家用電器接地系統(tǒng)分析

鄭杰昌 王超

（中國家用電器研究院 北京 100053）

接地系統(tǒng)通常分為以下幾類：工作接地、系統(tǒng)接地、防雷接地、保護(hù)接地等。大多數(shù)家用電器的安全都依賴于保護(hù)接地。

那么家用電器的保護(hù)接地工作原理是什么？是否如傳統(tǒng)觀點(diǎn)所認(rèn)為的那樣，故障電流會(huì)通過接地線流入大地而進(jìn)行保護(hù)呢？針對這個(gè)問題，下文從三個(gè)方面來分析家用電器接地系統(tǒng)。

1 供電系統(tǒng)的接地

供電系統(tǒng)的接地型式分為：TN-系統(tǒng)（包括TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)）、IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)（如圖1-5）。

其中，第一個(gè)字母表示供電系統(tǒng)與大地的連接：

T：供電系統(tǒng)直接與大地連接。

I：供電系統(tǒng)與大地隔離，或者與大地之間有一個(gè)大的阻抗。

第二個(gè)字母表示設(shè)備的易觸及金屬外殼與大地的關(guān)系：

T：易觸及金屬外殼直接與大地連接。

N：易觸及金屬外殼直接與供電系統(tǒng)的接地連接。

后續(xù)字母表示接地線與N線關(guān)系：

S：接地線與N線分離。

C：接地與N線一體。

國內(nèi)家庭供電系統(tǒng)一般采用TN系統(tǒng)。TN系統(tǒng)保護(hù)接地的實(shí)質(zhì)是提高動(dòng)作電流，將漏電流變成單相短路電流。因此TN系統(tǒng)的線路中必須要有保護(hù)裝置，否則過高的短路電流會(huì)損害設(shè)備。所以大部分家用電器保護(hù)接地的工作原理是發(fā)生短路故障時(shí)，通過外部線路中保護(hù)裝置動(dòng)作的方式來達(dá)到保護(hù)目的。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為家用電器的保護(hù)接地是通過把短路電流引入大地而起到保護(hù)作用，事實(shí)卻并非如此。只有在特殊情況下，比如IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)中，保護(hù)接地的工作原理才是如此。但這兩種系統(tǒng)由于成本比較高，較少在家庭中使用。

為什么會(huì)產(chǎn)生這種誤解呢？因?yàn)閲鴥?nèi)習(xí)慣上把器具直接連接大地叫做保護(hù)接地（也即上文提到的IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)），把器具通過接地線連接供電系統(tǒng)的中性線接地叫做保護(hù)接零（也即上文提到的TN系統(tǒng)）。而在IEC標(biāo)準(zhǔn)體系下，卻都叫保護(hù)接地，是按照TN-系統(tǒng)（包括TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)）、IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分的。

2 家庭供電線路

一般裝有斷路器或保險(xiǎn)絲等保護(hù)裝置。一旦家用電器發(fā)生絕緣失效，保護(hù)接地為短路電流提供一條旁路，觸發(fā)家庭供電線路中的保護(hù)裝置動(dòng)作來斷開電源。

家庭供電線路一定要提供良好的接地連續(xù)性，否則Ⅰ類家用電器的保護(hù)接地功能失效，會(huì)導(dǎo)致觸電危險(xiǎn)。

3 家用電器內(nèi)部接地系統(tǒng)（僅限Ⅰ類器具）

3.1 家用電器內(nèi)部接地系統(tǒng)組成

1） 電源線的接地線

2） 接地端子

3） 內(nèi)部接地線

4） 易觸及金屬外殼

3.2 家用電器接地注意事項(xiàng)

1） 接地線通常使用黃綠線，接地線應(yīng)長于L、N線。

2） 接地端子要求連接可靠、防松、耐腐蝕、防銹。與電網(wǎng)連接的接地端子必須有接地符號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005第27.4節(jié)要求對于提供接地連續(xù)性的部件，必須是耐腐蝕的。但對于提供或傳遞接觸壓力的部件，僅要求是防銹的。

3） 接地端子與接地金屬部件之間必須是低電阻值（不超過0.1Ω）。

4） 常見接地不合格情況分析：

圖6：接地端子采用錫焊焊接在外殼上。不合格原因分析：標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005第27.1節(jié)要求：萬一絕緣失效可能帶電的0I類和I類器具的易觸及金屬部件，應(yīng)永久并可靠地連接到器具內(nèi)的一個(gè)接地端子。圖示樣品中使用的是錫焊把接地端子焊接在金屬外殼上。錫焊在此處不被認(rèn)為是一種可靠地固定方式，存在冷流導(dǎo)致不良接觸的危險(xiǎn)。

圖7：接地端子與金屬外殼之間有薄膜，沒有刮漆。不合格原因分析：薄膜和金屬表面鍍層影響了接地連續(xù)性。

圖8：易觸及接地端子沒有采取獨(dú)立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置。不合格原因分析：標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005第26.1節(jié)要求如果接地端子需要工具進(jìn)行連接，并且提供了獨(dú)立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置，則它可以是易觸及的。圖示樣品中易觸及的電源線接地端子沒有采取獨(dú)立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置。應(yīng)該先用一個(gè)螺母把接地螺栓固定住，然后再進(jìn)行接地連接。

圖9：接地符號(hào)標(biāo)在內(nèi)部接地端子處。不合格原因分析：標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005第7.8節(jié)要求用于與電網(wǎng)連接的接線端子應(yīng)按下述方法標(biāo)示：保護(hù)接地端子，應(yīng)該用GB/T 5465.2（idt IEC 60417）規(guī)定的符號(hào)5109標(biāo)明。圖示樣品的接地符號(hào)應(yīng)該標(biāo)注在電源線接地端子處。

設(shè)計(jì)家用電器接地系統(tǒng)時(shí)，一定要注意保證接地的可靠性和連續(xù)性，以及防松、防銹、耐腐蝕的要求，并且盡量減少中間環(huán)節(jié)。電源線接地最好單獨(dú)連接，以防更換電源線時(shí)破壞接地系統(tǒng)的連續(xù)性。

3.3 家用電器接地電阻測試注意事項(xiàng)

1） 測試設(shè)備的空載電壓不能超過12V。

2） 測試電流選擇器具額定電流的1.5倍或者25A，兩者中取較大者。

3） 測試時(shí)間不能過長，否則會(huì)因溫升過高導(dǎo)致阻值升高。

4） 測試接地端子與最遠(yuǎn)端的接地金屬之間的阻值。注意不包括電源線的電阻。

[1] GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》

[2] IEC 60364-1 ELECTRICAL INSTALLATIONS OF BUILDINGS Part 1: Fundamental principles,assessment of general characteristics, definitions

[3] 唐介，《電工學(xué)》.大連理工大學(xué).1995