淺談地線在家庭用電的安全作用

湛江市第二技工學(xué)校 吳水祥

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淺談地線在家庭用電的安全作用

湛江市第二技工學(xué)校 吳水祥

【摘要】近年來有很多舊樓房由于房屋重新裝修、老舊的單位小區(qū)電線殘舊老化需要改造，改造和新裝的用電線路對(duì)是否需要安裝地線這個(gè)問題，很多家庭都是一知半解，下面我針對(duì)電擊電流種類及對(duì)人體的危害，淺談接地線在安全用電中的必要。

【關(guān)鍵詞】電擊；接地電阻；人體電阻；安全電流；擺脫電流；致命電流；TN系統(tǒng)；TT系統(tǒng)；IT系統(tǒng)

現(xiàn)在無論是單位、工廠或家庭在新安裝和改造用電線路時(shí)總要拉上一根地線。但多拉的一條地線究竟有沒有必要，有些老同志總愛這樣說，我家里用電幾十年了，從未用過地線，未見出過什么事，電器也一樣正常使用，由此可見地線是一根多余的線，裝電拉地線是別人拉我也拉，相互攀比的結(jié)果，拉地線實(shí)屬多余。地線是否有用，裝電拉地線是否是多余呢？事實(shí)上接地線是十分有用的，裝電拉地線是十分必要的。

觸電對(duì)人體的危害，這個(gè)無論男女老少都知道。人們經(jīng)常看到電工若無其事的觸摸帶電導(dǎo)體，是不是因?yàn)樗请姽ぃ?jīng)常接觸到電，對(duì)電反應(yīng)麻木了，沒有反應(yīng)了？其實(shí)不是，這是因?yàn)殡姽兌记宄妼?duì)人體的傷害是電流流經(jīng)人體而導(dǎo)致的，電工們觸摸帶電體前必須將自己與大地完全絕緣，從而避免電流通過身體的緣故。

電流通過人體而造成體內(nèi)器官的綜合性傷害稱為電擊。電流流過人體時(shí)，電流的熱效應(yīng)會(huì)引起肌體燒傷、炭化，在某些器官上產(chǎn)生損壞其正常功能的高溫；肌體內(nèi)的體液或其它組織會(huì)發(fā)生分解作用，從而使各種組織和成分遭到嚴(yán)重破壞；肌體的神經(jīng)組織因受到損傷，會(huì)產(chǎn)生不同程度的刺痛、麻酥、打擊感，并伴隨不由自主的肌肉收縮、心慌、驚恐等癥狀，傷害嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)心律不齊、昏迷、心跳呼吸停止，直至死亡的嚴(yán)重后果。

當(dāng)不同大小的電流通過人體時(shí)，往往有各種不同的感覺，通過的電流愈大，人體生理反應(yīng)愈明顯，感覺也愈強(qiáng)烈。按電流通過人體的生理機(jī)能反應(yīng)就對(duì)人體的傷害程度，電流可以分成以下幾類：

1）感知電流：指引起人的感覺的最小電流。成年男性平均感知電流的有效值約為1.1mA；成年女性的平均感知電流的有效值約為0.7mA，一般會(huì)有輕微的麻感或針刺感。

2）擺脫電流：指人體觸電后能自主擺脫電源的最大電流。成年男性擺脫電流為9mA；成年女性擺脫電流為6mA。兒童擺脫電流比成年人更小。

3）致命電流：也成為室顫電流，指致命電源在較短的時(shí)間內(nèi)危及生命的最小電流，一般為50mA。

接地是指電氣設(shè)備通過接地裝置與大地相連接。低壓系統(tǒng)接地形式分為：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)三種。

1)IT系統(tǒng)

三相三線制電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地，電氣設(shè)備的金屬外殼通過保護(hù)接地線與接地極連接，如圖1所示。

圖1

保護(hù)原理：（適用于各種不接地網(wǎng)）

∵ RE與RP （人體電阻） 呈并聯(lián)關(guān)系，且RE // RP ≈ RE

∵ RE＜＜│Z│

∴ UP （人體電壓）↓↓——在安全范圍內(nèi)。

基本消除危險(xiǎn)性。

2)TT系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的金屬外殼通過保護(hù)接地線接至與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無關(guān)的接地極，如圖2所示。

圖2

保護(hù)原理：

∵ RN、RE<

∴ 漏電設(shè)備對(duì)地電壓即人體電壓近似為：

3)TN系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的金屬外殼接零，如圖3所示。

圖3

保護(hù)原理：

漏電→導(dǎo)致單相短路→產(chǎn)生單相短路電流ISS→促使單相短路保護(hù)元件動(dòng)作→迅速切斷電源→實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

TN系統(tǒng)可分為：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TNC-S系統(tǒng)三種。

1、TN-C系統(tǒng)：干線部分保護(hù)接零線與工作零線完全共用的系統(tǒng)。可用于爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)性不大，用電設(shè)備較少、用電線路簡(jiǎn)單且安全條件較好的場(chǎng)所。

2、TN-S系統(tǒng)：保護(hù)接零線與工作零線完全分開的系統(tǒng)。可用于爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)性較大或安全要求高的場(chǎng)所，宜用于獨(dú)立附設(shè)變電站的車間。也適用于科研院所、計(jì)算機(jī)中心、通信局站等。正常工作條件下，外露導(dǎo)電部分和保護(hù)導(dǎo)體呈零電位——最“干凈”的系統(tǒng)。

3、TN-C-S系統(tǒng)：干線部分前一段保護(hù)接零線與工作零線共用，后一段保護(hù)接零線與工作零線分開的系統(tǒng)。宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站，廠內(nèi)低壓配電場(chǎng)的所及民用樓房。

家庭用電為220V單相供電系統(tǒng)，它必須有一根相線L和一根中性線N。由以上論述可知，接地系統(tǒng)IT系統(tǒng)不在其中。家庭中供電時(shí)，如果相線和中性線由于人為的緣故發(fā)生對(duì)調(diào)，一旦采用TN系統(tǒng)中的TN-C系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)，由于這兩個(gè)系統(tǒng)的PE保護(hù)線和中性線是共用的，因此會(huì)造成設(shè)備的金屬外殼帶電的情況，人觸摸到設(shè)備帶電的金屬外殼便發(fā)生觸電事故。所以家庭用電線路采用TN系統(tǒng)中的TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)安裝比較合理、科學(xué)。以上接地系統(tǒng)中的PE保護(hù)線就是我們?nèi)粘Ｋf的家庭用電的接地線，它是一根與接地電阻小于4Ω的接地裝置緊密相連的金屬導(dǎo)線。

家庭安裝用電線時(shí)，科學(xué)地利用空氣漏電保護(hù)開關(guān)，空氣開關(guān)，接地線等配合使用是可以實(shí)現(xiàn)把工頻電流限制在30mA這個(gè)效果的。家庭用電線路一般都安裝有空氣帶漏電總開關(guān)，空調(diào)線路分開關(guān)，插座分開關(guān)，照明分開關(guān)。空調(diào)線路分開關(guān)與空調(diào)線路相連接；插座照開關(guān)與插座連接、照明分開關(guān)與照明燈具連接。其中空調(diào)線路，插座線路中還附帶拉上一條不經(jīng)任何開關(guān)的接地線。接地線通過插座和空調(diào)插座的接地極與用電設(shè)備的金屬外殼緊密相連。

家庭安裝使用的導(dǎo)線都是帶絕緣皮的，這些導(dǎo)線被安裝在線槽或線管中，人們由于觸摸導(dǎo)線而發(fā)生觸電的可能性很低。家庭中發(fā)生觸電電擊事故一般是指人體接觸到用電器因故障而帶電的金屬外殼而發(fā)生的觸電事故。造成用電器金屬外殼帶電的原因有兩種，一種是用電器本身的絕緣老化，絕緣下降對(duì)金屬外殼產(chǎn)生的漏電；另一種是由于某種原因帶電導(dǎo)體直接碰殼。

導(dǎo)線的絕緣皮老化后會(huì)對(duì)與它接觸的金屬外殼發(fā)生漏電，漏電電流會(huì)沿著與金屬外殼相連接地線流向大地，它的大小由絕緣電阻的大小決定。當(dāng)這個(gè)漏電電流值大于空氣漏電開關(guān)泄漏電流最小動(dòng)作值30mA時(shí)，空氣漏電開關(guān)便會(huì)動(dòng)作切斷電源。我國(guó)家庭用電為220V的交流電，根據(jù)歐姆定律R=U/ I=220V÷30mA≈7.3千歐姆。拉有接地線的電路，如果導(dǎo)線的絕緣電阻下降到7.3千歐姆以下，漏電空氣開關(guān)便會(huì)動(dòng)作關(guān)斷電源，從而消除觸電危險(xiǎn)。沒有安裝接地線的電器設(shè)備則沒有這個(gè)功能。

家用電器一般人們都放干燥地面或者掛著干燥墻壁上，甚至還有些設(shè)備會(huì)放在絕緣的塑料臺(tái)架上，如果沒接地線，一旦相線碰到設(shè)備的金屬外殼時(shí)，設(shè)備的金屬外殼就會(huì)呈現(xiàn)220V的交流電壓，一旦人體觸碰到帶電的金屬外殼時(shí)，220V便會(huì)通過人體向地面產(chǎn)生一個(gè)漏電電流，人體電阻一般按1000～2000歐姆考慮，根據(jù)歐姆定律I=U/R=220÷（1000～2000）= （0.22～0.11）A，換成毫安級(jí)別的單位即110mA～220mA，這個(gè)電流都遠(yuǎn)大于50mA的致命電流，這是非常危險(xiǎn)的。如果拉了接地線情況就不同了，由于接地裝置的接地電阻小于4Ω，根據(jù)歐姆定律I=U/ R=220÷4=55A=55000mA。這個(gè)漏電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣漏電開關(guān)最小動(dòng)作電流30mA，它可以使空氣漏電開關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作關(guān)斷電源。萬一空氣漏電開關(guān)失靈，只要我們?cè)诎惭b用電線路時(shí)合理的選擇線路分開關(guān)，使得每組分開關(guān)動(dòng)作電流小于接地線對(duì)金屬外殼直接漏電電流55A，那么就會(huì)收到很好的保護(hù)作用。空氣開關(guān)選擇一般要小于線路的最大負(fù)荷電流，一般選擇小于55A，就能起到保護(hù)作用。

在日常維修、維護(hù)時(shí)我們也可以用鉗表小電流檔測(cè)量在運(yùn)行電器設(shè)備的接地線的電流，監(jiān)測(cè)運(yùn)行中的電氣設(shè)備是否對(duì)地漏電了，以此來判斷電氣設(shè)備是否存在絕緣降低老化的情況。

由以上分析可知，接地線在家庭線路安裝中是一根非常有用的導(dǎo)線，關(guān)乎到用電安全與否。接地線與漏電開關(guān)科學(xué)地配合使用是非常必要的。而且用電線路的地線必須滿足小于4歐姆的要求，接地線不但可以實(shí)現(xiàn)安全用電，而且日常維護(hù)時(shí)通過對(duì)它的測(cè)量常能防患于未然。

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