C型卡在接地干线安装的应用

毕奎

摘 要 根据目前轨道交通强电设备房TN-S接地系统和环形接地工艺，对其TN-S接地系统和强电设备房内墙壁PE干线（铜排）环型接地的安装进行研究分析，提出无孔搭接方案，避免焊接、螺栓搭接等损伤PE干线（铜排）。

Abstract According to the TN-S grounding system of the integrated rail transit substation and the annular earthing process in the integrated substation, the installation of the grounding ring of the trunk line (copper bar) of the TN-S grounding system and the inner wall of the integrated substation is studied and analyzed , Proposed non-porous lap program to avoid welding, bolt lap damage PE trunk (copper row).

关键词 接地系统；PE干线 ；S型主架；C型支架；无孔搭接

1 前言

随着电力工业的发展，强电设备房配电设备二次保护对接地装置的要求在不断提高。接地装置是确保电力设备安全运行及其工作人员人身安全的重要设备。配电系统中对接地装置的要求越来越严格，强电设备房接地系统直接关系到强电设备房的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。

在现有技术中，强电设备房内墙壁PE干线（铜排）的环形接地安装采用焊接、螺栓搭接工序施工。然而焊接存在着以下的缺点：1.焊热影响区域大，工艺操作不当容易产生未熔合、未焊透等缺陷，对PE干线（铜排）造成变形、磨损、划伤等缺点。2.靠近墙面防腐处理不易操作。3.焊接产生的高频电磁场、放射性元素、弧光、烟尘、有害气体会对人体会造成不同程度的伤害。本文根据武汉地铁强电设备房施工现场应用，确保了无孔搭接方案的可行性。

2强电设备房接地网存在的问题

2.1 接地网均压问题

1、在接地网设计时只注意了工频接地电阻而忽略了地网的均压和散流问题，所以有些运行多年强电设备房接地网的均压不好，特别是横向电位分布不均，电位梯度较大。

2、对于有些强电设备房接地设计，设备到哪里，水平接地带立连到哪里，或只用长孔地网而很少用方孔地网，再加上敷设接地网的施工单位存在偷工减料，不按图施工等问题，造成接地网很不完善。

3、接地网在施工中水平接地极埋深大部分不足，有的甚至浮在地表面，因此，由于地网均压不好，一旦发生接地短路就有可能引起局部电位升高产生高压向控制和保护电缆反击，使低压元件烧坏。

2.2 接地网的腐蚀问题

1、设备的接地引下线截面偏小或在地下与地网的连接处经过长时间腐蚀造成被锈蚀断；设备没有明显的接地引下线，而是通过混凝土构架的内部的钢筋接地，而混凝土构架的内部钢筋不是在上部就是在下部开路；设备接地短路时因满足不了短路电流的热稳定而被熔断。

2、通过螺丝连接的接地线经过长期的锈蚀或松动造成电气上的开路：

（1）由于设备的接地与地网通常发生在设备的接地短路时，设备外壳所带高压容易让低压二次回路反击，烧坏二次电缆元件和元器件，使二次保护和控制失灵，使故障线路不能及时切除，使事故扩大，在使用微机保护和综合自动化系统的场所会造成严重的地电位干扰而使微机保护和综合自动化系统失灵，造成保护的吴动或拒动，而使事故扩大。设备外壳所带较高的接触电势还将威胁运行人员的安全。防雷设备的接地不良，要么会影响防雷设备的正常动作，要么会在雷电流入地时产生较高的反击过电压危及设备和人身安全。

3、腐蚀的原因归纳起来有以下几种：

(1)接地体在地下经过长期的腐蚀，在接地体表面产生了一层铁锈层，影响了接地体与周围土壤的有效接触，使接触电阻增大；

强电设备房扩建时没有对接地网进行扩建；

(2)在施工过程冲地网接头焊接质量差，有虚焊假焊或气泡存在；

(3)害气体腐蚀，以及对设备接地引下线和接头没有采取防腐保护措施或没有定期进行维护。

3. 无孔搭接方案研究分析

3.1 设计背景

在轨道交通建设中，沿线站点、强电设备房个数多，TN-S接地系统，在强电设备房内的环形接地采用焊接、螺栓搭接工序施工对PE干线（铜排）损伤较大。采用原施工安装方式，按强电设备房面积100m2计算，其强电设备房周长为40米，PE干线（铜排）支架固定1米/处，围墙面安装PE干线（铜排）需要40处支架固焊接点，按照每个焊点焊接时长10分钟/处，焊渣打磨平整10分钟/处，防腐处理10分钟/处，平均30分钟/处才能完成，一个强电设备房需要近2天才能完成所内焊接及防腐处理；采用现有技术的安装方法，损伤较大，耗时较长。且在常规做法中PE干线（铜排）采用焊接方式，现场焊接会出现虚焊或焊接失败的现象，以及焊点的防腐处理，靠墙面侧防腐处理不容易操作。

针对上述现有技术的不足，研究发明一种用于强电设备房接地系统的固定卡，可根据安装状况调整固定卡的距离，将PE干线（铜排）可靠牢固的安装在墙壁上，在安装过程中充分做到对PE干线（铜排）零损伤。

3.2 设计原理

这种强电设备房接地固定卡，主要应用于强电设备房接地干线沿墙敷设的施工中，包括S型的支架主体和支架卡，支架主体由平行设置的两块侧板和连接两侧板的连接板组成，支架主体的其中一块侧板的中心处设有可将支架主体固定在墙面的螺孔，与螺孔配套的设有膨胀螺丝，另一块侧板上焊接有支架卡，支架卡由对称设置的两个开口相对的U型卡组成，以侧板长度水平中心线处作为支架卡的水平中心线，两个U型卡对称焊接在侧板上。当U型卡焊接在侧板上的其中一个面的长度大于另一个面的长度时，对称焊接的两个U型卡形成横截面为C型的支架卡。

3.3 主要结构

3.3.1 主要组成部分：两根50×3mm热镀锌扁铁，长度为55mm。一根40×4mm热镀锌扁铁，长度107mm。

（1）侧板制作 :采用40×4mm热镀锌扁铁，侧板弯曲角度为135°两处，使上下两个平面在同一平行线上，同时也要满足距墙边的安全距离（15mm）。

（2）侧板上下两个平面（50×40mm），找其中任意一侧板平面作为墙壁固定面，在固定面居中处（25×20mm）钻一处螺丝孔（φ10m），采用膨胀螺丝固定。

（3）C型卡制作：将两块50×3mm热镀锌扁铁分别用折弯机折成U字型，U字型开口处的一侧大于另一侧，长度为2.5mm。

3.3.2 侧板和两个U字型卡焊接

（1）将侧板无孔洞点的平面作为焊接面。

（2）C型卡：以焊接面长度水平中心线25mm（50mm/2）处作为标准线(C型水平中心线），分别线上线下将U字型长边对长边形成一个C型。

（3）S型卡和焊接面的四个凌边作为焊点，进行凌边无缝焊接。

（4）C型支架完成后在凌边焊接处进行处理：

a、打磨四个凌边的焊接处平整光滑无毛刺，焊接地方形成一个小斜边。

b、对焊接凌边进行防锈、防腐处理。

焊接

界面不焊接

图3.3.2-1设计结构图

注：1）s型支架中的C（长、宽）由PE干线型号决定，图中标注单位为mm。

2. 此设计只满足PE干线为铜排、热镀锌扁铁接地系统。

3.4 安装应用

在强电设备房接地系统安装前，将S型支架加工完毕。安装时将PE干线（铜排）穿入S型支架直线滑动，提前按规范在墙面打好孔洞，固定接地PE干线（铜排）过程中，随时移动S型支架调整距离,安装过程中对PE干线（铜排）零损伤。

图3.4-1强电设备房接地干线应用图

4 结论

在强电设备房内安装过程中，特别是地铁工程中地下强电设备房，开通前期地下站通风系统不完善，如何避免室内焊接这一课题显得尤为重要。S型支架属于提前完成的小型加工件，前期加工确保了S型支架的焊接稳定性，对焊接处做防腐处理更便于操作，使S型支架更加耐用。

通过S型支架安装方式具有以下几个优点：

1）可做到无需现场焊接，零烟雾排放，避免了因空气污染对作业人员的人身伤害；

2）可根据安装状况调整固定卡的距离，在安装过程中充分做到对PE干线（铜排）零损伤；

3）采用S型支架方式固定PE干线（铜排），充分预留PE干线（铜排）柔韧度带来的弹性，可在PE干线（铜排）热胀冷缩时，预留了伸缩空间；

4）解决了靠近墙面内侧不易进行防腐处理的难题。

参考文献

[1] 牛萍萍. 通风控制条件下电焊车间室内污染物扩散规律研究[D]. 西安建筑科技大学, 2013.

[2] 《防雷与接地D503~D505》图集

[3] 《电力专业施工安装工艺标准示范图集》

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毕奎，电话：[phone]，邮箱： [e-mail]