電氣設備上地線的處理方法

　　摘　要：電氣設備在不接地電網中使用時，它的地線應保護接地；電氣設備在接地電網中使用時，它的地線應保護接零。有些設備中包含電子電路，為防止靜電和電磁干擾、提高設備可靠性，一般要求保護接地。這樣的設備在接地電網中使用時應通過隔離變壓器建立不接地電源進行二次供電，然后將設備保護接地。
　　關鍵詞：地線；保護接地；保護接零；接地裝置；接地電網；不接地電網

　　電氣安全的含義主要有3種：設備安全、消防安全、人身安全。熔斷器、空氣開關的功能是短路和過載保護，其作用是保證設備安全和消防安全。電氣設備上的地線（或接地端子），是把設備上在故障情況下可能帶電的金屬部分用導線連結起來的引出線，它的主要作用是確保人身安全。
　　大家知道，按變壓器次級的中性點是否接地分類，線電壓在1 kV伏以下的低壓電網一般分兩種：接地電網和不接地電網。國家標準（GB5306—85）要求，在接地電網中，變壓器低壓端的中性點必須直接接地，且接地電阻不大于4Ω。在不接地電網中，變壓器低壓端的中性點是不接地的。為了減輕高壓串入低壓的危險，在中性點與大地之間一般裝設擊穿保險器。當電氣設備在不同的電網中使用時，它的地線應按國家標準中相應的要求用不同的方法進行連接，具體如下：
　　1　在不接地電網中使用時的接法
　　在不接地電網中，應將電氣設備上的地線與大地緊密地連接起來，即將設備保護接地，如圖1所示。據圖可知人體電阻Rr與接地電阻Rb處于并聯狀態。當一相碰殼時，接地電流Id通過（Rr／Rb）和電網對地絕緣阻抗形成回路。設各相對地絕緣阻抗相等，均為Z，電網相電壓為U，運用電工學方法可求得漏電設備的對地電壓為：

　　一般情況下｜Z｜很大，Rb＜＜｜Z｜，所以保護接地后設備的對地電壓大大降低，只要適當控制Rb的大小就可將設備的對地電壓限制在安全范圍內。國家標準要求在一般情況下Rb不大于4Ω。
　　保護接地必須有接地裝置，接地裝置由接地體和接地線（包括地線網）組成。接地體分自然接地體和人工接地體，它是接地裝置的重要組成部分，必須嚴格按標準安裝制作，現簡要介紹如下。

　　凡與大地有可靠接觸的金屬導體，除另有規定外均可作為自然接地體。如埋設在地下的金屬水管、井管等等。人工接地體通常采用直徑40～50 mm的鋼管或40 mm×40 mm×4 mm～50 mm×50 mm×5 mm的角鋼垂直埋設。為兼顧成本與性能，長度一般以2．5 m左右為宜，數量不少于兩根。它們可以成排布置，也可作環形或射線形分布，如圖2所示，具體參數見圖3。無論是自然接地體還是人工接地體，安裝完后都需對接地電阻進行測量，達標方可投入使用。把自來水管作接地體或“插根鐵絲當地線”是不符合要求的，也是很危險的。
　　2　在接地電網中使用時的接法
　　在接地電網中，應將電氣設備上的地線與保護零線緊密地連接起來，即將設備保護接零，如圖4所示。當某相帶電部分碰連設備外殼時，通過設備外殼形成該相對零線的單相短路，即碰殼短路。短路電流Id能促使線路上的保護裝置（如熔斷器RD）迅速動作，切斷故障部分的電源，消除觸電危險。

　　我們必須注意，在接地電網中是不許對設備進行保護接地的，原理如圖5所示。設接地電網相電壓為U，變壓器低壓中性點接地電阻為Ro，設備外殼的對地電壓為Ud，如果該設備有保護接地裝置，當某相發生碰殼短路時，由于人體電阻Rr與保護接地電阻Rd處于并聯狀態，且Rd＜＜Rr，Rd≈Ro≈4Ω，人體承受的電壓為：

　　顯然這個電壓對人體是危險的，這說明在接地電網中保護接地設備本身并不安全。
同樣理由，此時零線對地電壓由原來的Uo＝0變為：