1、前言
在人們的日常生活和生產(chǎn)過(guò)程中，離不開(kāi)電器、用電設(shè)備和電力設(shè)施，每年因?yàn)殡姄魝松踔林氯怂劳龊蛽p毀電氣設(shè)備所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額巨大，因此電氣安全問(wèn)題成為關(guān)系到人身安全和設(shè)備安全的頭等大事，探討接地與電氣安全問(wèn)題意義重大。
2、接地的概念及分類(lèi)
2.1、接地的基本概念
所謂接地，就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來(lái)。
接地裝置是接地體和接地引下線的總和。接地體包括人工接地體和自然接地體。如由角鋼、鋼管、扁鋼和圓鋼等金屬件組合，專(zhuān)門(mén)制作的具有一定散流電阻的金屬導(dǎo)體組稱(chēng)為人工接地體。各種埋在地中的金屬構(gòu)件、金屬管道，建筑物的金屬構(gòu)件(梁、柱、行車(chē)軌道、配電裝置、起重機(jī)、升降機(jī)等的骨架)稱(chēng)為自然接地體。
2.2、接地的分類(lèi)
按照接地性質(zhì)，接地可分為正常接地和故障接地。正常接地又有工作接地和安全接地之分。工作接地指正常情況下有電流流過(guò)，利用大地代替導(dǎo)線的接地，以及正常情況下沒(méi)有或只有很小不平衡電流流過(guò)，用以維持系統(tǒng)安全運(yùn)行的接地。安全接地是正常情況下沒(méi)有電流流過(guò)的起防止事故作用的接地，如防止觸電的保護(hù)接地、掛接接地、保護(hù)接零、防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間的意外連接，如接地短路等。
3、防止間接接觸電擊的基本技術(shù)措施
3.1、保護(hù)接地
保護(hù)接地的目的，顧名思義就是保護(hù)人身安全的接地。當(dāng)電機(jī)外殼不接地，而一相絕緣擊穿時(shí)，它的外殼對(duì)地來(lái)說(shuō)，就有—電位。因此接觸帶電的外殼和直接接觸到未絕緣的相同樣危險(xiǎn)。
在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式：一種是電源中性點(diǎn)不接地，一種是電源中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地，再有一種是電源中性點(diǎn)直接接地。前兩種合稱(chēng)小接地電流系統(tǒng)，亦稱(chēng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)；后一種稱(chēng)為大接地電流系統(tǒng)，亦稱(chēng)中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)。保護(hù)接地一般用于配電變壓器中性點(diǎn)不直接接地的供電方式中，起限制電器設(shè)備因絕緣損壞而漏電后的對(duì)地電壓不超過(guò)安全范圍。
在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，一般不宜采用保護(hù)接地，因?yàn)樵谶@種供電方式下，供電部門(mén)在電氣施工中將變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)、配電屏、構(gòu)架等配電設(shè)備的金屬外殼都連接在總的接地體上，從而形成安全保護(hù)。也就是說(shuō)，這種情況并非單純的接地，而是屬于接零，此時(shí)，如果用戶采取接地保護(hù)，就出現(xiàn)了同—供電系統(tǒng)中存在接零和接地兩種不同的保護(hù)方式，一旦設(shè)備外殼因絕緣損壞帶電，對(duì)地電壓將沿金屆接地線通過(guò)大地流向低壓配電系統(tǒng)的接地體，而且此時(shí)由于接地電流不大，如果保護(hù)裝置靈敏度不夠，則不會(huì)動(dòng)作，這樣，就使與接地體相連的配電變壓器中性線、配電屏、構(gòu)架等長(zhǎng)期帶有不安全電壓，這是安全規(guī)程所不允許的。
3.2、保護(hù)接零和重復(fù)接地
在我國(guó)低壓網(wǎng)絡(luò)中，都是采用中性點(diǎn)直接接地的，在這種系統(tǒng)中運(yùn)行的電氣設(shè)備可以采用保護(hù)接零的辦法，以避免人體遭到觸電的危險(xiǎn)。
所謂保護(hù)接零，就是將電器設(shè)備在正常情況下與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分用導(dǎo)線與配電系統(tǒng)的零線連接起來(lái)。保護(hù)接零一般與熔斷器、保護(hù)裝置等配合用于變壓器中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中。
眾所周知，在低壓網(wǎng)絡(luò)中，中性點(diǎn)直接接地，而設(shè)備外殼不接地是危險(xiǎn)的。而當(dāng)設(shè)備外殼采用保護(hù)接地后，要確保人身安全，要花費(fèi)高昂的代價(jià)來(lái)降低接地電阻值，經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上均是不合理的，因此我國(guó)低壓配電裝置規(guī)定，在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中，電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護(hù)的方式。
采用這種方式后，當(dāng)一相絕緣損壞后，便形成了一個(gè)由該損壞相線、設(shè)備外殼、零線的閉合回路。由于導(dǎo)線(相線和零線)及設(shè)備外殼的合成電阻值很小，所以單相短路電流一般足夠大，從而引起保護(hù)電器動(dòng)作，迅速切斷故障設(shè)備的電源，確保人身迅速脫離電源。
在保護(hù)接零系統(tǒng)中，零線僅靠在電源端一處接地是不夠安全可靠的。為了提高安全可靠性，還應(yīng)在零錢(qián)的干線上和分支線路的終端以及中間沿線每一公里處進(jìn)行重復(fù)多點(diǎn)接地。電纜或架空線在引入車(chē)間和大型建筑物處，應(yīng)加接地極或與室內(nèi)配電屏、控制屏的接地裝置相連。當(dāng)高、低壓線同桿架設(shè)時(shí)，應(yīng)在桿線的兩端桿上，將低壓零線加重復(fù)接地。這樣模式的重復(fù)接地系統(tǒng)，至少有以下四方面好處：
（1）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)(如碰殼)，可以降低零線的對(duì)地電壓。在無(wú)重復(fù)接地的情況下，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)(如碰殼)，短路電流通過(guò)相線和零線構(gòu)成回路。在零線上產(chǎn)生電壓降，就是設(shè)備外殼對(duì)地電壓UD。
對(duì)于380伏系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，UD≈146.7伏，顯然比安全電壓高得多，所以仍有觸電傷亡的危險(xiǎn)存在。
當(dāng)零線加重復(fù)接地后(二點(diǎn))，故障電流將沿著零線和流經(jīng)重復(fù)接地和工作接地的兩個(gè)并聯(lián)電阻RN和R0流入大地，該故障電流大部分通過(guò)零線成回路，小部分通過(guò)重復(fù)接地電阻RN和工作接地R0成回路。
按規(guī)程，R0≤4歐，RN≤10歐，則設(shè)備對(duì)地電壓UD＝104.伏。
可見(jiàn)采用一組重復(fù)接地后，對(duì)地電壓降低了40％，如果再多接幾處，則完全可以降低至危及人身安全的范圍以內(nèi)。
（2）當(dāng)零相發(fā)生斷線，且斷線處后面某些電氣設(shè)備碰殼短路時(shí)，可以使故障程度減輕。
在沒(méi)有重復(fù)接地的情以下，當(dāng)零相斷線，斷線后面的設(shè)備有一相碰殼短路時(shí)，則斷線處前面的設(shè)備外殼對(duì)地電壓接近于零；斷線處后面的設(shè)備的外殼上，均存在著接近于相電壓的對(duì)地電壓。
如果觸及斷線處后面的設(shè)備，則人體將承受接近于全部相電壓的危險(xiǎn)。
在有重復(fù)接地的情況下，接在零線斷線處前后的電氣設(shè)備，其外殼存在的對(duì)地電壓多少是被拉平了，如果R0＝RN，則前后對(duì)地電壓均為1/2UΦ，也就是說(shuō)，斷線處后面的設(shè)備外殼的對(duì)地電壓降低了一半，也即故障程度減輕了。
當(dāng)然，應(yīng)該指出的是這種電壓對(duì)人體仍然是危險(xiǎn)的，只不過(guò)程度有所減輕罷了。因此如何確保零相不發(fā)生斷線，就應(yīng)該精心施工，加強(qiáng)維護(hù)才是
（3）零線發(fā)生一處斷線時(shí)，若三相負(fù)荷不平衡，能維持?jǐn)嗑�處后面的三相電壓的基本平衡與穩(wěn)定，并能減輕和消除斷線處后面的電氣設(shè)備觸電的危險(xiǎn)。
在沒(méi)有重復(fù)接地的情況下，由于三相電流不平衡，導(dǎo)致三相電壓不對(duì)稱(chēng)，負(fù)載輕的一相電壓升高，負(fù)載重的一相電壓降低，斷線處后面的零相上可能有數(shù)十伏高的電壓，將導(dǎo)致觸電危險(xiǎn)。
當(dāng)采用重復(fù)接地后，由于兩個(gè)接地點(diǎn)之間可以通過(guò)兩組接地裝置RN、R0和大地成回路，所以能顯著降低兩個(gè)中點(diǎn)之間的電壓，負(fù)荷端三相電壓基本保持平衡。同時(shí)，由于在零線上增加了重復(fù)接地，設(shè)備對(duì)地電壓即為重復(fù)接地電阻RN上的電壓降，它僅是相電壓的一部分，從而減輕了觸電的危險(xiǎn)性。
（4）在零線上增加重復(fù)接地，可使單相接地短路電流增大，加速熔斷或開(kāi)關(guān)迅速跳閘。并且當(dāng)線路越長(zhǎng)，作用越顯著，有利于加速保護(hù)裝置的動(dòng)作切除故障電源，保障人身及設(shè)備的安全。
3.3、工作接地
在電力系統(tǒng)中，110千伏及以上系統(tǒng)多數(shù)中性點(diǎn)是直接接地運(yùn)行的，該級(jí)電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，將立即切除故障線路。
35～66千伏系統(tǒng)的中性點(diǎn)，是經(jīng)過(guò)消弧線圈接地的，該級(jí)電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，允許運(yùn)行一段時(shí)間，進(jìn)行故障點(diǎn)的尋找。在6～10千伏系統(tǒng)，中性點(diǎn)是絕緣的，單相接地時(shí)，也允許在運(yùn)行狀態(tài)下尋找接地故障點(diǎn)。在380／220伏低壓系統(tǒng)中，其中性點(diǎn)是直接接地的，當(dāng)火線發(fā)生單相接地短路時(shí)，該故障相熔絲將熔斷故障切除。
這些中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)，其接地要求是十分嚴(yán)格的：
（1）由同一臺(tái)發(fā)電機(jī)，同一臺(tái)變壓器，同一母線供電的380／220伏網(wǎng)絡(luò)中，不宜采用接零、接地兩種保護(hù)方式。
如果電動(dòng)機(jī)容量較大，所產(chǎn)生的短路電流不足以使其保護(hù)沒(méi)備動(dòng)作切斷故障，此時(shí)與零錢(qián)相連的所有用電設(shè)備的外殼及電動(dòng)機(jī)上都可能帶上危險(xiǎn)的電壓。由此可見(jiàn)，這種接地方式是極危險(xiǎn)的。因此在同一低壓接零網(wǎng)絡(luò)中，不能一部分設(shè)備采用接零保護(hù)，而另一部分設(shè)備采用保護(hù)接地。
（2）在同一個(gè)車(chē)間里，其中性點(diǎn)工作制不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取共同接地，即將接地網(wǎng)連成一體，處在同—個(gè)接地網(wǎng)中。高壓和低壓用電設(shè)備均應(yīng)采取共同接地方式。
（3）各種電氣設(shè)備的工作接地和保護(hù)接地，均應(yīng)使用同一個(gè)總接地裝置。
3.4、掛接接地
將停電設(shè)備三相短路后接地，稱(chēng)為掛接地線，簡(jiǎn)稱(chēng)接地線，其主要作用是防止突然來(lái)電時(shí)有關(guān)人員遭受觸電傷害。停電設(shè)備掛接地線后，一是可以將用電設(shè)備或線路上的剩余電荷放入大地，二是萬(wàn)一發(fā)生誤送電而造成停電設(shè)備三相同時(shí)來(lái)電時(shí)，接地線可造成三相短路，巨大的短路電流將使電源開(kāi)關(guān)迅速斷開(kāi)而切斷電源。
幾種錯(cuò)誤的掛接地線方法：
（1）分相單獨(dú)接地。如果采用分相單獨(dú)接地，一旦發(fā)生誤送電現(xiàn)象，盡管由于三相對(duì)地短路而使開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，但由于短路電流在接地線上可產(chǎn)生很高的殘壓，這一殘壓直接加在停電設(shè)備或線路上，對(duì)工作人員構(gòu)成巨大威脅。
（2）掛設(shè)單相接地線。如果僅在某一相上掛設(shè)接地線，發(fā)生誤送電操作時(shí)，所產(chǎn)生的單相短路電流將流過(guò)接地電阻而在其上產(chǎn)生一個(gè)電壓降，這一電壓降直接加在停電設(shè)備上，同樣會(huì)給工作人員帶來(lái)危險(xiǎn)。更何況對(duì)于小接地電流系統(tǒng)來(lái)講，發(fā)生單相接地故障時(shí)一般不能保證保護(hù)裝置動(dòng)作，此時(shí)的危險(xiǎn)性將會(huì)更大。
（3）掛設(shè)兩相短路接地線。假如僅使三相線路的其中兩相短接后接地，發(fā)生誤送電操作時(shí)，產(chǎn)生兩相短路，此時(shí)盡管短路電流可使保護(hù)裝置動(dòng)作而切斷電源，但由于接地回路中將有電流流過(guò)，同樣會(huì)產(chǎn)生較高的殘壓，對(duì)工作人員同樣會(huì)構(gòu)成威脅。
正如前面分析的那樣，正確的掛接地線的做法是采用三相短路后接地。從理論上講，采取三相短路接地，如電源側(cè)發(fā)生三相同時(shí)合閘送電，則會(huì)發(fā)生對(duì)稱(chēng)性三相短路，短路處為零電位，這無(wú)疑是安全的。但是否這種做法就不存在問(wèn)題了呢？答案是否定的。如果突然來(lái)電為單相電源時(shí)，將使整個(gè)工作地點(diǎn)都帶有和該單相電源數(shù)值相同的電位，盡管出現(xiàn)這種情況的可能性不大，但一旦出現(xiàn)，危險(xiǎn)性還是比較大的。因此，掛接地線并不能在所有情況下都保證安全，這就提醒我們?cè)诠ぷ髦屑纫_掛接地線，又不能過(guò)分依賴接地線，必須在掛接地線的同時(shí)，抓好安全規(guī)程的落實(shí)工作，嚴(yán)格按規(guī)程操作，防止誤送電。只有這樣，才能有效地防止觸電事故的發(fā)生。
4、結(jié)論
我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到接地對(duì)于電氣安全的重要性，熟悉防止間接接觸電擊的基本技術(shù)措施，如保護(hù)接地、掛接地線、重復(fù)接地、工作接地和保護(hù)接零的工作原理及作用，并能夠在實(shí)際工作中正確使用，確保用電過(guò)程中人身及設(shè)備安全。
|
