6.2 安全接地 <1>
安全接地:采用低阻抗的导体将用电设备的外壳连接到大地,使人身不致因设备外壳漏电或静电放电而发生触电危险。 Note-大地的作用:大地具有非常大的电容量,是理想的零参考电位体,即使往大地中注入大量的电流或电荷,在稳态时其电位始终能趋于稳定,因此良好的安全接地能保证用电设备和人身的安全。 设备安全接地 安全接地 接零保护接地 防雷接地 <2>
设备安全接地 设备的安全接地是安全接地的一种。为了人、机安全,任何高压电气设备、电子设备的机壳、底座均需要安全接地,以避免高电压直接接触设备外壳,或者避免由于设备内部绝缘损坏而造成漏电打火所导致的机壳带电。如果不这样作,当人体触及机壳时就会有触电的危险。 一般用电设备在使用时,因绝缘老化、受潮等因素导致带电导线或者导电部件与机壳之间漏电,或者因设备超负荷引起严重发热,导致绝缘材料受损而造成漏电,或者因环境气体污染、粉尘沉积等而导致漏电和电弧击穿打火。 <3>
1、内电路与机壳间、机壳与地间的杂散阻抗; 2、内电路与机壳间的绝缘被击穿。 设备机壳带电情况: 1、内电路与机壳间、机壳与地间的杂散阻抗; 2、内电路与机壳间的绝缘被击穿。 分析结论: 1、机壳与地绝缘,Z2→∞,U2=U1 2、机壳与地导通,Z2→0,U2=0 <4>
人体电阻变化范围很大。皮肤干燥无破损时40-100kΩ,出汗潮湿时1000Ω。通常规定接地电阻为5-10Ω。 分析: 人体电阻变化范围很大。皮肤干燥无破损时40-100kΩ,出汗潮湿时1000Ω。通常规定接地电阻为5-10Ω。 如果良好接地,由于接地并联分流的作用,则流经人体的电流减少1/200-1/100左右。 <5>
当用电设备外壳接地后,人体一旦与即机壳接触,便会处于与接地电阻并联的位置,因接地电阻往往远小于人体电阻,因此漏电电流绝大部分从接地线中流过。 接零保护接地 通常用电设备采用220V或380V电源供电。由于电力供电的电压往往较高,设备的金属外壳除了正常的接地之外,还应与电网零线相连接,这称为接零保护。 当用电设备外壳接地后,人体一旦与即机壳接触,便会处于与接地电阻并联的位置,因接地电阻往往远小于人体电阻,因此漏电电流绝大部分从接地线中流过。 <6>
分析:虽然机壳接地后Zg很小,人体接触机壳分流很少。但机壳带电Z1与Zg相当时,地线上的电压几乎是相电压的一半,存在安全隐患。 解决的途径:外壳除接地外,还要和电网零线相接,以保证安全。 <7>
另外需要注意的是,在室内交流配电中,“火线”上接有保险丝,负载电流经“火线”至负载,再经“零线”返回。而安全“地线”应与设备机壳连接并与“零线”连接一点,因此,地线上平时没有电流,所以也没有电压降,且与之相连接的机壳上都是地电位。实际上,只有发生故障时,即绝缘被击穿时,安全地线上才会有电流。但该电流只是瞬时的,因为,保险丝或电流断路器在发生故障时 会立即切断电路,以防止触电危险发生。 <8>
将建筑物等设施和用电设备外壳与大地连接,将雷电电流引入大地。 防雷接地 将建筑物等设施和用电设备外壳与大地连接,将雷电电流引入大地。 据英国《每日邮报》2015年4月10日报道,冰岛航空公司一架客机被闪电击中后,飞机继续飞行了数小时,并安全到达目的地。乘客和机组人员到达目的地后才发现机鼻处竟然被劈出了一个洞。 <9>
安全接地的质量好坏关系到人身安全和设备安全。因此,必须检查安全接地的有效性。 接地的目的是为了使设备与大地有一个低阻抗的电流通路,因此,接地是否有效取决于接地电阻。一般而言,接地电阻的阻值越小越好。 设备安全接地的接地电阻一般应小于10Ω,1000V以上的电力线路要求接地电阻小于0.5 Ω。 <10>
接地装置也称为接地体,常见的有接地桩、接地网和地下水管等。通常接地体可以分为自然接地体和人工接地体两大类。 接地电阻的大小不仅仅与接地体的大小、形状、材料等特性有关,而且与接地体附近的土壤环境特性有较大关系。土壤的成分、土壤颗粒的大小和密度、地下水中是否含有被溶解的盐类等因素也会影响接地电阻的阻值。除此之外,接地电阻还受到天气环境条件的影响,比如环境潮湿程度、季节变化和温度高低变化等都会影响接地电阻的阻值。 接地装置也称为接地体,常见的有接地桩、接地网和地下水管等。通常接地体可以分为自然接地体和人工接地体两大类。 <11>
埋设在地下的水管,输送非燃气、液体的金属管道、建筑结构中埋设在地下的金属构件、电缆的金属外皮等这些非专门接地设计的金属体均属于自然接地体。 人工接地体是专门设计并人工埋设入地的金属导体。 通过上面内容,可以看到导体的电气特性对于接地效果的影响非常重要,因此,在后面的内容中将会对导体的电气特性进行一些讨论。 <12>