海灣消防百科|電氣設(shè)備接地知多少？
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什么是接地？
接地為防止觸電或保護(hù)設(shè)備的安全,把電力電訊等設(shè)備的金屬底盤或外殼接上地線;利用大地作電流回路接地線。在電力系統(tǒng)中，將設(shè)備和用電裝置的中性點(diǎn)、外殼或支架與接地裝置用導(dǎo)體作良好的電氣連接叫做接地。
接地的作用
我們往往只知道接地可防止人身遭受電擊，其實(shí)接地除了這一作用外，還可以防止設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)、防止雷擊、防止靜電損害和保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
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防止電擊
人體阻抗和所處環(huán)境的狀況有極大的關(guān)系，環(huán)境越潮濕，人體的阻抗越低，也越容易遭受電擊。例如，自裝過交流收音機(jī)的人幾乎都受到過電擊，但幾乎都能擺脫電源，因?yàn)榇藭r(shí)人所處的環(huán)境干燥，皮膚也較干燥。接地是防止電擊的一種有效的方法。電氣設(shè)備通過接地裝置接地后，使電氣設(shè)備的電位接近地電位。由于接地電阻的存在，電氣設(shè)備對(duì)地電位總是存在的，電氣設(shè)備的接地電阻越大，發(fā)生故障時(shí)，電氣設(shè)備的對(duì)地電位也越大，人觸及時(shí)的危險(xiǎn)性也越大。但是，如果不設(shè)置接地裝置，故障設(shè)備外殼的電壓就和相線對(duì)地電壓相同，比起接地電壓還是高出很多的，因此危險(xiǎn)性也相應(yīng)增加。
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保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行
電力系統(tǒng)的接地，又稱工作接地，一般在變電站或變電所對(duì)中性點(diǎn)進(jìn)行接地。工作接地的接地電阻要求很小，對(duì)大型的變電站要求有一個(gè)接地網(wǎng)，保證接地電阻小而且可靠。工作接地的目的是使電網(wǎng)的中性點(diǎn)與地之間的電位接近于零。低壓配電系統(tǒng)無法避免相線碰殼或相線斷裂后碰地，如果中性點(diǎn)對(duì)地絕緣，就會(huì)使其他兩相的對(duì)地電壓升高到3倍的相電壓，其結(jié)果可能把工作電壓為220的電氣設(shè)備燒壞。對(duì)中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，即使一相與地短路，另外二相仍可接近相電壓，因此接于其他二相的電氣設(shè)備不會(huì)損壞。此外可防止系統(tǒng)振蕩，電氣設(shè)備和線路只要按相電壓考慮其絕緣水平。
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防止雷擊和靜電危害
雷電發(fā)生時(shí)，除了直接雷外，還會(huì)生產(chǎn)感應(yīng)雷，感應(yīng)雷又分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。所有防雷措施中最主要的方法是接地。
接地種類
重復(fù)接地、保護(hù)接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。
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重復(fù)接地
重復(fù)接地就是在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，在零干線的一處或多處用金屬導(dǎo)線連接接地裝置。
在低壓三相四線制中性點(diǎn)直接接地線路中，施工單位在安裝時(shí),應(yīng)將配電線路的零干線和分支線的終端接地，零干線上每隔1千米做一次接地。
對(duì)于距接地點(diǎn)超過50米的配電線路，接入用戶處的零線仍應(yīng)重復(fù)接地，重復(fù)接地電阻應(yīng)不大于10歐。
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保護(hù)接地
電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬外殼及金屬支架與大地作電氣連接，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地主要應(yīng)用在中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中。
倘若不采用保護(hù)接地措施，那么人體觸及帶電外殼時(shí)，由于輸電線和大地之間存在分布電容而構(gòu)成回路，使人體有電流通過而發(fā)生觸電事故。
倘若電氣設(shè)備采用了保護(hù)接地措施，那么人體觸及帶電外殼時(shí)，人體與保護(hù)接地裝置的電阻并聯(lián)。由于接地電阻小于人體電阻，此時(shí)可以認(rèn)為通過人體的電流很小，電流幾乎不通過人體，避免了觸電事故。
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工作接地
接地網(wǎng)示意圖地是為了使系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運(yùn)行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。它分為機(jī)器邏輯地、信號(hào)回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系統(tǒng)中還有本安接地。
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防雷接地
防雷接地是組成防雷措施的一部分，其作用是把雷電流引入大地。
建筑物和電氣設(shè)備的防雷主要是用避雷器(包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)和消雷裝置等)。
避雷器的一端與被保護(hù)設(shè)備相接，另一端連接地裝置。當(dāng)發(fā)生直擊雷時(shí)，避雷器將雷電引向自身，雷電流經(jīng)過其引下線和接地裝置進(jìn)入大地。
此外，由于雷電引起靜電感應(yīng)副效應(yīng)，為了防止造成間接損害，如房屋起火或觸電等，通常也要將建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道和鋼筋結(jié)構(gòu)等接地；雷電波會(huì)沿著低壓架空線、電視天線侵入房屋，引起屋內(nèi)電工設(shè)備的絕緣擊穿，從而造成火災(zāi)或人身觸電傷亡事故，所以還要將線路上和進(jìn)屋前的絕緣瓷瓶鐵腳接地。
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屏蔽接地
是消除電磁場對(duì)人體危害的有效措施，也是防止電磁干擾的有效措施。高頻技術(shù)在電熱、醫(yī)療、無線電廣播、通信、電視臺(tái)和導(dǎo)航、雷達(dá)等方面得到了廣泛應(yīng)用。人體在電磁場作用下，吸收的輻射能量將發(fā)生生物學(xué)作用，對(duì)人體造成傷害，如手指輕微顫抖、皮膚劃痕、視力減退等。對(duì)產(chǎn)生磁場的設(shè)備外殼設(shè)屏蔽裝置，并將屏蔽體接地，不僅可以降低屏蔽體以外的電磁場強(qiáng)度，達(dá)到減輕或消除電磁場對(duì)人體危害的目的，也可以保護(hù)屏蔽接地體內(nèi)的設(shè)備免受外界電磁場的干擾影響。
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防靜電接地
為防止靜電危害影響并將其泄放，是靜電防護(hù)最重要的一環(huán)。
接地裝置
接地裝置由接地體和接地線組成。
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接地線
家用電器設(shè)備由于絕緣性能不好或使用環(huán)境潮濕，會(huì)導(dǎo)致其外殼帶有一定靜電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生觸電事故。為了避免出現(xiàn)的事故可在電器的金屬外殼上面連接一根電線，將電線的另一端接入大地，一旦電器發(fā)生漏電時(shí)接地線會(huì)把靜電帶入到大地釋放掉。另外對(duì)于電器維修人員在使用電烙鐵焊接電路時(shí)，有時(shí)會(huì)因?yàn)殡娎予F帶電而擊穿損壞電器中的集成電路，這一點(diǎn)比較重要。使用電腦的朋友有時(shí)也會(huì)忽略主機(jī)殼接地，其實(shí)給電腦主機(jī)殼接根地線，在一定程度上可以防止死機(jī)現(xiàn)象的出現(xiàn)。
在電力系統(tǒng)中接地線：是為了在已停電的設(shè)備和線路上意外地出現(xiàn)電壓時(shí)保證工作人員的重要工具。按部頒規(guī)定，接地線必須是25mm2以上裸銅軟線制成。
電器中，接地線就是接在電氣設(shè)備外殼等部位及時(shí)的將因各種原因產(chǎn)生的不安全的電荷或者漏電電流導(dǎo)出的線路。
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接地體
一根或一組與大地土壤密切接觸并提供與大地之間電氣連接的導(dǎo)體。
接地方式
現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)其本身就是強(qiáng)烈的電磁干擾源，主要通過輻射方式干擾該頻段內(nèi)的通信設(shè)備。為抑制外部高壓輸電線路的干擾影響，采用接地措施，常用的接地方式有兩種，現(xiàn)分別討論如下：
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分散接地方式
外殼接地電路接地就是將通信大樓的防雷接地、電源系統(tǒng)接地、通訊設(shè)備的各類接地以及其他設(shè)備的接地分別接入相互分離的接地系統(tǒng)，由于地線系統(tǒng)不斷增多，地線間潛在的耦合影響往往難以避免，分散接地反而容易引起干擾。同時(shí)主體建筑物的高度不斷增加，其接地方式所帶的不安全因素也越來越大。當(dāng)某一設(shè)施被雷擊中，容易形成地下反擊，損壞其他設(shè)備。
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聯(lián)合接地方式
聯(lián)合接地方式也稱單點(diǎn)接地方式，即所有接地系統(tǒng)共用一個(gè)共同的“地”。聯(lián)合接地有以下一些特點(diǎn)：
(1)整個(gè)大樓的接地系統(tǒng)組成一個(gè)籠式均壓體，對(duì)于直擊雷，樓內(nèi)同一層各點(diǎn)位比較均勻;對(duì)于感應(yīng)雷，籠式均壓體和大樓的框架式結(jié)構(gòu)對(duì)外來電磁場干擾也可提供10-40dB的屏蔽效果;
(2)一般聯(lián)合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利于減少干擾;
(3)旱天接地雷節(jié)省金屬材料，占地少。
由上不難看出，采用聯(lián)合接地方式可以有效抑制外部高壓輸電線路的干擾。
防靜電接地的接地線應(yīng)串聯(lián)一個(gè)1兆歐的限流電阻,即通過限流電阻與接地裝置相連。接地電阻不是越小越好嗎?為何還要串電阻?
計(jì)算機(jī)接地是以接地電流易于流動(dòng)為目標(biāo)，要求接地電阻越小越好。計(jì)算中心的接地應(yīng)盡量減少噪音引起的電位變動(dòng)，同時(shí)應(yīng)注意信號(hào)電路與電源電路、高電平電路與低電平電路不能使用同一共地回路。對(duì)傳輸帶寬要求較高的網(wǎng)絡(luò)布線，應(yīng)采用隔離式屏蔽接地，以防止靜電感應(yīng)產(chǎn)生干擾。在設(shè)計(jì)上力求簡單、經(jīng)濟(jì)和實(shí)效接地如能和屏蔽有效地結(jié)合起來，將能更好地解決干擾，抑制噪音。
接地線接法
在直流地的接法上可以分為3種類型：串聯(lián)接地、并聯(lián)接地和網(wǎng)狀接地。
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串聯(lián)接地
機(jī)房中設(shè)備直流地線以串聯(lián)的方式接在直流地的銅皮上，此種接法雖然個(gè)別處電位有差異，但由于電阻非常小，所以在簡單的接地系統(tǒng)中應(yīng)用較多。其缺點(diǎn)是在要求較高配置時(shí)，從防止噪聲的角度來看，因串聯(lián)接地，各串聯(lián)的電阻使得各點(diǎn)電位產(chǎn)生偏差，容易產(chǎn)生噪聲。
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并聯(lián)接地
此方法中各電路的地電位只與本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，各點(diǎn)間的電位差較平衡，可獲得較好的低頻接地，因此應(yīng)用得較多。由于計(jì)算機(jī)的直流電壓較低，各機(jī)架之間的地電流不容易形成耦合，但這種連接方式需要很多根地線，布線較繁雜。
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網(wǎng)狀地
在大型機(jī)房中，對(duì)地要求相對(duì)嚴(yán)格，目前廣泛使用網(wǎng)狀地線作為直流地，稱為網(wǎng)狀地。直流網(wǎng)狀地是用一定截面積的銅帶在活動(dòng)地板下面交叉排列成600mm×600mm的方格，其交叉點(diǎn)與活動(dòng)地板支撐點(diǎn)的位置交錯(cuò)排列，腳點(diǎn)處用錫焊焊接或壓接在一起。
為了使直流網(wǎng)狀地和大地絕緣，在銅帶下面應(yīng)墊2～3mm厚的絕緣膠皮或聚氯乙烯板等絕緣材料，要求對(duì)地電阻在10MΩ以上。直流網(wǎng)狀地系統(tǒng)不僅有助于更好地保證邏輯電路電位參考點(diǎn)的一致，而且大大提高了機(jī)器內(nèi)部和外部抗干擾能力。但是網(wǎng)狀地系統(tǒng)比較龐大，施工復(fù)雜，且費(fèi)用較高，因而只適用在大型計(jì)算機(jī)機(jī)房中應(yīng)用。
在處理共地的地線時(shí)需要注意問題
(1)接地電阻——共用接地地樁的接地電阻應(yīng)滿足各種接地中最小接地電阻的要求。
(2)為防止接地系統(tǒng)的相互干擾，確保對(duì)建筑物的絕緣，接地母線應(yīng)使用帶有絕緣外皮的屏蔽線，屏蔽套的一端應(yīng)進(jìn)行接地。
(3)直流地、交流地和安全地雖然最后都接在地樁上，但并不意味著各種地之間可以隨意連接，也應(yīng)按照上述要求在其未接入同一地樁之前彼此應(yīng)保持嚴(yán)格的絕緣。
(4)在直流地與機(jī)殼安全地分開接地的計(jì)算機(jī)設(shè)備中，因其直流地與機(jī)架嚴(yán)格絕緣，各自分別接系統(tǒng)地樁，但有些計(jì)算機(jī)的機(jī)殼與直流地在電器上是接在一起的，其交流設(shè)備的工作地與機(jī)殼是嚴(yán)格絕緣的。
電氣設(shè)備接地技術(shù)原則
1．為保證人身和設(shè)備安全，各種電氣設(shè)備均應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14050《系統(tǒng)接地的形式及安全技術(shù)要求》進(jìn)行保護(hù)接地。保護(hù)接地線除用以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的工作接地或保護(hù)接地的要求外，不應(yīng)作其它用途。
2．不同用途和不同電壓的電氣設(shè)備，除有特殊要求外，一般應(yīng)使用一個(gè)總的接地體，按等電位聯(lián)接要求，應(yīng)將建筑物金屬構(gòu)件、金屬管道（輸送易燃易爆物的金屬管道除外）與總接地體相連接。
3．人工總接地體不宜設(shè)在建筑物內(nèi)，總接地體的接地電阻應(yīng)滿足各種接地中最小的接地電阻要求。
接地裝置的技術(shù)要求
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變（配）電所的電氣設(shè)備接地
1．變（配）電所的接地裝置的接地體應(yīng)水平敷設(shè)。其接地體采用長度為2.5m、直徑不小于12mm的圓鋼或厚度不小于4mm的角鋼，或厚度不小于4mm的鋼管，并用截面不小于25mm×4mm的扁鋼相連為閉合環(huán)形，外緣各角要做成弧形。
2．接地體應(yīng)埋設(shè)在變（配）所墻外，距離不小于3m，接地網(wǎng)的埋設(shè)深度應(yīng)超過當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸?，最小埋設(shè)深度不得小于0.6m。
3．變（配）電所的主變壓器，其工作接地和保護(hù)接地，要分別與人工接地網(wǎng)連接。
4．避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。
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易燃易爆場所的電氣設(shè)備的保護(hù)接地
1．易燃易爆場所的電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、金屬管道和建筑物的金屬結(jié)構(gòu)均應(yīng)接地，并在管道接頭處敷設(shè)跨接線。
2．在1kV以下中性點(diǎn)接地線路中，當(dāng)線路過電流保護(hù)為熔斷器時(shí)，其保護(hù)裝置的動(dòng)作安全系數(shù)不小于4，為斷路器時(shí)，動(dòng)作安全系數(shù)不小于2。
3．接地干線與接地體的連接點(diǎn)不得少于2個(gè)，并在建筑物兩端分別與接地體相連。
4．為防止測量接地電阻時(shí)產(chǎn)生火花引起事故，需要測量時(shí)應(yīng)在無爆炸危險(xiǎn)的地方進(jìn)行，或?qū)y量用的端鈕引至易燃易爆場所以外地方進(jìn)行。
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直流設(shè)備的接地
由于直流電流的作用，對(duì)金屬腐蝕嚴(yán)重，使接觸電阻增大，因此在直流線路上裝設(shè)接地裝置時(shí)，必須認(rèn)真考慮以下措施：
1．對(duì)直流設(shè)備的接地，不能利用自然接地體作為PE線或重復(fù)接地的接地體和接地線，且不能與自然接地體相連。
2．直流系統(tǒng)的人工接地體，其厚度不應(yīng)小于5mm，并要定期檢查侵蝕情況。
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常見的接地種類有以下幾項(xiàng)：
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