接地基本概念...

《接地的概念》 章长东

为了正确地进行接地工作，首先必须明确“地”和“接地”的概念以及有关的主要名词术语，并了解接地在防止人身遭受电击、减少财产损失和保证电力系统正常运行中的作用。

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一、“地”和“接地”的概念

1．地

　　（1）电气地　大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”，并不等干“地理地”，但却包含在“地理地”之中。“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。

　　（2）地电位　与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极，通常采用圆钢或角钢，也可采用铜棒或铜板。图 1示出圆钢接地极。当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时，由于这半球形的球面，在距接地极越近的地方越小，越远的地方越大，所以在距接地极越近的地方电阻越大，而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明：在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方，呈半球形的球面已经很大，实际已没有什么电阻存在，不再有什么电压降。换句话说，该处的电位已近于零。这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。若接地极不是单根而为多根组成时，屏蔽系数增大，上述 20m 的距离可能会增大。图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。地电位是指流散区以外的土壤区域。在接地极分布很密的地方，很难存在电位等于零的电气地。 （3）逻辑地　电子设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位，这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入，常称这个电位为“逻辑地”。这个“地”不一定是“地理地”，可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等；逻辑地可与大地接触，也可不接触，而“电气地”必须与大地接触。

　　2．接地

　　将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。“电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。“电气设备”是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备，例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。电力系统中接地的一点一般是中性点，也可能是相线上某一点。电气装置的接地部分则为外露导电部分。“外露导电部分”为电气装置中能被触及的导电部分，它在正常时不带电，但在故障情况下可能带电，一般指金属外壳。有时为了安全保护的需要，将装置外导电部分与接地线相连进行接地。“装置外导电部分”也可称为外部导电部分，不属于电气装置，一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。外部导电部分可能引入电位，一般是地电位。接地线是连接到接地极的导线。接地装置是接地极与接地线的总称。 　　超过额定电流的任何电流称为过电流。在正常情况下的不同电位点间，由于阻抗可忽略不计的故障产生的过电流称为短路电流，例如相线和中性线间产生金属性短路所产生的电流称为单相短路电流。由绝缘损坏而产生的电流称为故障电流，流入大地的故障电流称为接地故障电流。当电气设备的外壳接地，且其绝缘损坏，相线与金属外壳接触时称为“碰壳”，所产生的电流称为“碰壳电流”。

　　3．接触电压

在图2 中，当电气装置M绝缘损坏碰壳短路时，流经接地极的短路电流为 Id 。如接地极的接地电阻力 Rd ，则在接地极处产生的对地电压 Ud = Id·Rd ，通常称 Ud为故障电压，相应的电位分布曲线为图 2 中的曲线 C 。一般情况下，接地线的阻抗可不计，则M上所呈现的电位即为 Ud 。当人在流散区内时，由曲线 C 可知人所处的地电位为 Uφ 。此时如人接触M，由接触所产生的故障电压 Ut = Ud -Uφ 。人站立在地上，而一只脚的鞋、袜和地面电阻为 Rp，当人接触M时．两只脚为并联，其综合电阻为 Rp／2 。在 Ut的作用下，Rp／2 与人体电阻RB串联，则流经人体的电流 IB = Uf／（RB+Rp／2），人体所承受的电压 Ut = IB·RB = Uf ·RB／（RB+Rp／2）。这种当电气装置绝缘损坏时，触及电气装置的手和触及地面的双脚之间所出现的接触电压Ut与M和接地极间的距离有关。由图 2 可见，当 M 越靠近接地极，Uφ 越大，则 Uf 越小，相应地 Ut 也越小。当人在流散区范围以外，则 Uφ = 0，此时 Uf = Ud，Ut = Ud·RB／（RB+Rp ／2），Ut为最大值。由于在流散区内人所站立的位置与 Uφ 有关，通常以站立在离电气装置水平方向 0.8m 和手接触电气装置垂直方向 1.8m 的条件计算接触电压。如电气装置在流散区以外，计算接触电压 Ut 时就不必考虑上述水平和垂直距离。

　　4．跨步电压

　　人行走在流散区内，由图 2 的曲线 C 可见，一只脚的电位为 Uφ1 ，另一只脚的电位为 Uφ2 ，则由于跨步所产生的故障电压 Uk = Uφ1 - Uφ2 。在Uk 的作用下，人体电流 IB从人体的一只脚的电阻 Rp ，流过人体电阻 RB ，再流经另一只脚的电阻 Rp ，则人体电流 IB = Uk／（RB十2Rp）。此时人体所承受的电压 Ut = IB·RB = Uk·RB／（RB+2p） 。这种当电气装置绝缘损坏时，在流散区内跨步的条件下，人体所承受的电压 Uk为跨步电压。一般人的步距约为 0.8m，因此跨步电压 Uk以地面上 0.8m 水平距离间的电位差为条件来计算。由图 2 可见，当人越靠近接地极，Uφ1 越大。当一只脚在接地极上时 Uφ1 = Ud ，此时跨步所产生的故障电压 Uk为最大值，即图 2 中的 Ukm，相应地跨步电压值也是最大值。反之，人越远离接地极，则跨步电压越小。当人在流散区以外时，Uφ1 和 U φ2 都等于零，则 Uk = 0 ，不再呈现跨步电压。

　　5．流散电阻、接地电阻和冲击接地电阻

接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比，称为流散电阻。 　　电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为接地装置的接地电阻，即等于接地线的电阻与流散电阻之和。一般因为接地线的电阻甚小，可以略去不计，因此，可认为接地电阻等于流散电阻。 　　为了降低接地电阻，往往用多根的单一接地极以金属体并联连接而组成复合接地极或接地极组。由于各处单一接地极埋置的距离往往等于单一接地极长度而远小于40m，此时，电流流入各单一接地极时，将受到相互的限制，而妨碍电流的流散。换句话说，即等于增加各单一接地极的电阻。这种影响电流流散的现象，称为屏蔽作用，如图 3所示。

　　由于屏蔽作用，接地极组的流散电阻，并不等于各单一接地极流散电阻的并联值。此时，接地极组的流散电阻

Rd = Rd1／(n·η)　　　（1）

式中：Rd1──单一接地极的流散电阻 　　　n ──单一接地极的根数 　　 η ──接地极的利用系数，它与接地极的形状、单一接地极的根数和位置有关

以上所谈的接地电阻，系指在低频、电流密度不大的情况下测得的，或用稳态公式计算得出的电阻值。这与雷击时引入雷电流用的接地装置的工作状态是大不相同的。由于雷电流是个非常强大的冲击波，其幅度往往大到几万甚至几十万安的数值。这样，使流过接地装置的电流密度增大，并受到由于电流冲击特性而产生电感的影响，此时接地电阻称为冲击接地电阻，也可简称冲击电阻.　　由于流过接地装置电流密度的增大，以致土壤中的气隙、接地极与土壤间的气层等处发生火花放电现象，这就使土壤的电阻率变小和土壤与接地极间的接触面积增大。结果，相当于加大接地极的尺寸，降低了冲击电阻值。 　　长度较长的带形接地装置，由干电感的作用，当超过一定长度时，冲击电阻不再减少，这个极限长度称为有效长度、土壤电阻率越小，雷电流波头越短，则有效长度越短。 　　由于各种因素的影响，引入雷电流时接地装置的冲击电阻，乃是时间的函数。接地装置中雷电流增长至幅值IM的时间，是滞后于接地装置的电位达到其最大值 UM 的时间的。但在工程中已知冲击电流的幅值IM和冲击电阻 Rds的条件下，计算冲击电流通过接地极流散时的冲击电压幅值 UM = IM·Rds 。由于实际上电位与电流的最大值发生于不同时间，所以这样计算的幅值常常比实际出现的幅值大一些，是偏于安全的，因此在实际中还是适用的。

经过整流后，如图 13中所示的波形交流电的感觉阈值和摆脱阈值取决于人体与电极的接触面积，接触状态（干湿度、压力、温度）和各自的生理特征，其阈值尚在 IEC 的考虑中。 　在讨论心室纤维性颤动阈值时，必须区别下列的电流量值：Irms 为合成波形电流的有效值；Ip 为合成波形电流的峰值；Ipp 为合成波形电流的峰间值；Iev 为产生与所涉及波形在心室纤维性颤动方向有相同危险的正弦电流的有效值，该值用来代替图 7及图 11中的人体电流 IB 以估计心室纤维性颤动的危险。 　当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时，

Iev = Ipp／√2

　当电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时，

Iev = Ip／√2

　当交流对直流比越小，上述关系越不能适用。对于持续时间小于 0.1s 的直流电击，其阈值等于图 11中相应的电流值。 　　当电击持续时间在 0.75 倍到 1.5 倍心动周期时，量值参数由峰值转变为峰间值，转变的过程 IEC 认为尚需进一步研究。 　　如图 13 所示的半波及全波整流的波形，由于电流峰值等于其峰间值，当电击持续时间大干 1.5 倍心动周期及小于 0.75 倍心动周期时，Iev 分别为 Ipp／(2√2)= Ip／(2√2) 及 Ipp／√2 = Ip／√2 。由图 13可见，半波整流时 Irms = Ip／2，全波整流时为 Ip／√2。因此可得半波整流时 Iev值分别为 Irms／√2 及 √2Irms；全波整流时，Iev 值分别为 Irms／2 及 Irms 。 　　② 具有相位控制的交流电流的效应　一般的具有相应控制的交流电流的波形分为对称控制和不对称控制两种，分别示于图 14 的（a）和（b）。

　　这种波形的电流在产生感觉和阻止摆脱方面的效应大致上与具有相同 Ip 的纯交流电流相同。相位控制角在 120° 以上时，峰值随着电流流通持续时间的减少而增加。 　　对于对称控制：当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时。Iev 为具有与所涉及的相应波形电流相同的有效值；当电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时，Iev 为具有与所涉及的相应波形电流相同峰值电流的有效值，如相位控制角在 120°以上，心室纤维性颤动阈值将升高；当电击时间在 0.75 倍到 1.5 倍心动周期时，Iev 由峰值转变为有效值，转变的过程，IEC 认为尚待进一步研究。 　　对于不对称控制，其所产生的电流，也可能有直流分量。当电击持续时间大干 1.5 倍心动周期时，IEC 尚在考虑中；电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时，Iev 为具有与所涉及的相应波形电流相同峰值电流的有效值。相位控制角在 120° 以上时，心室纤维性颤动阈值将升高。 　③具有多周期控制的交流电流的效应　具有多周期控制的交流电流的波形见图 15所示。ts 为传导时间。tp 为不传导时问，ts＋tp 为工作周期。p = ts／(ts＋tp)为电力控制程度。I1rms 为电流传导期间电流的有效值，即Ip／√2；I2rms为工作周期内电流有效值，即 I1rms√p 。 　　感觉阈值及摆脱阈值，IEC 尚在考虑中。 　　心室纤维性颤动阈值，IEC 在幼猪身上进行试验，试验结果如图 16所示，对于人体，可作参考。当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时，阈值取决于 p 。p接近 1 时，Iev为与同一持续时间的正弦交流电流相同的有效值。p接近于 0.1 时 I1rms 与持续时间短于 0.75 倍心动周期的交流电流的阈值相同。 当 p在 1～0.1 的中间值时，如图 16所示，流过人体的电流逐渐增大，致使纤维 I1rms 与同一持续时间的正弦交流电流的有效值相同。

　　④ 短持续时间单向单脉冲电流的效应　内装电子元件的电器绝缘损坏或直接接触其带电体时可形成矩形或正弦形脉冲，如图 17（a）、（b）所示；电容器放电的短持续时间单向脉冲如图 17（c）所示。这些脉冲当其持续时间为 10ms 及以上时，对人体的效应与图 7 相同；对于 0.lms～10ms 持续时间的脉冲，其效应按下列能量率来表征。 　　心室纤维性颤动能量率 Fe ：在电流路径、心脏时相（心脏跳动的幅值与时间的关系）等给定条件下，引起一定几率的心室纤维性颤动的短持续时间单向脉冲的最小 I2t值，以积分形式表示为

Fe =∫0tii2dt

Fe乘以人体电阻得出脉冲期间耗散在人体的能量。 　　心室纤维性颤动电荷率 Fq ：在给定的电流路径、心脏时相等条件下，引起一定几率的心室纤维性颤动短持续时间单向脉冲最小 It 值，以积分形式表示为

Fq =∫0tiidt

　现以电容器放电为例。电容器由放电开始到放电电流降至其峰值的 5％ 的时间间隔为电容器放电的电击持续时间 t1。按指数衰减降到起初幅值 1／e = 0.3679 倍所需的时间为时间常数T 。当 ti = 3T时，所有脉冲能量几乎耗尽。 　　电容器放电的感觉阈值和痛苦阈值取决于电极的形式、脉冲的电荷及其电流峰值。图 18为以干手执大电极的人作为放电对象的感觉阈值及痛苦阈值．痛苦阔值为人感到有蜜蜂蜇或纸烟烧似的痛苦。以能量率 Fe表示的痛苦阈值对于通过手脚的电流路径及大接触面积来说为(50～100)×10-6A2s 数量级（在图 18中，如以面对图的右侧为东，则电容 C 按指向东北的对角线计量，能量W按指向西北的对角钱计量。如已知充电电压为 100V，电容为 100nF，则由该两线的交点 K，可读出脉冲的电荷为 10μC，能量为 0.5mJ）。 　　心室纤维性颤动阈值取决于脉冲电流的形式、持续时间及幅度、脉冲开始时的心脏时相、通过人体的电流路径及人的生理特征。 　　 IEC 曾在动物身上做过试验，其结果是：对于短持续时间的脉冲，心室纤维性颤动一般仅在脉冲落在心动周期易损时间内发生；对于电击持续时间小于 10ms 的单向脉冲，心室纤维性颤动的发生由 Fq或 Fe 所决定。图 19示出心室纤维性颤动的阈值，对于 50％ 的纤维性颤动几率，Fq为 0.005As ，Fe 则由脉冲持续时间 t1 = 4ms 时的 0.01A2s 上升到 t1 = 1ms 时的 0.02A2s 。该曲线给出路径以左手到双脚流过的电流的心室纤维性颤动危险几率．对于其它电流途径，则乘以表2的心电流系数 F 。图中 c1 曲线以下，无纤维性出动；c1 曲线以上直到曲线 c2 以下，具有较低的心室纤维性颤动危险，几率直到 5％；c2 曲线以上直到 c3 曲线以下，具有中等纤维性颤动危险，几率直到 50％ ；c3 曲线以上，具有高纤维性颤动危险，大于 50％ 几率。 　　对于各种形式脉冲的纤维性颤动能量率 Fe可由下列公式求出： 　　对于矩形脉冲：

　　　　　　　　　　Fe ＝ IDC2ti

对于正弦形脉冲：

　　　　　　　　　　　　Fe ＝ (IAC(p)2／2)ti ＝ IAC(rms)2ti

对于时间常数为T的电容放电：

　Fe ＝ IC(p)2 (T／2) ＝ IC(rms)2ti

　以上各式的电流参量可由图17看出：IDC为矩形脉冲电流的量值，IAC(p)为正弦形脉冲电流的峰值，IAC(rms)为正弦形脉冲电流的有效值，IC(p)为电容放电的峰值，IC(rms)为持续时间为 3T 的电容放电电流的有效值。具有相同心室纤维性颤动能量率及相同电击持续时间的矩形脉冲、正弦形脉冲及电容放电见图 20。 　　由Fe定义可写出，电容放电的 Fe1为

　　　Fe1 ＝ IC(p)2∫0∞e-2t／T ＝ IC(p)2(T／2)

矩形脉冲及正弦形脉冲的 Fe2及 Fe3为

　　　　　Fe2 ＝ IDC2 3T

　　　　　Fe3 ＝ IC(rms)2 3T

因为 Fe1 ＝ Fe2＝ Fe3 ，则

　　　IC(p)2(T／2) ＝ IDC2 3T ＝ IC(rms)2 3T

即　　IC(p)(1／√6) ＝ IC(rms) ＝ IDC

根据上式将 IDC 及 IC(rms) 转换为相应的 IC(p)(1／√6) 值，则可由转换而得的相应 IC(p)值在图 19中找到矩形脉冲和正弦形脉冲的心室纤维性颤动阈值。

3．直接电击的防护措施

直接电击保护又称正常工作的电击保护，也称为基本保护，主要是防止直接接触到带电体，一般采取以下措施。 　　（1）将带电体绝缘　带电部分完全用绝缘覆盖。该绝缘的类型必须符合相应电气设备的标准，且只能在遭到机械破坏后才能除去。绝缘能力必须达到长期耐受在运行中受到的机械、化学、电及热应力的要求。一般的油漆、清漆、喷漆都不符合要求。在安装过程中所用的绝缘也必须经过试验，证实合乎要求后才能使用。 　　（2）用遥栏和外护物防护　外护物一般为电气设备的外壳，是在任何方向都能起直接接触保护作用的部件。遮栏则只对任何经常接近的方向起直接接触保护作用。两者的防护要求如下： 　　① 最低的防护要求　在电气操作区内，防护等级为 IP2X ，顶部则为 IP4X。在电气操作区内，如可同时触及的带电部分没有电位差时，防护等级可为 IP1X。在封闭的电气操作区内可不设防护。 　　② 强度及花定性　遮拦或外护物应紧固在其所在位置，它的材料、尺寸和安装方法必须具有足够的稳定性和耐久性，并可承受在正常使用中可能出现的应力和应变。 　　③ 开启成拆卸　必须使用钥匙或工具，并设置联锁装置，即当开启和拆卸遮栏或外护物时，将其中可能偶然触及的所有带电部分的电源自动切断，直到遮栏或外护物复位后才能恢复电源。如遮栏或外护物中有电容器、电缆系统等储能设备并可能导致危险时，不但要在规定时间内泄放能量，而且还必须采用与上述要求相同的联锁装置。也可在带电部分与遮栏、外护物之间插入隔离网罩，当开启或拆卸遮栏或外护物时不会触及带电部分。网罩可以固定，也可在遮栏、外护物除去时自动滑入。网罩防护等级至少为 IP2X，且只有用钥匙和工具才能移开。如需更换灯泡、熔断器而在外护物和遮栏上留有较大的孔洞时，则必须采取适当措施防止人、畜无意识地触及带电部分，而且还须设置明显的标志，警告通过孔洞触及带电部分会发生危险。 　　（3）用阻挡物防护　阻挡物只能防护与带电部分无意识接触，但不能防护人们有意识接触。例如用保护遮栏、栏杆或隔板可以防止人体无意识接近带电部分．又如用网罩或熔断器的保护手柄，可以防止在操作电气设备时无意识触及带电部分。阻挡物可不用钥匙或工具拆除，但必须固定以免无意识地移开。

　　（4）置于伸臂范围以外　伸臂范围如图21所示。将带电部分置于伸臂范围以外可以防止无意识地触及。不同电位而能同时触及的部分严禁放在伸臂范围内。如两部分相距不到 2.5m，则认为是能够同时触及的。当人们的正常活动范围 S 由一个防护等级低于 IP2X 的阻挡物（如栏杆）限制时，则规定的距离应从阻挡物算起。在正常工作时须手持大或长的导电物体的地方，计算距离时须计及该物体的外形尺寸。 　　（5）采用 RCD（剩馀电流保护装置，也称漏电并关）作为附加保护　RCD 不能作为直接电击的唯一保护设备，只能作为附加保护，也就是作为其它保护失效或使用者疏忽时的附加电击保护。剩馀电流动作整定值一般采用 30mA。

　

4．间接电击的防护措施

间接电击保护又称故障下的电击保护，也称附加保护，一般采用以下措施： 　　（1）自动切听电源　当故障时，最大电击电流的持续时间超过允许范围时，自动切断电源（IT 系统的第一次故障除外），防止电击电流造成有害的生理效应．采用这种方法的前提是：电气设备的外露导电部分必须按系统接地制式与保护线相连，同时还宜进行主等电位联结。自动切断电源法可以最大限度地利用原有的过电流保护设备，且方法简单、投资最省，是一种常用的措施。 　　（2）使用Ⅱ级设备或采用相当绝缘的保护　Ⅱ级设备既有基本绝缘也有双重绝缘或加强绝缘；不考虑保护接地方法；设备内导电部分严禁与保护线连接。该类设备的绝缘外护物必须能承受可能发生的机械、电或热应力，一般的油漆、清漆及类似物料的涂层不符合要求。绝缘外护物上严禁有任何非绝缘材料制作的螺栓，以免破坏外护物的绝缘。 　　（3）采用非导电场所　在非导电场所内，严禁有保护线，也不采取接地措施，因此可采用 0 级设备（这种设备只有基本绝缘，没有保护接地手段）。非导电场所应具有绝缘的地板和墙（用于标称电压不超过 500V 的设备，其绝缘电阻不小于 50kΩ；如标称电压超过 500V，则为 100kΩ），其防护措施如下： 　　① 外露导电部分之间、外露导电部分与外部导电部分之间的距离不小于 2m；如在伸臂范围以外，则为 1.25m。 　　② 如达不到上述距离，则在两导电部分之间设置绝缘阻挡物，使越过阻挡物的距离不小于 2m。 　　③ 将外部导电部分绝缘起来，绝缘物要有足够的机械强度并能耐受 2000V 电压，且在正常情况下，泄漏电流不大于1mA。 　　上述布置必须是永久性的，即使使用手携式或移动式设备也必须能满足上述要求；另外，还应采取措施使墙和地板不因受潮而失去原有电阻值，同时外部导电部分也不能从外部引入电位。 　　（4）不接地的局部等电位联结　凡是能同时触及的外露导电部分和外部导电部分采用不与大地相连的等电位联结，使其电位近似相等，以免发生电击。局部等电位联结系统严禁通过外露导电部分或外部导电部分与大地接触，如不能满足，必须采用自动切断电源措施。为了防止进入等电位场所的人遭受危险的电位差，在和大地绝缘的导电地板与不接地的等电位联结系统连接的地方，必须采取措施减少电位差。 　　（5）电气隔离　将回路进行电气隔离是为了防止触及绝缘破坏的外露导电部分产生电击电流，一般采取以下措施： 　　① 该回路必须由隔离变压器或有多个等效隔离绕组的发电机供电，电源设备必须采用Ⅱ级设备或与其相当的绝缘。如该电源设备供电给几个电气设备，则这些电气设备的外露导电部分严禁与电源设备的金属外壳相连。 　　② 该回路电压不能超过 500V，其带电部分严禁与其它回路或大地相连,并须注意与大地之间的绝缘。继电器、接触器、辅助开关等电气设备的带电部分与其它回路的任何部分之间也需要这种电气隔离。 　　③ 不同回路应分开布线，如无法分开，则必须采用不带金属外皮的多芯电缆或将绝缘导线敷设在绝缘的管路或线槽中。这些电缆或导线的额定电压不低于可能出现的最高电压，旦每条回路有过电流保护。 　　④ 被隔离回路的外露导电部分必须采用绝缘的不接地等电位联结，该连接线严禁与其它回路的保护线或外露导电部分相连接，也不与外部导电部分连接。插座必须有保护插孔，其触头上必须连接到等电位联结系统。软电缆也必须有一根保护芯线作等电位联结用（供电给Ⅱ级设备的电缆除外）。 　　⑤ 如出现影响两个外露导电部分的故障，而这两部分又接至不同相的导线时，则必须有一个保护装置能满足自动切断电源的要求。

5．防止直接和间接电击两者的措施

　兼有防止直接和间接电击的保护，也称为正常工作及故障情况下两者的电击保护，可采取以下措施。 　　（1）安全电压采用的标称电压不超过安全电压 50V，如果引出中性残，中性线的绝缘与相线相同。 　　（2）由安全电源供电　安全电源有以下几种： 　　① 安全隔离变压器，其一、二次绕组间最好用接地屏蔽隔离。 　　② 电化电源，如蓄电池。 　　③ 与较高电压回路无关的其它电源，如柴油发电机。 　　④ 按标准制造的电子装置，保证内部故障时，端子电压不超过 50V，或端子电压可能超过 50V，但电能量很小，人一接触端子，电压立即降到 50V 以下。 　　（3）回路配置 　　① 安全电压的带电部分严禁与大地、其它回路的带电部分或保护线相连。 　　② 安全电压回路的导线与其它回路导线隔离，该隔离不低于安全变压器输入和输出线圈间的绝缘强度。如无法隔离，安全电压回路的导线必须在基本绝缘外附加一个密封的非金属护套、电压不同的回路的导线必须用接地的金属屏蔽或金属护套分开。如果安全电压回路的导线与其它电压回路的导线在同一电缆或组合导线内，则安全电压回路的导线必须单独或集中地按最高电压绝缘处理。 　　③ 安全电压的插头不能插入其它电压的插座内，安全电压的插座也不能被其它电源的插头插入，且必须有保护触头。 　　④ 当标准电压超过 25V 时，正常工作的电击保护必须采用IP2X的遮栏或外护物，或采用包以耐压 500V 历时 1 分钟不击穿的绝缘。

　　 6．防止电击的接地方法

　　就是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间作良好的金属连接，以保护人体的安全。 　　从图 22可以看出，当电气设备某处的绝缘损坏时外壳就带电。由于电源中性点接地，即使设备不接地，因线路与大地间存在电容，或者线路上某处绝缘不好，如果人体触及此绝缘损坏的电气设备外壳，则电流就经人体而成通路，这样就遭受了电击的危害。 　　图 23表示有接地装置的电气设备。当绝缘损坏、外壳带电时，接地电流 Id 将同时沿着接地极和人体两条通路流过。流过每一条通路的电流值将与其电阻的大小成反比，电流分别为 Id 及 IB 。即

IB／Id´ ＝ Rd／RB　　　　　　　（3）

式中：Id´──沿接地极流过的电流 　　　IB ──流经人体的电流 　　　RB ──人体的电阻 　　　Rd ──接地极的接地电阻 　　从式（3）中可以看出，接地极电阻越小，流经人体的电流也就越小。通常人体的电阻比接地极电阻大数百倍，所以流经人体的电流也就比流经接地极的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流经人体的电流几乎等于零，也就是 IB ≈ 0，Id´ ≈ Id。因而，人体就能避免触电的危险。 　　因此，不论施工或运行时，在一年中的任何季节，均应保证接地电阻不大于设计或规程中所规定的接地电阻值，以免发生电击危险。

（二）保障电气系统正常运行

　　电力系统接地一般为中性点接地。中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位接近于零。当相线碰壳或接地时，其它两相对地电压，在中性点绝缘系统中将升高为相电压的 √3 倍；而在中性点接地的系统中则接近于相电压，有利于系统稳定运行，防止系统振荡，而且系统中的电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平，降低了电气设备的制造成本和线路的建设费用。由于有了中性点的接地线，也可保证继电保护的可靠性。 　　通信系统一般采用正极接地，可防止杂音窜入和保证通信设备正常运行。 　　电子线路需要稳定的参考点，才能正常运行，因此也要接地。

（三）防止雷击和静电的危害

雷击时产生静电感应和电磁感应，物料在生产和运输中因摩擦而引起的静电，都可能造成电击或火灾危险。 　　直接遭受雷击的危害，比之于感应雷那就更大了，而且发生的机会亦更多。所以，为了防止直击雷，必须装设防雷装置。 　　所有防雷装置和防止静电危险的措施，最主要的方法是设置接地装置。现在将其作用分述如下：

1．直击雷

天气炎热时，天空中往往存在着大量雷云。比如当带有正电荷的雷云飘近地面时，就在附近地面特别是突出地面的高大建筑物上感应有负电荷。当地面和建筑物上积聚的电荷密度很高，而雷云又十分接近地面或建筑物时，就会产生强烈的放电现象。这就是通常所谓雷击。雷击的破坏作用是很大的。它不仅要击毙人畜，烧焦或劈倒树木，而且还破坏建筑物，甚至引起火灾和爆炸。 　　为了防止直击雷，往往在建筑物的顶部装设避雷针或避雷带。避雷针或避雷带都是经引下线连接到接地装置的，与大地间有良好连接。这样，当建筑物上空附近出现有雷云时，地面上感应产生的相反的电荷，就会沿接地装置、引下线和避雷针或避雷带跑进大气里，与雷云中的电荷中和，从而避免发生大规模的强烈放电现象。这就防止了雷击的发生。 　　根据采用防雷装置的经验证明，防雷装置必须有正确的设计和合理的安装。否则，不但不能防雷，甚至更容易招致雷害。这是因为雷击时能产生反击的缘故。反击的发生，可能引起电气设备绝缘的破坏、金属管道被烧穿，甚至于引起火灾、爆炸和人身事故。 　　防雷的接地装置所引起的高电位，可能对建筑物地下的金属管道、电缆等放电，形成电气反击，因此，在防雷接地装置与地下金属管道、电缆等之间，必须保持有一定的距离或将它们进行等电位联结。

　　2．静电感应雷

　　当金属屋顶或其它导体处于雷云和大地间所形成的电场中时，屋顶或导体上就会感应出与雷云异性的大量电荷。雷云放电后，云与大地间的电场消失，导体和屋顶上的电荷来不及立即流散，因而会产生对地很高的静电感应过电压并可能引起火灾或爆炸。 　　为了防止静电感应过电压的危害，应将建筑物的金属屋顶和建筑物内所有大型金属物体，如钢屋架、钢筋混凝土柱子、金属管道及水箱等，全部予以良好的接地，使因感应而产生的静电荷，迅速地被导人地中而没有积聚的可能。这样就能避免静电感应过电压的产生。

　　3．电磁感应雷

　　由于雷击时能产生幅度和陡度都很大的雷电流，在它的周围空间里，就会形成强大的变化的电磁场。处在这一电磁场中的导体，就会感应出非常高的电势。若导体恰巧形成间隙不大的闭合环路，那么，在间隙处就会产生火花放电现象。 　　电磁感应现象还可以使构成闭合回路的金属物体产生感应电流。如果回路间的导体接触不良，就会产生局部发热现象。这对于存放易燃或易爆炸物品的建筑物是十分危险的。为了防止电磁感应引起的不良后果，应将所有互相靠近的金属物体，如金属设备、管道与金属结构之间，很好地用金属线路接起来，并与接地装置有良好的连接．

　　4．静电

　　在物理学中曾告诉过我们，任何两种不同物质的物体发生摩擦时，都能够产生不同的静电荷。这种摩擦生电的现象，在日常生活中也是常常会遇到的。例如，在很干燥的天气里，用塑料制的梳子梳干净头发的时候，往往头发会飘起来，梳不服贴、这就是因为梳子与头发发生摩擦而带了电荷的缘故。 　　在生产中，这种摩擦生电的现象就更为普遍了。例如在工业企业中，当利用皮带传动或由不导电橡胶制成的橡皮输送装置工作时；当在各种混合器中搅拌物质时；当物质用轧辊或辗光机进行加工时；当摇荡液体或把液体从一容器转注到另一容器时；当液体在管道中流动速度较大时……，都经常会由于摩擦原因而产生静电。这些电荷不仅聚集在管道、容器和贮罐上，而且还会聚集在加工设备上，形成了很高的电位，对人身安全以及对设备和建筑物都存在着危险。 　　为了防止由于静电聚集而形成火花放电的危险．可以采取的防护措施很多。但最简单和最可靠的措施，唯有把可能产生或积聚静电荷的设备、管道和容器等进行接地，使静电一经产生就导人地中，以消除其积聚的可能性。

　　5．电磁干扰

　　屏蔽是抑制无线电工业干扰的有效措施之一。 　　在无线电工业生产中，无线电设备的调试在屏蔽房内进行，目的是用来防止外来的干扰。这是因为任何外来干扰源所产生的电场，其电力线将垂直终止于金属屏蔽层上，而不能穿进屏蔽房内。这种屏蔽的作用，是使屏蔽房内的无线电设备或导体不受外界干扰源的影响。 　　另一方面，也可以使无线电干扰源不去影响屏蔽房外的任何无线电接收设备或带电体。这时屏蔽房需要与大地或干扰源的机壳之间有良好的电气连接。例如，把载有无线电干扰的导体A放在封闭的金属罩壳内，若导体A充有正电荷，则金属罩壳内表面上将受感应而带有负电荷，并且和A上的正电荷互相束缚，金属罩壳的外表面则感应了等量的正电荷。电力线的分布如图 24（a）所示，金属罩壳外部的电力线将对其它导体产生干扰。假如把金属罩壳进行接地或接到干扰源的机壳，则罩壳外的正电荷与从地上或干扰源机壳来的负电荷相中和，罩壳外的电力线也就同时消失，如图 24（b）所示。这样罩壳内载有无线电干扰的导体A，对罩壳外就不会发生任何影响。

　　所以，静电屏蔽接地的作用，是把干扰源产生的电场限制在金属屏蔽的内部，而将金属屏蔽表面上所感应的电荷导入大地中，使外界免受金属屏蔽内干扰源的影响。

三、接地的分类

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　　　　　　　　　（一）接地的作用分类

一般分为保护性接地和功能性接地两种；

1．保护性接地

（1）防电击接地　为了防止电气设备绝缘损坏或产生漏电流时，使平时不带电的外露导电部分带电而导致电击，将设备的外露导电部分接地，称为防电击接地。这种接地还可以限制线路涌流或低压线路及设备由于高压窜入而引起的高电压；当产生电器故障时，有利于过电流保护装置动作而切断电源。这种接地，也是狭义的“保护接地”。 　　（2）防雷接地　将雷电导人大地，防止雷电流使人身受到电击或财产受到破坏。 　　（3）防静电接地　将静电荷引入大地，防止由于静电积聚对人体和设备造成危害。特别是目前电子设备中集成电路用得很多，而集成电路容易受到静电作用产生故障，接地后可防止集成电路的损坏。 　　（4）防电蚀接地　地下埋设金属体作为牺牲阳极或阴极，防止电缆、金属管道等受到电蚀。

　　2．功能性接地

　　（1）工作按地　为了保证电力系统运行，防止系统振荡．保证继电保护的可靠性，在交直流电力系统的适当地方进行接地，交流一般为中性点，直流一般为中点，在电子设备系统中，则称除电子设备系统以外的交直流接地为功率地。 　　（2）逻辑接地　为了确保稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为“逻辑地”，一般采用金属底板作逻辑地。常将逻辑接地及其它模拟信号系统的接地统称为直流地。 　　（3）屏蔽接地　将电气干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，也可减少电子设备产生的干扰影响其它电子设备。 　　（4）信号接地　为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，例如检测漏电流的接地，阻抗测量电桥和电晕放电损耗测量等电气参数测量的接地。

（二）按接地形式分类

　　接地极按其布置方式可分为外引式接地极和环路式接地极。若按其形状，则有管形、带形和环形几种基本形式。若按其结构，则有自然接地极和人工接地极之分。用来作为自然界地极的有：上下水的金属管道；与大地有可靠连接的建筑物和构筑物的金属结构；敷设于地下而其数量不少于两根的电缆金属包皮及敷设于地下的各种金属管道。但可燃液体以及可燃或爆炸的气体管道除外。用来作为人工接地极的，一股有钢管、角钢、扁钢和圆钢等钢材。如在有化学腐蚀性的土壤中，则应采用镀锌的上述几种钢材或铜质的接他极。接地装置的示意图如图25所示。

　　电气设备敷设接地装置后当然较没有敷设接地装置时要安全得多。但是接地装置的布置形式如果是单根接地极或外引式接地极，那末由于电位分布的不均匀，人体仍不免要受到电击的危险。此外，单根接地极或外引式接地极的可靠性也比较差。从图 25我们知道，外引式接地极与室内接地干线相连接仅依靠两条干线。若这两条干线发生损伤时，整个接地干线就与接地极断绝。当然，两条干线同时发生损伤的情况是比较少的。 　　为了消除单根接地极或外引式接地极的缺点，我们可以敷设环路式接地极，如图 26（a）。环路式接地极的电位分布是很均匀的。人体的接触电压 Ut 和跨步电压 Uk是比较小的。但是接地极外部的电位分布仍不均匀，其跨步电压仍是很高的，如图 26（b）。为了避免这种缺点，可在环路式接地极外敷设一些与接地极没有连接关系的扁钢。这样，接地极外的电位分布，就如图 26（c）所示的平坦地下降了。因此，在一切情况下，应优先考虑采用环路式接地极。只有在采用环路式接地极有困难或费用较多时，才采用外引式接地极。

四、接地的范围

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　　　　　　　　（一）直流系统

　　1．两线制直流系统

　　直流两线制配电系统应予接地。但以下情况可不接地：备有接地检测器并在有限场地内只向工业设备供电的系统；线间电压等于或低于 50V，或高于 300V、采用对地绝缘的系统；由接地的交流系统供电的整流设备供电的直流系统；最大电流在 0.03A 及以下的直流防火信号线路。

　　2．三线制直流系统

三线制直流供电系统的中性线宜直接接地.

（二）交流系统

　　1．低于 50V 的交流线路

　　一般不接地，但具有下列任何一条者应予接地； 　　（1）由变压器供电，而变压器的电源系统对地电压超过 150V； 　　（2）由变压器供电，而变压器的电源系统是不接地的； 　　（3）采取隔离变压器的，不应接地，但铁芯必须接地； 　　（4）安装在建筑物外的架空线路。

　　2．50～1000V 的交流系统

　　符合以下条件时可作为例外，不予接地： 　　（1）专用于向熔炼、精炼、加热或类似工业电炉供电的电气系统； 　　（2）专为工业调速传动系统供电的整流器的单独传动系统； 　　（3）由变压器供电的单独传动系统，变压器一次侧额定电压低于 1000V 的专用控制系统；其控制电源有供电连续性，控制系统中装有接地检测器，且保证只有专职人员才能监视和维修。

　　3．l～10kV 的交流系统

　　根据需要可进行消弧线圈或电阻接地。但供移动设备用的 1～10kV 交流系统应接地。

（三）移动式和车载发电机

1．移动式发电机

在下列条件下不要求将移动式发电机的机架接地，该机架可作为发电机供电系统的接地，其条件是发电机只向装在发电机上的设备和（或）发电机上的插座内软线和插头连接的设备供电，且设备的外露导电部分和插座上的接地端子连接到发电机机架上。

2．车载发电机

在符合下列全部条件下可将装在车辆上的发电机供电系统用的车辆的框架作为该系统的接地极。 　　（1）发电机的机架接地连接到车辆的框架上； 　　（2）发电机只向装在车辆上的设备和（或）通过装在车辆上或发电机上的插座内软线和插头连接设备供电； 　　（3）设备的外露导电部分和插座上的接地端子连接到发电机机架上。

3．中性线的连接

当发电机为单独系统时，应将中性线连接到发电机机架上。

（四）电气设备

1．电气设备的下列外露导电部分应予接地

（1）电机、变压器、电器、手携式及移动式用电器具等的金属底座和外壳； 　　（2）发电机中性点柜外壳、发电机出线柜外壳； 　　（3）电气设备传动装置； 　　（4）互感器的二次绕组； 　　（5）配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台等的金属框架和底座，全封闭组合电器的金属外壳； 　　（6）户内、外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门； 　　（7）交、直流电力电缆接线盒、终端盒和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层、可触及的穿线的钢管、敷设线缆的金属线槽、电缆桥架； 　　（8）金属照明灯具的外露导电部分； 　　（9）在非沥青地面的居民区，不接地、消弧线圈接地和电阻接地系统中无避雷线架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔，装有避雷线的架空线路的杆塔； 　　（10）安装在电力线路杆塔上的开关设备、电容器等电气装置的外露导电部分及支架； 　　（11）铠装控制电缆的金属护层，非铠装或非金属护套电缆闲置的 1～2 根芯线； 　　（12）封闭母线金属外壳； 　　（13）箱式变电站的金属箱体。

　　2．电气设备的下列外露导电部分可不接地

（1）在非导电场所，例如有木质、沥青等不良导电地面及绝缘的墙的电气设备，当满足二、（一）4.（3）款采用非导电场所的要求时； 　　（2）在干燥场所，交流额定电压 50V 以下，直流额定电压120V以下电气设备或电气装置的外露导电部分，但爆炸危险场所除外； 　　（3）安装在配电屏、控制屏和电气装置上的电气测量仪表、继电器和其它低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等； 　　（4）安装在已接地的金属构架上电气接触良好的设备，如套管底座等，但爆炸危险场所除外； 　　（5）额定电压 220V 及以下的蓄电池室内的支架； 　　（6）与已接地的机座之问有可靠电气接触的电动机和电器的外露导电部分，但爆炸危险场所除外。

3．外部导电部分

外部导电部分中可能有电击危险的地方应予接地，通常需要接地的部分如下： 　　（l）建筑物内或其上的大面积可能带电的金属构架可能与人发生接触时，则应予接地，以提高其安全性； 　　（2）电气操作起重机的轨道和桁架； 　　（3）装有线组的升降机框架； 　　（4）电梯的金属提升绳或缆绳，如已与电梯本体连接成导电通路的则可不接地； 　　（5）变电站或变压器室以外的线间电压超过 750V 的电气设备周围的金属间隔、金属遮栏等类似的金属围护结构； 　　（6）活动房屋或旅游车中的裸露的金属部分，包括活动房屋的金属结构、旅游车金属车架应接地。

五、按电击危险程度划分的环境分类

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由于环境的不同，有些会造成绝缘破坏，有些会使人的皮肤阻抗降低，这些都将容易造成电击危险。根据电击的危险程度将环境分为以下三类，有助于在进行接地工作时，采取适当的措施。

1．特别危险的环境

　　在建筑物内存在下列条件之一者，则为特别危险环境： 　　（1）特别潮湿，即建筑物内空气的相对湿度接近 100％ 者。此时．建筑物内的天花板、墙壁、地板以及物件完全处于湿气笼罩之下。例如浴室、游泳池。 　　（2）建筑物内具有化学活性或有机介质，即建筑物内经常或长期具有腐蚀蒸汽、气体、液体，形成能损坏电气设备和线路的绝缘和导电部分的沉积层或霉层。例如化工车间。 　　（3）建筑物内同时存在下述较危险环境的两个及以上条件者。 　　（4）放置户外电气装置的场所。

2．较危险的环境

在建筑物内存在下列条件之一者，则为较危险环境： 　　（1）很湿的或具有粉尘的环境，即建筑物内空气相对湿度超过 75％ 的场所；或在生产过程中排出的工艺粉尘的数量能沉积在电气设备和导线上的场所。 　　（2）具有金属、土、砖或钢筋混凝土等导电地面的场所。 　　（3）高温环境，即在各种热辐射的作用下，使建筑物内温度经常或大于一昼夜周期时间内超过 35℃ 的场所。例如安装有干燥炉、烘炉、焙烧炉或锅炉的建筑物。 　　（4）人有可能一方面接触到建筑物内接地的金属结构、工艺设备和金属管道等，另一方面又同时接触电气设备的金属外壳的场所。

　　3．无多大危险的环境

不存在或不能造成上述较危险环境或特别危险环境的建筑物内的场所，则为无多大危险的环境。

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很好的，。

图片能不能传上来，需要帮助我给你传。

不错好极了，好羡慕。

多谢多谢！实在是太好的东西了！

同志啊！好文章，我顶你

怎么没有图片呢，我要图不然还是有点不太好理解。如果可以给我发一份吧顺便交个朋友。 MAIL:mlrs168@163.com

我靠

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好你个虾米，黑我呢！

舒服！谢谢了

老虾米

我老了缺乏想象力，给个图直观。

什么都想学，什么都不会啊！

xjs3258@sohu.com

很好!

谢谢!

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好!!!