkar[B45])，本概述代表了美国和其它一些国家大多数公用事业的主要经验。

　　使用竖直地棒和水平的导体构成联合接地系统的一些原因如下:

　　a)在变电站中，对于提供一个安全接地系统来说，单一电极本身是不适宜的。而当若干个电极（例如地棒）互连并且连到所有的设备中性线，框架和那些需要接地的装置上，其结果基本上就是地网的布局，不管其原始的目的是什么。如果固定接线碰巧埋在导电率好的土壤中，这个网络单独就可以是一个良好的接地系统。部分是由于这个原因，一些公用事业相信单独使用的地网。然而，地棒有一特特殊的用途，见条款b的解释)。

　　b)如果驱散入地的电流很大，安装一个电阻如此低的地网又能保证地面电位升所产生地表梯度对接触的人不造成危险是不太可能的。那么，危险的排除只有通过控制整个区域的局部电位。一个把水平地网和许多埋在深土壤中的竖棒组合起来的系统有下列优点:

　　1)尽管水平(地网)导体在减少地面上的高跨步电压和接触电压的危险非常有效，但是如果地网埋在地下较浅处[通常在平整的地下0.3-0.5m(12in)]，足够长的地棒会稳定此一组合系统的性能。因为结冰、上层土壤干燥会按季节改变土壤电阻率，而较低土层的电阻率仍然保持几乎不变，这对许多装置是重要的。

　　2)只要遇到双层或多层的土壤而上层土壤的电阻率比下层土壤高，则穿过较低电阻率土壤的地棒在消散故障电流方面远为有效。对于许多GIS和空间-有限的其它装置，出现这种情况实际上是最理想的，或通过适当的设计手段(如特长地棒，接地竖井等)实现这种情况。

　　3)（电阻率）由高到低或均匀的土壤条件下，如果地棒主要是沿着地网周边安装，则这些地棒将相当明显地减缓外围网眼地表面梯度的急剧增加。这种安装的细节见条款16。这些细节与决定地表电压梯度简化方法的使用有关。

　　3主地极和辅地极

　　总的来说，大多数接地系统利用两组地极。主地极是为接地目的而特别设计的。辅地极是由各种各样地下金属装置组成的地极，其安装目的不是为了接地。典型的主地极包括地网、平衡网络、接地棒和接地竖井等。典型的辅地极包括与地网相连的地下金属装置和混凝土内的钢筋等。辅地极可以具有携带有限电流的能力。

　　4地网设计的基本要点

　　变电站地网系统的初步设计分析通常从检查展示所有主要设备和建筑物的布局规划开始。为了建立基本的概念，下列几点可以作为一个典型地网设计开始的指南:

　　a)应有一个连续的导体环绕周界，以便尽实际可能围住更大的面积。这个措施帮助避免电流的高度集中，并且从而避免在地网中和在伸出的电缆线两端附近出现高的电位梯度。围住更大的面积也减少地网的电阻。

　　b)在环内，导体一般是平行放置，而且只要实际可能，沿着建筑物平行放置，或沿着设备一排排平行放置使接地线最短。

　　c)变电站的典型地网系统可以包括在平整的地面埋深0.3-0.5m(12in)、隔开3-7m(10-20ft)网状的4/0裸铜导体。在交叉处导体应安全地绑扎在一起。接地棒可以安在地网的角落和沿着周界的交叉汇合点。接地棒也可以安装在主要设备处，特别是在浪涌避雷器附近。在多层或高电阻率的土壤中，使用更长的地棒或在补加的交叉汇合点安装地棒可能是有用的。

　　d)地网系统应扩充至整个变电站调度场，且经常超出篱笆之外。在可能发生电流高度集中的地方，例如在发电机的中性线到地的连接处、电容器库或变压器应使用加倍的接地线或更粗大的导体。

　　e)除非精确的分析(电脑辅助)给出最终的值，地网网孔的边比通常取1:1到1:3。频繁的交叉连接对降低地网的电阻作用很小。他们的主要作用是保证地面电位的适当控制。交叉连接使故障电流有多条稳定可靠的入地路径、减小地网本身电位降和当某一导体失效的情况下提供一种冗余措施也是有用的。

　　5困难条件下的设计

　　在土壤电阻率相当高的地区或变电站空间非常珍贵的情况下，也许不可能像处于更良好条件下所采取的，在一个大区域上扩展地网电极以便使得接地系统低阻抗。许多GIS站和工业变电站通常处于这种情况，它们只占用正常情况下常规设备用地的一部分。这常使地面电位梯度的控制困难。解决的办法有：

　　a)把远处的（多个）地网与临近的接地设备、利用多座大楼中分开安装的组合系统和地下室等连接在一起。使用大量远地极要求仔细考虑转移电位、浪涌避雷器的位置和其它的危险点。浪涌，特别是高频浪涌(闪电)可能在本地和远处接地装置之间产生值得注意的电压。

　　b)使用深埋地棒和钻（接）地井。

　　c)与地棒和互连导体有关的各种各样添加剂和土壤处理在条款14.5有更完整的描述。

　　d)使用金属线垫。把地面材料和金属网制成的编织垫组合一起，用来均衡地面附近的电位梯度场是可行的。典型的金属编织垫由铜包NO.6AWG（译注:美国线规6号,16mm2）钢丝构成，制成0.6m×0.6m(24in×24in)网状，安装在土壤上，地表材料下，并与主地网多处相连。

　　e)只要可行，有控制地使用其它可得到的降低接地系统总电阻的方法，如把固定导线和中性线接地（见条款15.3）。典型的做法是利用站内适合作为辅助地极或作为其它系统的接地带的金属物体。当然，这种应用的后果，必须仔细估计。

　　f)只要实际允许，可利用附近有足够体积的低电阻率材料沉积物安装一额外(卫星式)地网。这种"卫星式"地网，当与主地网完全连接，将降低总电阻，从而降低地网的地电位提升。附近的低电阻率材料可能是泥土沉积物或可能是一些大建筑物的一部分，例如一个水电堤坝的混凝土团块。

　　6连接到地网

　　应该用有足够载流量和机械强度的导体(见条款11)连接在下列物体之间：

　　a)所有接地电极，例如地网、地棒(衬)、接地井以及一些可连接的地方、金属、水或气管道、水井盖罩等。

　　b)所有地面上方可能偶尔带电的导电金属部件，例如金属装置、机械框架、常规或气体-绝缘的金属开关装置的护盖、变压器、水箱、防护装置等。那些相对于其它已经带电的金属部件有不同电位的导电金属部件应该连接在一起，通常是通过地网。

　　c)所有的故障电流源，例如浪涌避雷器、电容器组或耦合电容器、变压器和其它合适的地方，如机器的中性线、照明和电力电路。

　　通常用铜电缆线或铜带作为这些接地导体。但是，变压器外壳有时也用作浪涌避雷器接地通路的部件。同样，如果能确认其电导，包括任何连接处的电导，与那些通常安装的导体电导等效并维持等效，则大多数钢或铝构件可以用作接地路径。这么做的地方，应该把任何可能引进高阻连接的油漆涂层移去，同时使用合适的接头化合物，或采取其它有效的手段，例如用跳线跨接，以免过后连接变坏。在GIS装置的情况下，应额外注意有害的感应电流流通的可能性。条款10更详细地讨论这个题目。

　　不应在交叉连接点或类似的连接点处采用多条接地线来分流。

　　所有的可接近的接地导线应定期检查。铝热焊、铜焊，或压力型连接器可用于地下的连接(见条款11.4)。应该避免锡焊，因为在高故障电流下连接可能失效。

　　户外电路，即使在显露的地点，也可能逃过检查，而且一旦接地网络安装之后要检测其埋地部分显然是不实际的。确定埋地的接地系统连续性测试方法的更详细讨论见条款19.4。可能提供或携带大电流的那些装置，例如变压器和断路器组、开关架和避雷器座应该用多条导线与地网连接。导线最好反向布线以便排除共模故障