接地
| 接地 |
 |
|
中文名称；接地 外文名称；earthing 拼音；jiē dì 相关领域；电学 释义；一种用电安全措施 常见种类；保护接地、工作接地、防雷接地等 |
接地（earthing）接地指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。可以分为工作接地、防雷接地和保护接地。
工作接地就是由电力系统运行需要而设置的（如中性点接地），因此在正常情况下就会有电流长期流过接地电极，但是只是几安培到几十安培的不平衡电流。在系统发生接地故障时，会有上千安培的工作电流流过接地电极，然而该电流会被继电保护装置在0.05~0.1s内切除，即使是后备保护，动作一般也在1s以内。
防雷接地是为了消除过电压危险影响而设的接地，如避雷针、避雷线和避雷器的接地。防雷接地只是在雷电冲击的作用下才会有电流流过，流过防雷接地电极的雷电流幅值可达数十至上百千安培，但是持续时间很短。
保护接地是为了防止设备因绝缘损坏带电而危及人身安全所设的接地，如电力设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔。保护接地只是在设备绝缘损坏的情况下才会有电流流过，其值可以在较大范围内变动。
电流流经以上三种接地电极时都会引起接地电极电位的升高，影响人身和设备的安全。为此必须对接地电极的电位升高加以限制，或者采取相应的安全措施来保证设备和人身安全。[1]
目录
释义原理
（1）地
1）电气地，大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此作为电气系统中的参考电位体。
2）地电位，与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极，通常采用圆钢或角钢，也可采用铜棒或铜板。当流入地中的电流通过接地极向大地作半球形散开时，由于这个半球形的球面在离接地极越近的地方越小，越远的地方越大，所以在离接地极越近的地方电阻越大，越远的地方电阻越小。实验证明：在距单根接地极或碰地处20m以外的地方，实际已没有什么电阻存在，该处的电位已趋近于零。
（2）接地
接地 jiēdì
(1) [earthing;grounding;ground connection] [电]
(2) [touchdown;ground contact]
以美国的电源系统而言，除了火线( Hot Line ) 与零线(Neutral Line)外，中间圆头的插 Pin 即是所谓的接地 Pin .
将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为接地。连接到接地极的导线称为接地线。接地极与接地线合称为接地装置。若干接地体在大地中互相连接则组成接地网，接地线又可分为接地干线和接地支线。按规定，接地干线应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。电力系统中接地的点一般是中性点。电气装置的接地部分为外露导电部分，它是电气装置中能被触及的导电部分，它正常时不带电，故障情况下可能带电。装置外导电部分也称为外部导电部分，不属于电气装置，一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。
（3）接地的作用
接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。
接地是为保证电工设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施，通过金属导线与接地装置连接来实现，常用的有保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。
1）防止人身遭受电击
将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间作良好的金属连接来保护人体的安全。
对于有接地装置的电气设备，当绝缘损坏、外壳带电时，接地电流将同时沿着接地极和人体两条通路流过。流过每条通路的电流值将与其电阻的大小成反比，接地极电阻越小，流经人体的电流也就越小。当接地电阻极小时，流经人体的电流趋近于零，人体因此避免触电的危险。因此，无论任何情况，都应保证接地电阻不大于设计或规程中规定的接地电阻值。
2）保障电气系统正常运行
电力系统接地一般为中性点接地，因此中性点与地间的电位接近于零。当相线碰壳或接地时，其他两相对地电压，在中性点绝缘系统中将升高为相电压的倍；在中性点接地的系统中则接近于相电压。由于有了中性点的接地线，可保证继电保护的可靠性。通信系统中的直流供电一般采用正极接地，可防止杂音窜入和保证通信设备正常运行。
接地装置
由接地体和接地线组成。直接与土壤接触的金属导体称为接地体。电工设备需接地点与接地体连接的金属导体称为接地线。接地体可分为自然接地体和人工接地体两类。自然接地体有：①埋在地下的自来水管及其他金属管道（液体燃料和易燃、易爆气体的管道除外）；②金属井管；③建筑物和构筑物与大地接触的或水下的金属结构；④建筑物的钢筋混凝土基础等。人工接地体可用垂直埋置的角钢、圆钢或钢管，以及水平埋置的圆钢、扁钢等。当土壤有强烈腐蚀性时，应将接地体表面镀锡或热镀锌，并适当加大截面。水平接地体一般可用直径为8～10毫米的圆钢。垂直接地体的钢管长度一般为2～3米，钢管外径为35～50毫米，角钢尺寸一般为40×40×4或50×50×4毫米。人工接地体的顶端应埋入地表面下0.5～1.5米处。这个深度以下，土壤电导率受季节影响变动较小，接地电阻稳定，且不易遭受外力破坏。
接地电阻
一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比。散泄雷电冲击电流时的接地电阻指电压峰值与电流峰值之比，称为冲击接地电阻。接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻。接地体与土壤接触的电阻以及接地体本身的电阻小得可以忽略。电网中发生接地短路时，短路电流通过接地体向大地近似作半球形流散（接地体附近并非半球形，流散电流分布依接地体形状而异）。与电流垂直的等位线，越接近接地体的等位线其电位越高。因为球面积与半径平方成正比，所以流散电流所通过的截面随着远离接地体而迅速增大。因电阻与电流通道的截面积成反比，故同半球形面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小。一般情况下，接地装置散泄电流时，离单个接地体20米处的电位实际上已接近零电位。
接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关。通常根据对接地电阻值的要求，确定应埋置的接地体形状、尺寸、数量及其布置方式，对于土壤电阻率高的地区（如山区），为了节约金属材料，可以采取改善土壤电导率的措施，在接地体周围土壤中填充电导率高的物质或在接地体周围填充一层降阻剂（含有水和强介质的固化树脂）等，以降低接地电阻值。接地体流入雷电流时，由于雷电流幅值很大，接地体上的电位很高，在接地体周围的土壤中会产生强烈的火花放电，土壤电导率相应增大，相当于降低了散流电阻。
机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电（380、220或110V），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。
工作接地
工作接地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。
机器逻辑地，也叫主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等电源的输出地。
信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。
屏蔽接地（模拟信号屏蔽层的接地）。
本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了抑制干扰外，还有使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。本安接地会因为采用设备的本安措施不同而不同，下面以齐纳式安全栅为例，说明其接地内容。
安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电流和安全电压范围之内。如现场端短路，则由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作用，会将导线上的电流限制在安全范围内，使现场端不至于产生很高的温度，引起燃烧。第二种情况，如果计算机一端产生故障，则高压电信号加入了信号回路，则由于齐纳二级的嵌位作用，也使电压位于安全范围。
值得提醒的是，由于齐纳安全栅的引入，使得信号回路上的电阻增大了许多，因此，在设计输出回路的负载能力时，除了要考虑真正的负载要求以外，还要充分考虑安全栅的电阻，留有余地。
除了上述几种接地外，在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地，也叫交流电源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地(如中性点接地）。
防雷接地
防雷接地是受到雷电袭击（直击、感应或线路引入）时，为防止造成损害的接地系统。常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分，区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同，而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上，和电源防雷地分开建设。
防雷接地作为防雷措施的一部分，其作用是把雷电流引入大地。建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等)的一端与被保护设备相接，另一端连接地装置，当发生直击雷时，避雷器将雷电引向自身，雷电流经过其引下线和接地装置进入大地。此外，由于雷电引起静电感应副效应，为了防止造成间接损害，如房屋起火或触电等，通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地；雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋，引起屋内电工设备的绝缘击穿，从而造成火灾或人身触电伤亡事故，所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地。
屏蔽接地
是消除电磁场对人体危害的有效措施，也是防止电磁干扰的有效措施。高频技术在电热、医疗、无线电广播、通信、电视台和导航、雷达等方面得到了广泛应用，人体在电磁场作用下，吸收的辐射能量将发生生物学作用，对人体造成伤害，如手指轻微颤抖、皮肤划痕、视力减退等。对产生磁场的设备外壳设屏蔽装置，并将屏蔽体接地，不仅可以降低屏蔽体以外的电磁场强度，达到减轻或消除电磁场对人体危害的目的，还可以保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁场的干扰影响。
防静电接地
为防止静电危害影响并将其泄放，是静电防护最重要的一环。
方式
简介
现代化的电力系统其本身就是强烈的电磁干扰源，主要通过辐射方式干扰该频段内的通信设备。为抑制外部高压输电线路的干扰影响，采用接地措施，常用的接地方式有两种，现分别讨论如下：
分散接地方式
分散接地就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地以及其他设备的接地分别接入相互分离的接地系统，由于地线系统不断增多，地线间潜在的耦合影响往往难以避免，分散接地反而容易引起干扰。同时主体建筑物的高度不断增加，其接地方式所带的不安全因素也越来越大。当某一设施被雷击中，容易形成地下反击，损坏其他设备。
联合接地方式
联合接地方式也称单点接地方式，即所有接地系统共用一个共同的“地”。联合接地有以下一些特点：
(1)整个大楼的接地系统组成一个笼式均压体，对于直击雷，楼内同一层各点位比较均匀；对于感应雷，笼式均压体和大楼的框架式结构对外来电磁场干扰也可提供10－40dB的屏蔽效果；
(2)一般联合接地方式接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰；
(3)可以节省金属材料，占地少。
由上不难看出，采用联合接地方式可以有效抑制外部高压输电线路的干扰。
防静电接地的接地线应串联一个1兆欧的限流电阻,即通过限流电阻与接地装置相连。接地电阻不是越小越好吗？为何还要串电阻？
计算机接地是以接地电流易于流动为目标，要求接地电阻越小越好。计算中心的接地应尽量减少噪音引起的电位变动，同时应注意信号电路与电源电路、高电平电路与低电平电路不能使用同一共地回路。对传输带宽要求较高的网络布线，应采用隔离式屏蔽接地，以防止静电感应产生干扰。在设计上力求简单、经济和实效接地如能和屏蔽有效地结合起来，将能更好地解决干扰，抑制噪音。
参考来源