低压电气装置的接地

李玉梅

(天津市九河市政工程设计咨询有限公司，天津 300170)

接地是电气工作人员十分熟悉的电气安全措施，也是个十分复杂的问题，它关系到人身、设备和财产的安全以及电气装置和设备功能的正常运行。

随着用电技术的进步，接地被赋予新的概念:1)指电气回路导体或电气设备外壳与大地的连接;2)指需接地部分与代替大地的某一导体连接，以该导体的电位为参考电位。

1 接地装置的组成

建筑物电气装置内的接地装置由接地极、接地线和接地母排三部分组成，用以实现电气系统与大地的连接。与大地直接接触实现电气连接的金属物体为接地极，对此接地极可实现某种电气功能，如用作系统接地、保护接地或信号接地。它可以是人工接地极，也可以是自然接地极。

接地母排是一建筑物电气装置的参考点，通过它将一电气装置内需接地的部分与接地极相连接，也可以将电气装置内等电位联结线互相连通，用以实现建筑物内大件导电部分间的总等电位联结。

接地极与接地母排之间的连线成为接地线。

2 供电系统的接地

任一电压等级的供电系统都需要考虑系统接地(系统内电源端带电导体的接地)和保护接地(负荷端电气装置外露导电部分的接地)，如图1所示的RB和RA。

2.1 系统接地

系统接地可降低低压线路另两非故障相的对地电压，也可使高压侧故障电流通过低压系统的系统接地返回电源，使高压侧继电保护动作，从而避免或减轻高压侧故障对低压系统的危害。

图1 系统接地和保护接地示意图

系统接地RB应尽量小，在户外没有总等电位联结作用的正常干燥场所，如:RB为TN系统中PEN线和PE线上所有并联的接地极的接地电阻，Ω;RE为不与PEN线或PE线相连接的装置外导电部分与大地间最小接触电阻，Ω;U0为回路对地交流方均根值标称电压，V。

以 U0=220 V，使 Uf＜50 V，得 RB≤0.29RE，因 RE是个随机值，难以对RB规定安全限制，但是可知RB越小越好。

2.2 保护接地

保护接地使电气装置内外露导电部分的接地，它对电气安全是十分重要的，必须保证接地通路的导通。有些情况是不允许电气装置的外露导电部分作保护接地的，如在设置绝缘场所和采用电气分隔作防间接接触电击措施就不得作保护接地。

3 系统的接地形式

接地系统分 TN(TN-C，TN-S，TN-C-S)，TT，IT 三种类型(见图2)，这些接地系统的文字符号的含义是:

第一个字母说明电源端带电导体与大地的关系:

T(Terre):电源端带电导体上的一点与大地不经阻抗直接连接。

I(Isolate):电源端所有带电部分与大地隔离或电源端带电导体上的一点通过高阻抗与大地直接连接。

图2 接地系统分类

第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系:

T:电气装置的外露导电部分直接与大地连接，独立于电源系统的任一接地点。

N(Neutral):电气装置的外露导电部分的接地与已接地的电源系统中性点直接电气连接。

补充字母的说明:

S(Separate):保护功能由一根与中性导体或接地导体相独立的导体提供。

C(Combine):中性导体和保护功能组合在一根导体(PEN)中。

由同一变压器、发电机供电的范围内TN系统不能和IT系统兼容。分散的建筑物可分别采用TN系统和IT系统。同一建筑物内宜采用TN系统或TT系统中的一种。

在TN系统内建立局部TT系统防范电击事故的发生，如图3所示。

在建筑外，没有做总等电位联结作用的电气装置需另装设独立接地极，并引出独立保护接地线做这部分电气装置的保护接地。这时，电源线路上的故障电压将传不至户外的设备外壳上。

图3 在TN系统内建立局部TT系统

在局部TT系统内发生故障时，故障电流值不大，所以在回路的出线端必须装设RCD，即装设漏电保护，以保证在该回路发生接地故障时能自动切断电源，RB上产生的瞬间电压降不会在TN系统内引发电击事故。因此，在同一变压器供电范围内TN系统和TT系统可以同时存在而互不影响。

TN-C，TN-S，TN-C-S，TT系统可以同时从同一电源引出，如图4所示。

图4 同一变电所引出TN-S，TN-C，TT和TN-C-S系统

需注意TT系统的出线端必须装设RCD来及时切断故障，以避免TT系统故障在TN系统内引发事故。

接地系统的选用与安全准则无关，最合适的接地系统选用应视规范的要求，供电不间断性、工作条件以及网络和负载类型而定。由于每种系统都有它的优缺点，故没有最佳系统。倘若遵照规则，它们都是非常良好的，没有超优的接地系统。

4 等电位联结

在一建筑物内将电气装置电源进线总配电箱内的PE母排以及建筑物内的外露导电部分、装置外导电部分在靠近总配电箱处用联结线汇集连通，使电气装置内各导电部分电位相等或相近，从而降低建筑物电气装置内的故障电位差。借等电位的作用，也可防止从外部导入的危险电位在TN系统建筑物内引发电气事故以及雷击引起的事故或干扰。

4.1 总等电位联结

为减少人体同时接触不同电位引起的电击危险，同时也为了防范雷电危害以及满足信息设备抗干扰等要求，需设置总等电位联结。总等电位联结是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基本相等的连接。即指在一建筑物的电源进线处将下列可导电部分互相连通，如图5所示。

1)进线配电箱的PE(PEN)母排;2)电气装置的接地极引入线;3)建筑物内的金属管道，如给排水管、煤气管、采暖和空调管道等;4)建筑物金属结构。建筑物每一电源进线都应做总等电位联结，各个总等电位联结端子板间应互相连通。

需注意燃气和燃油管道不允许用作接地极，为此在管道入户后5 m长度内插入一绝缘段，以与户外地下管道绝缘，同时也是为了管道阴极保护的需要。当建筑物遭雷击时，雷电冲击电压可能击穿该处间隙而通过管道泄放雷电流，在管道内产生危险电火花，因需要在法兰盘两侧间跨接一火花间隙，使电火花在管道外发生。

图5 建筑物内的总等电位联结平面示意图

在总等电位联结时，总配电箱内连接板连接时需注意:PEN线先接PE母排后接N母排，容易检查PE线的安全，见图6。

图6 总等电位联结时总配电箱内连接板连接图

4.2 辅助等电位联结

辅助等电位联结是将可同时触及的可导电部分直接连通，使该两部分故障情况下的电位相等。

4.3 局部等电位联结

局部等电位联结是根据具体条件和需要，在建筑物部分电气装置的局部范围内，将外露导电部分和装置外导电部分互相连通，使该局部范围内故障情况下的电位差进一步减小，甚至小于接触电压限制，见图7。

图7 采用辅助等电位联结和局位等电位联结措施防间接接触电击

在电击危险大的场所，例如医院手术室、浴室、游泳池、喷水池等电位联结是必不可少的电气安全措施。

接地可视为以大地作为参考电位的等电位联结，为防电击而设的等电位联结一般均作接地，与地电位相一致，有利于人身安全。

5 直流电气设备的接地

直流电气设备的接地需考虑:

1)民用建筑中直流电气设备较少，宜采用直流系统对地绝缘方式，此时可设对地绝缘监测装置监测，必要时可采用加强绝缘措施。2)对需利用大地作为通信信号回路以及减少电话通信中由于用户线路对地绝缘不良引起的串话时，将直流系统的一个极接地。3)能与地构成闭合回路且经常流过电流的接地线应沿绝缘垫板敷设，不得与金属管道、建筑物构件、设备有金属性连接。4)经常流过电流的接地线和接地极，除应符合载流量和短路时热稳定的要求外，其地下部分的最小规格不应小于:圆钢直径10 mm，扁钢和角钢厚度4 mm，钢管管壁厚度3.5 mm。5)不经常流过电流的接地线和接地极的选用与交流电气设备相同。6)接地装置宜避免敷设在土壤中含有电解时排出活性物质和各种溶液的地方，必要时可采用外引式接地装置或采用换土、改良土壤等措施。

6 防静电接地

6.1 静电的起因

静电是固、液、气体物质在摩擦、破裂、喷射和骤然分解时的一种物理化学过程的反应。静电的数值在很大程度上与物质所含杂质成分、表面氧化吸附程度、温度、湿度、压力以及外界电场都有关系。

6.2 静电的危害

静电产生的能量一般不超过毫焦级，但可产生较高的静电电压，放电时的火花能点燃易燃易爆物而造成事故。静电释放对电压敏感半导体器件主要危害是毁坏其灵敏度。静电对PC造成的危害主要表现出以下现象:磁盘读写失败，打印机打印混乱，芯片被击穿甚至主机板被烧坏等。

静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。静电危害虽然很大，但也能为人类服务，已在工业生产和生活中得到广泛应用。例如，静电印花、静电喷涂、静电除尘等。

6.3 防止静电危害的措施

1)采用导电材料。2)电阻率小于105Ω·m的材料一般不会积聚静电。3)接地是消除导体上静电的一种有效办法，简单可靠，费用低。4)增加环境湿度可增加静电沿绝缘体表面的泄露量。

7 结语

我国建筑电气安全水平有待提高，为了减少电气事故火灾，低压电气装置的接地很重要。接地是确保电气设备正常工作和安全防护的重要措施之一。防雷接地具体内容详见雷电防护。当今，由于同时存在不同目的的接地系统，分开其接地方式所引起的不同电位易带来不安全因素，不同接地导体间会产生耦合影响，将引起相互干扰。因此采用联合接地方式。

［1］王厚余.低压电气装置的设计安装和检验［M］.第2版.北京:中国电力出版社，2007.

［2］任元会.工业与民用配电设计手册［M］.第3版.北京:中国电力出版社，2005.