1、前言
在人們的日常生活和生產過程中，離不開電器、用電設備和電力設施，每年因為電擊傷人甚至致人死亡和損毀電氣設備所帶來的經濟損失數(shù)額巨大，因此電氣安全問題成為關系到人身安全和設備安全的頭等大事，探討接地與電氣安全問題意義重大。
2、接地的概念及分類
2.1、接地的基本概念
所謂接地，就是將設備的某一部位經接地裝置與大地緊密連接起來。
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，專門制作的具有一定散流電阻的金屬導體組稱為人工接地體。各種埋在地中的金屬構件、金屬管道，建筑物的金屬構件(梁、柱、行車軌道、配電裝置、起重機、升降機等的骨架)稱為自然接地體。
2.2、接地的分類
按照接地性質，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，利用大地代替導線的接地，以及正常情況下沒有或只有很小不平衡電流流過，用以維持系統(tǒng)安全運行的接地。安全接地是正常情況下沒有電流流過的起防止事故作用的接地，如防止觸電的保護接地、掛接接地、保護接零、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措施
3.1、保護接地
保護接地的目的，顧名思義就是保護人身安全的接地。當電機外殼不接地，而一相絕緣擊穿時，它的外殼對地來說，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。
在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運行方式：一種是電源中性點不接地，一種是電源中性點經阻抗接地，再有一種是電源中性點直接接地。前兩種合稱小接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點非有效接地系統(tǒng)；后一種稱為大接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點有效接地系統(tǒng)。保護接地一般用于配電變壓器中性點不直接接地的供電方式中，起限制電器設備因絕緣損壞而漏電后的對地電壓不超過安全范圍。
在中性點直接接地的系統(tǒng)中，一般不宜采用保護接地，因為在這種供電方式下，供電部門在電氣施工中將變壓器低壓側中性點、配電屏、構架等配電設備的金屬外殼都連接在總的接地體上，從而形成安全保護。也就是說，這種情況并非單純的接地，而是屬于接零，此時，如果用戶采取接地保護，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方式，一旦設備外殼因絕緣損壞帶電，對地電壓將沿金屆接地線通過大地流向低壓配電系統(tǒng)的接地體，而且此時由于接地電流不大，如果保護裝置靈敏度不夠，則不會動作，這樣，就使與接地體相連的配電變壓器中性線、配電屏、構架等長期帶有不安全電壓，這是安全規(guī)程所不允許的。
3.2、保護接零和重復接地
在我國低壓網絡中，都是采用中性點直接接地的，在這種系統(tǒng)中運行的電氣設備可以采用保護接零的辦法，以避免人體遭到觸電的危險。
所謂保護接零，就是將電器設備在正常情況下與帶電部分相絕緣的金屬結構部分用導線與配電系統(tǒng)的零線連接起來。保護接零一般與熔斷器、保護裝置等配合用于變壓器中性點直接接地系統(tǒng)中。
眾所周知，在低壓網絡中，中性點直接接地，而設備外殼不接地是危險的。而當設備外殼采用保護接地后，要確保人身安全，要花費高昂的代價來降低接地電阻值，經濟上、技術上均是不合理的，因此我國低壓配電裝置規(guī)定，在中性點直接接地的低壓電力網中，電力設備的外殼宜采用低壓接零保護的方式。
采用這種方式后，當一相絕緣損壞后，便形成了一個由該損壞相線、設備外殼、零線的閉合回路。由于導線(相線和零線)及設備外殼的合成電阻值很小，所以單相短路電流一般足夠大，從而引起保護電器動作，迅速切斷故障設備的電源，確保人身迅速脫離電源。
在保護接零系統(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，還應在零錢的干線上和分支線路的終端以及中間沿線每一公里處進行重復多點接地。電纜或架空線在引入車間和大型建筑物處，應加接地極或與室內配電屏、控制屏的接地裝置相連。當高、低壓線同桿架設時，應在桿線的兩端桿上，將低壓零線加重復接地。這樣模式的重復接地系統(tǒng)，至少有以下四方面好處：
（1）當系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(如碰殼)，可以降低零線的對地電壓。在無重復接地的情況下，當發(fā)生單相接地短路時(如碰殼)，短路電流通過相線和零線構成回路。在零線上產生電壓降，就是設備外殼對地電壓UD。
對于380伏系統(tǒng)來說，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存在。
當零線加重復接地后(二點)，故障電流將沿著零線和流經重復接地和工作接地的兩個并聯(lián)電阻RN和R0流入大地，該故障電流大部分通過零線成回路，小部分通過重復接地電阻RN和工作接地R0成回路。
按規(guī)程，R0≤4歐，RN≤10歐，則設備對地電壓UD＝104.伏。
可見采用一組重復接地后，對地電壓降低了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。
（2）當零相發(fā)生斷線，且斷線處后面某些電氣設備碰殼短路時，可以使故障程度減輕。
在沒有重復接地的情以下，當零相斷線，斷線后面的設備有一相碰殼短路時，則斷線處前面的設備外殼對地電壓接近于零；斷線處后面的設備的外殼上，均存在著接近于相電壓的對地電壓。
如果觸及斷線處后面的設備，則人體將承受接近于全部相電壓的危險。
在有重復接地的情況下，接在零線斷線處前后的電氣設備，其外殼存在的對地電壓多少是被拉平了，如果R0＝RN，則前后對地電壓均為1/2UΦ，也就是說，斷線處后面的設備外殼的對地電壓降低了一半，也即故障程度減輕了。
當然，應該指出的是這種電壓對人體仍然是危險的，只不過程度有所減輕罷了。因此如何確保零相不發(fā)生斷線，就應該精心施工，加強維護才是
（3）零線發(fā)生一處斷線時，若三相負荷不平衡，能維持斷線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備觸電的危險。
在沒有重復接地的情況下，由于三相電流不平衡，導致三相電壓不對稱，負載輕的一相電壓升高，負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，將導致觸電危險。
當采用重復接地后，由于兩個接地點之間可以通過兩組接地裝置RN、R0和大地成回路，所以能顯著降低兩個中點之間的電壓，負荷端三相電壓基本保持平衡。同時，由于在零線上增加了重復接地，設備對地電壓即為重復接地電阻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性。
（4）在零線上增加重復接地，可使單相接地短路電流增大，加速熔斷或開關迅速跳閘。并且當線路越長，作用越顯著，有利于加速保護裝置的動作切除故障電源，保障人身及設備的安全。
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)中性點是直接接地運行的，該級電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，將立即切除故障線路。
35～66千伏系統(tǒng)的中性點，是經過消弧線圈接地的，該級電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許運行一段時間，進行故障點的尋找。在6～10千伏系統(tǒng)，中性點是絕緣的，單相接地時，也允許在運行狀態(tài)下尋找接地故障點。在380／220伏低壓系統(tǒng)中，其中性點是直接接地的，當火線發(fā)生單相接地短路時，該故障相熔絲將熔斷故障切除。
這些中性點直接接地的系統(tǒng)，其接地要求是十分嚴格的：
（1）由同一臺發(fā)電機，同一臺變壓器，同一母線供電的380／220伏網絡中，不宜采用接零、接地兩種保護方式。
如果電動機容量較大，所產生的短路電流不足以使其保護沒備動作切斷故障，此時與零錢相連的所有用電設備的外殼及電動機上都可能帶上危險的電壓。由此可見，這種接地方式是極危險的。因此在同一低壓接零網絡中，不能一部分設備采用接零保護，而另一部分設備采用保護接地。
（2）在同一個車間里，其中性點工作制不同時，應當采取共同接地，即將接地網連成一體，處在同—個接地網中。高壓和低壓用電設備均應采取共同接地方式。
（3）各種電氣設備的工作接地和保護接地，均應使用同一個總接地裝置。
3.4、掛接接地
將停電設備三相短路后接地，稱為掛接地線，簡稱接地線，其主要作用是防止突然來電時有關人員遭受觸電傷害。停電設備掛接地線后，一是可以將用電設備或線路上的剩余電荷放入大地，二是萬一發(fā)生誤送電而造成停電設備三相同時來電時，接地線可造成三相短路，巨大的短路電流將使電源開關迅速斷開而切斷電源。
幾種錯誤的掛接地線方法：
（1）分相單獨接地。如果采用分相單獨接地，一旦發(fā)生誤送電現(xiàn)象，盡管由于三相對地短路而使開關跳開，但由于短路電流在接地線上可產生很高的殘壓，這一殘壓直接加在停電設備或線路上，對工作人員構成巨大威脅。
（2）掛設單相接地線。如果僅在某一相上掛設接地線，發(fā)生誤送電操作時，所產生的單相短路電流將流過接地電阻而在其上產生一個電壓降，這一電壓降直接加在停電設備上，同樣會給工作人員帶來危險。更何況對于小接地電流系統(tǒng)來講，發(fā)生單相接地故障時一般不能保證保護裝置動作，此時的危險性將會更大。
（3）掛設兩相短路接地線。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，產生兩相短路，此時盡管短路電流可使保護裝置動作而切斷電源，但由于接地回路中將有電流流過，同樣會產生較高的殘壓，對工作人員同樣會構成威脅。
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，如電源側發(fā)生三相同時合閘送電，則會發(fā)生對稱性三相短路，短路處為零電位，這無疑是安全的。但是否這種做法就不存在問題了呢？答案是否定的。如果突然來電為單相電源時，將使整個工作地點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，這就提醒我們在工作中既要正確掛接地線，又不能過分依賴接地線，必須在掛接地線的同時，抓好安全規(guī)程的落實工作，嚴格按規(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、結論
我們應該充分認識到接地對于電氣安全的重要性，熟悉防止間接接觸電擊的基本技術措施，如保護接地、掛接地線、重復接地、工作接地和保護接零的工作原理及作用，并能夠在實際工作中正確使用，確保用電過程中人身及設備安全。
|
