家用电器接地系统分析

郑杰昌 王超

（中国家用电器研究院 北京 100053）

接地系统通常分为以下几类：工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地等。大多数家用电器的安全都依赖于保护接地。

那么家用电器的保护接地工作原理是什么？是否如传统观点所认为的那样，故障电流会通过接地线流入大地而进行保护呢？针对这个问题，下文从三个方面来分析家用电器接地系统。

1 供电系统的接地

供电系统的接地型式分为：TN-系统（包括TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统）、IT系统、TT系统（如图1-5）。

其中，第一个字母表示供电系统与大地的连接：

T：供电系统直接与大地连接。

I：供电系统与大地隔离，或者与大地之间有一个大的阻抗。

第二个字母表示设备的易触及金属外壳与大地的关系：

T：易触及金属外壳直接与大地连接。

N：易触及金属外壳直接与供电系统的接地连接。

后续字母表示接地线与N线关系：

S：接地线与N线分离。

C：接地与N线一体。

国内家庭供电系统一般采用TN系统。TN系统保护接地的实质是提高动作电流，将漏电流变成单相短路电流。因此TN系统的线路中必须要有保护装置，否则过高的短路电流会损害设备。所以大部分家用电器保护接地的工作原理是发生短路故障时，通过外部线路中保护装置动作的方式来达到保护目的。

传统观点认为家用电器的保护接地是通过把短路电流引入大地而起到保护作用，事实却并非如此。只有在特殊情况下，比如IT系统或TT系统中，保护接地的工作原理才是如此。但这两种系统由于成本比较高，较少在家庭中使用。

为什么会产生这种误解呢？因为国内习惯上把器具直接连接大地叫做保护接地（也即上文提到的IT系统或TT系统），把器具通过接地线连接供电系统的中性线接地叫做保护接零（也即上文提到的TN系统）。而在IEC标准体系下，却都叫保护接地，是按照TN-系统（包括TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统）、IT系统、TT系统进行区分的。

2 家庭供电线路

一般装有断路器或保险丝等保护装置。一旦家用电器发生绝缘失效，保护接地为短路电流提供一条旁路，触发家庭供电线路中的保护装置动作来断开电源。

家庭供电线路一定要提供良好的接地连续性，否则Ⅰ类家用电器的保护接地功能失效，会导致触电危险。

3 家用电器内部接地系统（仅限Ⅰ类器具）

3.1 家用电器内部接地系统组成

1） 电源线的接地线

2） 接地端子

3） 内部接地线

4） 易触及金属外壳

3.2 家用电器接地注意事项

1） 接地线通常使用黄绿线，接地线应长于L、N线。

2） 接地端子要求连接可靠、防松、耐腐蚀、防锈。与电网连接的接地端子必须有接地符号。标准GB 4706.1-2005第27.4节要求对于提供接地连续性的部件，必须是耐腐蚀的。但对于提供或传递接触压力的部件，仅要求是防锈的。

3） 接地端子与接地金属部件之间必须是低电阻值（不超过0.1Ω）。

4） 常见接地不合格情况分析：

图6：接地端子采用锡焊焊接在外壳上。不合格原因分析：标准GB 4706.1-2005第27.1节要求：万一绝缘失效可能带电的0I类和I类器具的易触及金属部件，应永久并可靠地连接到器具内的一个接地端子。图示样品中使用的是锡焊把接地端子焊接在金属外壳上。锡焊在此处不被认为是一种可靠地固定方式，存在冷流导致不良接触的危险。

图7：接地端子与金属外壳之间有薄膜，没有刮漆。不合格原因分析：薄膜和金属表面镀层影响了接地连续性。

图8：易触及接地端子没有采取独立于导线连接的夹紧装置。不合格原因分析：标准GB 4706.1-2005第26.1节要求如果接地端子需要工具进行连接，并且提供了独立于导线连接的夹紧装置，则它可以是易触及的。图示样品中易触及的电源线接地端子没有采取独立于导线连接的夹紧装置。应该先用一个螺母把接地螺栓固定住，然后再进行接地连接。

图9：接地符号标在内部接地端子处。不合格原因分析：标准GB 4706.1-2005第7.8节要求用于与电网连接的接线端子应按下述方法标示：保护接地端子，应该用GB/T 5465.2（idt IEC 60417）规定的符号5109标明。图示样品的接地符号应该标注在电源线接地端子处。

设计家用电器接地系统时，一定要注意保证接地的可靠性和连续性，以及防松、防锈、耐腐蚀的要求，并且尽量减少中间环节。电源线接地最好单独连接，以防更换电源线时破坏接地系统的连续性。

3.3 家用电器接地电阻测试注意事项

1） 测试设备的空载电压不能超过12V。

2） 测试电流选择器具额定电流的1.5倍或者25A，两者中取较大者。

3） 测试时间不能过长，否则会因温升过高导致阻值升高。

4） 测试接地端子与最远端的接地金属之间的阻值。注意不包括电源线的电阻。

[1] GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》

[2] IEC 60364-1 ELECTRICAL INSTALLATIONS OF BUILDINGS Part 1: Fundamental principles,assessment of general characteristics, definitions

[3] 唐介，《电工学》.大连理工大学.1995