低壓電氣裝置的接地

李玉梅

(天津市九河市政工程設計咨詢有限公司，天津 300170)

接地是電氣工作人員十分熟悉的電氣安全措施，也是個十分復雜的問題，它關系到人身、設備和財產的安全以及電氣裝置和設備功能的正常運行。

隨著用電技術的進步，接地被賦予新的概念:1)指電氣回路導體或電氣設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體連接，以該導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，用以實現電氣系統與大地的連接。與大地直接接觸實現電氣連接的金屬物體為接地極，對此接地極可實現某種電氣功能，如用作系統接地、保護接地或信號接地。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，通過它將一電氣裝置內需接地的部分與接地極相連接，也可以將電氣裝置內等電位聯結線互相連通，用以實現建筑物內大件導電部分間的總等電位聯結。

接地極與接地母排之間的連線成為接地線。

2 供電系統的接地

任一電壓等級的供電系統都需要考慮系統接地(系統內電源端帶電導體的接地)和保護接地(負荷端電氣裝置外露導電部分的接地)，如圖1所示的RB和RA。

2.1 系統接地

系統接地可降低低壓線路另兩非故障相的對地電壓，也可使高壓側故障電流通過低壓系統的系統接地返回電源，使高壓側繼電保護動作，從而避免或減輕高壓側故障對低壓系統的危害。

圖1 系統接地和保護接地示意圖

系統接地RB應盡量小，在戶外沒有總等電位聯結作用的正常干燥場所，如:RB為TN系統中PEN線和PE線上所有并聯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電部分與大地間最小接觸電阻，Ω;U0為回路對地交流方均根值標稱電壓，V。

以 U0=220 V，使 Uf＜50 V，得 RB≤0.29RE，因 RE是個隨機值，難以對RB規定安全限制，但是可知RB越小越好。

2.2 保護接地

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

3 系統的接地形式

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

第一個字母說明電源端帶電導體與大地的關系:

T(Terre):電源端帶電導體上的一點與大地不經阻抗直接連接。

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

圖2 接地系統分類

第二個字母說明電氣裝置的外露導電部分與大地的關系:

T:電氣裝置的外露導電部分直接與大地連接，獨立于電源系統的任一接地點。

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

補充字母的說明:

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

C(Combine):中性導體和保護功能組合在一根導體(PEN)中。

由同一變壓器、發電機供電的范圍內TN系統不能和IT系統兼容。分散的建筑物可分別采用TN系統和IT系統。同一建筑物內宜采用TN系統或TT系統中的一種。

在TN系統內建立局部TT系統防范電擊事故的發生，如圖3所示。

在建筑外，沒有做總等電位聯結作用的電氣裝置需另裝設獨立接地極，并引出獨立保護接地線做這部分電氣裝置的保護接地。這時，電源線路上的故障電壓將傳不至戶外的設備外殼上。

圖3 在TN系統內建立局部TT系統

在局部TT系統內發生故障時，故障電流值不大，所以在回路的出線端必須裝設RCD，即裝設漏電保護，以保證在該回路發生接地故障時能自動切斷電源，RB上產生的瞬間電壓降不會在TN系統內引發電擊事故。因此，在同一變壓器供電范圍內TN系統和TT系統可以同時存在而互不影響。

TN-C，TN-S，TN-C-S，TT系統可以同時從同一電源引出，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

需注意TT系統的出線端必須裝設RCD來及時切斷故障，以避免TT系統故障在TN系統內引發事故。

接地系統的選用與安全準則無關，最合適的接地系統選用應視規范的要求，供電不間斷性、工作條件以及網絡和負載類型而定。由于每種系統都有它的優缺點，故沒有最佳系統。倘若遵照規則，它們都是非常良好的，沒有超優的接地系統。

4 等電位聯結

在一建筑物內將電氣裝置電源進線總配電箱內的PE母排以及建筑物內的外露導電部分、裝置外導電部分在靠近總配電箱處用聯結線匯集連通，使電氣裝置內各導電部分電位相等或相近，從而降低建筑物電氣裝置內的故障電位差。借等電位的作用，也可防止從外部導入的危險電位在TN系統建筑物內引發電氣事故以及雷擊引起的事故或干擾。

4.1 總等電位聯結

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

1)進線配電箱的PE(PEN)母排;2)電氣裝置的接地極引入線;3)建筑物內的金屬管道，如給排水管、煤氣管、采暖和空調管道等;4)建筑物金屬結構。建筑物每一電源進線都應做總等電位聯結，各個總等電位聯結端子板間應互相連通。

需注意燃氣和燃油管道不允許用作接地極，為此在管道入戶后5 m長度內插入一絕緣段，以與戶外地下管道絕緣，同時也是為了管道陰極保護的需要。當建筑物遭雷擊時，雷電沖擊電壓可能擊穿該處間隙而通過管道泄放雷電流，在管道內產生危險電火花，因需要在法蘭盤兩側間跨接一火花間隙，使電火花在管道外發生。

圖5 建筑物內的總等電位聯結平面示意圖

在總等電位聯結時，總配電箱內連接板連接時需注意: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 總等電位聯結時總配電箱內連接板連接圖

4.2 輔助等電位聯結

輔助等電位聯結是將可同時觸及的可導電部分直接連通，使該兩部分故障情況下的電位相等。

4.3 局部等電位聯結

局部等電位聯結是根據具體條件和需要，在建筑物部分電氣裝置的局部范圍內，將外露導電部分和裝置外導電部分互相連通，使該局部范圍內故障情況下的電位差進一步減小，甚至小于接觸電壓限制，見圖7。

圖7 采用輔助等電位聯結和局位等電位聯結措施防間接接觸電擊

在電擊危險大的場所，例如醫院手術室、浴室、游泳池、噴水池等電位聯結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結，為防電擊而設的等電位聯結一般均作接地，與地電位相一致，有利于人身安全。

5 直流電氣設備的接地

直流電氣設備的接地需考慮:

1)民用建筑中直流電氣設備較少，宜采用直流系統對地絕緣方式，此時可設對地絕緣監測裝置監測，必要時可采用加強絕緣措施。2)對需利用大地作為通信信號回路以及減少電話通信中由于用戶線路對地絕緣不良引起的串話時，將直流系統的一個極接地。3)能與地構成閉合回路且經常流過電流的接地線應沿絕緣墊板敷設，不得與金屬管道、建筑物構件、設備有金屬性連接。4)經常流過電流的接地線和接地極，除應符合載流量和短路時熱穩定的要求外，其地下部分的最小規格不應小于: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)不經常流過電流的接地線和接地極的選用與交流電氣設備相同。6)接地裝置宜避免敷設在土壤中含有電解時排出活性物質和各種溶液的地方，必要時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、氣體物質在摩擦、破裂、噴射和驟然分解時的一種物理化學過程的反應。靜電的數值在很大程度上與物質所含雜質成分、表面氧化吸附程度、溫度、濕度、壓力以及外界電場都有關系。

6.2 靜電的危害

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

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，已在工業生產和生活中得到廣泛應用。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)采用導電材料。2)電阻率小于105Ω·m的材料一般不會積聚靜電。3)接地是消除導體上靜電的一種有效辦法，簡單可靠，費用低。4)增加環境濕度可增加靜電沿絕緣體表面的泄露量。

7 結語

我國建筑電氣安全水平有待提高，為了減少電氣事故火災，低壓電氣裝置的接地很重要。接地是確保電氣設備正常工作和安全防護的重要措施之一。防雷接地具體內容詳見雷電防護。當今，由于同時存在不同目的的接地系統，分開其接地方式所引起的不同電位易帶來不安全因素，不同接地導體間會產生耦合影響，將引起相互干擾。因此采用聯合接地方式。

［1］王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗［M］.第2版.北京:中國電力出版社，2007.

［2］任元會.工業與民用配電設計手冊［M］.第3版.北京:中國電力出版社，2005.