李玉梅

(天津市九河市政工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，天津 300170)

接地是電氣工作人員十分熟悉的電氣安全措施，也是個(gè)十分復(fù)雜的問題，它關(guān)系到人身、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全以及電氣裝置和設(shè)備功能的正常運(yùn)行。

隨著用電技術(shù)的進(jìn)步，接地被賦予新的概念:1)指電氣回路導(dǎo)體或電氣設(shè)備外殼與大地的連接;2)指需接地部分與代替大地的某一導(dǎo)體連接，以該導(dǎo)體的電位為參考電位。

1 接地裝置的組成

建筑物電氣裝置內(nèi)的接地裝置由接地極、接地線和接地母排三部分組成，用以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)與大地的連接。與大地直接接觸實(shí)現(xiàn)電氣連接的金屬物體為接地極，對(duì)此接地極可實(shí)現(xiàn)某種電氣功能，如用作系統(tǒng)接地、保護(hù)接地或信號(hào)接地。它可以是人工接地極，也可以是自然接地極。

接地母排是一建筑物電氣裝置的參考點(diǎn)，通過(guò)它將一電氣裝置內(nèi)需接地的部分與接地極相連接，也可以將電氣裝置內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)線互相連通，用以實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)大件導(dǎo)電部分間的總等電位聯(lián)結(jié)。

接地極與接地母排之間的連線成為接地線。

2 供電系統(tǒng)的接地

任一電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)都需要考慮系統(tǒng)接地(系統(tǒng)內(nèi)電源端帶電導(dǎo)體的接地)和保護(hù)接地(負(fù)荷端電氣裝置外露導(dǎo)電部分的接地)，如圖1所示的RB和RA。

2.1 系統(tǒng)接地

系統(tǒng)接地可降低低壓線路另兩非故障相的對(duì)地電壓，也可使高壓側(cè)故障電流通過(guò)低壓系統(tǒng)的系統(tǒng)接地返回電源，使高壓側(cè)繼電保護(hù)動(dòng)作，從而避免或減輕高壓側(cè)故障對(duì)低壓系統(tǒng)的危害。

圖1 系統(tǒng)接地和保護(hù)接地示意圖

系統(tǒng)接地RB應(yīng)盡量小，在戶外沒有總等電位聯(lián)結(jié)作用的正常干燥場(chǎng)所，如:RB為TN系統(tǒng)中PEN線和PE線上所有并聯(lián)的接地極的接地電阻，Ω;RE為不與PEN線或PE線相連接的裝置外導(dǎo)電部分與大地間最小接觸電阻，Ω;U0為回路對(duì)地交流方均根值標(biāo)稱電壓，V。

以 U0=220 V，使 Uf＜50 V，得 RB≤0.29RE，因 RE是個(gè)隨機(jī)值，難以對(duì)RB規(guī)定安全限制，但是可知RB越小越好。

2.2 保護(hù)接地

保護(hù)接地使電氣裝置內(nèi)外露導(dǎo)電部分的接地，它對(duì)電氣安全是十分重要的，必須保證接地通路的導(dǎo)通。有些情況是不允許電氣裝置的外露導(dǎo)電部分作保護(hù)接地的，如在設(shè)置絕緣場(chǎng)所和采用電氣分隔作防間接接觸電擊措施就不得作保護(hù)接地。

3 系統(tǒng)的接地形式

接地系統(tǒng)分 TN(TN-C，TN-S，TN-C-S)，TT，IT 三種類型(見圖2)，這些接地系統(tǒng)的文字符號(hào)的含義是:

第一個(gè)字母說(shuō)明電源端帶電導(dǎo)體與大地的關(guān)系:

T(Terre):電源端帶電導(dǎo)體上的一點(diǎn)與大地不經(jīng)阻抗直接連接。

I(Isolate):電源端所有帶電部分與大地隔離或電源端帶電導(dǎo)體上的一點(diǎn)通過(guò)高阻抗與大地直接連接。

圖2 接地系統(tǒng)分類

第二個(gè)字母說(shuō)明電氣裝置的外露導(dǎo)電部分與大地的關(guān)系:

T:電氣裝置的外露導(dǎo)電部分直接與大地連接，獨(dú)立于電源系統(tǒng)的任一接地點(diǎn)。

N(Neutral):電氣裝置的外露導(dǎo)電部分的接地與已接地的電源系統(tǒng)中性點(diǎn)直接電氣連接。

補(bǔ)充字母的說(shuō)明:

S(Separate):保護(hù)功能由一根與中性導(dǎo)體或接地導(dǎo)體相獨(dú)立的導(dǎo)體提供。

C(Combine):中性導(dǎo)體和保護(hù)功能組合在一根導(dǎo)體(PEN)中。

由同一變壓器、發(fā)電機(jī)供電的范圍內(nèi)TN系統(tǒng)不能和IT系統(tǒng)兼容。分散的建筑物可分別采用TN系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。同一建筑物內(nèi)宜采用TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)中的一種。

在TN系統(tǒng)內(nèi)建立局部TT系統(tǒng)防范電擊事故的發(fā)生，如圖3所示。

在建筑外，沒有做總等電位聯(lián)結(jié)作用的電氣裝置需另裝設(shè)獨(dú)立接地極，并引出獨(dú)立保護(hù)接地線做這部分電氣裝置的保護(hù)接地。這時(shí)，電源線路上的故障電壓將傳不至戶外的設(shè)備外殼上。

圖3 在TN系統(tǒng)內(nèi)建立局部TT系統(tǒng)

在局部TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，故障電流值不大，所以在回路的出線端必須裝設(shè)RCD，即裝設(shè)漏電保護(hù)，以保證在該回路發(fā)生接地故障時(shí)能自動(dòng)切斷電源，RB上產(chǎn)生的瞬間電壓降不會(huì)在TN系統(tǒng)內(nèi)引發(fā)電擊事故。因此，在同一變壓器供電范圍內(nèi)TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)可以同時(shí)存在而互不影響。

TN-C，TN-S，TN-C-S，TT系統(tǒng)可以同時(shí)從同一電源引出，如圖4所示。

圖4 同一變電所引出TN-S，TN-C，TT和TN-C-S系統(tǒng)

需注意TT系統(tǒng)的出線端必須裝設(shè)RCD來(lái)及時(shí)切斷故障，以避免TT系統(tǒng)故障在TN系統(tǒng)內(nèi)引發(fā)事故。

接地系統(tǒng)的選用與安全準(zhǔn)則無(wú)關(guān)，最合適的接地系統(tǒng)選用應(yīng)視規(guī)范的要求，供電不間斷性、工作條件以及網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載類型而定。由于每種系統(tǒng)都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，故沒有最佳系統(tǒng)。倘若遵照規(guī)則，它們都是非常良好的，沒有超優(yōu)的接地系統(tǒng)。

4 等電位聯(lián)結(jié)

在一建筑物內(nèi)將電氣裝置電源進(jìn)線總配電箱內(nèi)的PE母排以及建筑物內(nèi)的外露導(dǎo)電部分、裝置外導(dǎo)電部分在靠近總配電箱處用聯(lián)結(jié)線匯集連通，使電氣裝置內(nèi)各導(dǎo)電部分電位相等或相近，從而降低建筑物電氣裝置內(nèi)的故障電位差。借等電位的作用，也可防止從外部導(dǎo)入的危險(xiǎn)電位在TN系統(tǒng)建筑物內(nèi)引發(fā)電氣事故以及雷擊引起的事故或干擾。

4.1 總等電位聯(lián)結(jié)

為減少人體同時(shí)接觸不同電位引起的電擊危險(xiǎn)，同時(shí)也為了防范雷電危害以及滿足信息設(shè)備抗干擾等要求，需設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)。總等電位聯(lián)結(jié)是將建筑物電氣裝置外露導(dǎo)電部分與裝置外導(dǎo)電部分電位基本相等的連接。即指在一建筑物的電源進(jìn)線處將下列可導(dǎo)電部分互相連通，如圖5所示。

1)進(jìn)線配電箱的PE(PEN)母排;2)電氣裝置的接地極引入線;3)建筑物內(nèi)的金屬管道，如給排水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等;4)建筑物金屬結(jié)構(gòu)。建筑物每一電源進(jìn)線都應(yīng)做總等電位聯(lián)結(jié)，各個(gè)總等電位聯(lián)結(jié)端子板間應(yīng)互相連通。

需注意燃?xì)夂腿加凸艿啦辉试S用作接地極，為此在管道入戶后5 m長(zhǎng)度內(nèi)插入一絕緣段，以與戶外地下管道絕緣，同時(shí)也是為了管道陰極保護(hù)的需要。當(dāng)建筑物遭雷擊時(shí)，雷電沖擊電壓可能擊穿該處間隙而通過(guò)管道泄放雷電流，在管道內(nèi)產(chǎn)生危險(xiǎn)電火花，因需要在法蘭盤兩側(cè)間跨接一火花間隙，使電火花在管道外發(fā)生。

圖5 建筑物內(nèi)的總等電位聯(lián)結(jié)平面示意圖

在總等電位聯(lián)結(jié)時(shí)，總配電箱內(nèi)連接板連接時(shí)需注意:PEN線先接PE母排后接N母排，容易檢查PE線的安全，見圖6。

圖6 總等電位聯(lián)結(jié)時(shí)總配電箱內(nèi)連接板連接圖

4.2 輔助等電位聯(lián)結(jié)

輔助等電位聯(lián)結(jié)是將可同時(shí)觸及的可導(dǎo)電部分直接連通，使該兩部分故障情況下的電位相等。

4.3 局部等電位聯(lián)結(jié)

局部等電位聯(lián)結(jié)是根據(jù)具體條件和需要，在建筑物部分電氣裝置的局部范圍內(nèi)，將外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分互相連通，使該局部范圍內(nèi)故障情況下的電位差進(jìn)一步減小，甚至小于接觸電壓限制，見圖7。

圖7 采用輔助等電位聯(lián)結(jié)和局位等電位聯(lián)結(jié)措施防間接接觸電擊

在電擊危險(xiǎn)大的場(chǎng)所，例如醫(yī)院手術(shù)室、浴室、游泳池、噴水池等電位聯(lián)結(jié)是必不可少的電氣安全措施。

接地可視為以大地作為參考電位的等電位聯(lián)結(jié)，為防電擊而設(shè)的等電位聯(lián)結(jié)一般均作接地，與地電位相一致，有利于人身安全。

5 直流電氣設(shè)備的接地

直流電氣設(shè)備的接地需考慮:

1)民用建筑中直流電氣設(shè)備較少，宜采用直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣方式，此時(shí)可設(shè)對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)，必要時(shí)可采用加強(qiáng)絕緣措施。2)對(duì)需利用大地作為通信信號(hào)回路以及減少電話通信中由于用戶線路對(duì)地絕緣不良引起的串話時(shí)，將直流系統(tǒng)的一個(gè)極接地。3)能與地構(gòu)成閉合回路且經(jīng)常流過(guò)電流的接地線應(yīng)沿絕緣墊板敷設(shè)，不得與金屬管道、建筑物構(gòu)件、設(shè)備有金屬性連接。4)經(jīng)常流過(guò)電流的接地線和接地極，除應(yīng)符合載流量和短路時(shí)熱穩(wěn)定的要求外，其地下部分的最小規(guī)格不應(yīng)小于:圓鋼直徑10 mm，扁鋼和角鋼厚度4 mm，鋼管管壁厚度3.5 mm。5)不經(jīng)常流過(guò)電流的接地線和接地極的選用與交流電氣設(shè)備相同。6)接地裝置宜避免敷設(shè)在土壤中含有電解時(shí)排出活性物質(zhì)和各種溶液的地方，必要時(shí)可采用外引式接地裝置或采用換土、改良土壤等措施。

6 防靜電接地

6.1 靜電的起因

靜電是固、液、氣體物質(zhì)在摩擦、破裂、噴射和驟然分解時(shí)的一種物理化學(xué)過(guò)程的反應(yīng)。靜電的數(shù)值在很大程度上與物質(zhì)所含雜質(zhì)成分、表面氧化吸附程度、溫度、濕度、壓力以及外界電場(chǎng)都有關(guān)系。

6.2 靜電的危害

靜電產(chǎn)生的能量一般不超過(guò)毫焦級(jí)，但可產(chǎn)生較高的靜電電壓，放電時(shí)的火花能點(diǎn)燃易燃易爆物而造成事故。靜電釋放對(duì)電壓敏感半導(dǎo)體器件主要危害是毀壞其靈敏度。靜電對(duì)PC造成的危害主要表現(xiàn)出以下現(xiàn)象:磁盤讀寫失敗，打印機(jī)打印混亂，芯片被擊穿甚至主機(jī)板被燒壞等。

靜電危害起因于靜電力和靜電火花，靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。靜電危害雖然很大，但也能為人類服務(wù)，已在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。例如，靜電印花、靜電噴涂、靜電除塵等。

6.3 防止靜電危害的措施

1)采用導(dǎo)電材料。2)電阻率小于105Ω·m的材料一般不會(huì)積聚靜電。3)接地是消除導(dǎo)體上靜電的一種有效辦法，簡(jiǎn)單可靠，費(fèi)用低。4)增加環(huán)境濕度可增加靜電沿絕緣體表面的泄露量。

7 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)建筑電氣安全水平有待提高，為了減少電氣事故火災(zāi)，低壓電氣裝置的接地很重要。接地是確保電氣設(shè)備正常工作和安全防護(hù)的重要措施之一。防雷接地具體內(nèi)容詳見雷電防護(hù)。當(dāng)今，由于同時(shí)存在不同目的的接地系統(tǒng)，分開其接地方式所引起的不同電位易帶來(lái)不安全因素，不同接地導(dǎo)體間會(huì)產(chǎn)生耦合影響，將引起相互干擾。因此采用聯(lián)合接地方式。

［1］王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)［M］.第2版.北京:中國(guó)電力出版社，2007.

［2］任元會(huì).工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第3版.北京:中國(guó)電力出版社，2005.