接地
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中文名稱；接地 外文名稱；earthing 拼音；jiē dì 相關領域；電學 釋義；一種用電安全措施 常見種類；保護接地、工作接地、防雷接地等 |
接地（earthing）接地指電力系統和電氣裝置的中性點、電氣設備的外露導電部分和裝置外導電部分經由導體與大地相連。可以分為工作接地、防雷接地和保護接地。
工作接地就是由電力系統運行需要而設置的（如中性點接地），因此在正常情況下就會有電流長期流過接地電極，但是只是幾安培到幾十安培的不平衡電流。在系統發生接地故障時，會有上千安培的工作電流流過接地電極，然而該電流會被繼電保護裝置在0.05~0.1s內切除，即使是後備保護，動作一般也在1s以內。
防雷接地是為了消除過電壓危險影響而設的接地，如避雷針、避雷線和避雷器的接地。防雷接地只是在雷電衝擊的作用下才會有電流流過，流過防雷接地電極的雷電流幅值可達數十至上百千安培，但是持續時間很短。
保護接地是為了防止設備因絕緣損壞帶電而危及人身安全所設的接地，如電力設備的金屬外殼、鋼筋混凝土杆和金屬杆塔。保護接地只是在設備絕緣損壞的情況下才會有電流流過，其值可以在較大範圍內變動。
電流流經以上三種接地電極時都會引起接地電極電位的升高，影響人身和設備的安全。為此必須對接地電極的電位升高加以限制，或者採取相應的安全措施來保證設備和人身安全。[1]
目錄
釋義原理
（1）地
1）電氣地，大地是一個電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無限電荷的能力，而且在吸收大量電荷後仍能保持電位不變，因此作為電氣系統中的參考電位體。
2）地電位，與大地緊密接觸並形成電氣接觸的一個或一組導電體稱為接地極，通常採用圓鋼或角鋼，也可採用銅棒或銅板。當流入地中的電流通過接地極向大地作半球形散開時，由於這個半球形的球面在離接地極越近的地方越小，越遠的地方越大，所以在離接地極越近的地方電阻越大，越遠的地方電阻越小。實驗證明：在距單根接地極或碰地處20m以外的地方，實際已沒有什麼電阻存在，該處的電位已趨近於零。
（2）接地
接地 jiēdì
(1) [earthing;grounding;ground connection] [電]
(2) [touchdown;ground contact]
以美國的電源系統而言，除了火線( Hot Line ) 與零線(Neutral Line)外，中間圓頭的插 Pin 即是所謂的接地 Pin .
將電力系統或電氣裝置的某一部分經接地線連接到接地極稱為接地。連接到接地極的導線稱為接地線。接地極與接地線合稱為接地裝置。若干接地體在大地中互相連接則組成接地網，接地線又可分為接地幹線和接地支線。按規定，接地幹線應採用不少於兩根導體在不同地點與接地網連接。電力系統中接地的點一般是中性點。電氣裝置的接地部分為外露導電部分，它是電氣裝置中能被觸及的導電部分，它正常時不帶電，故障情況下可能帶電。裝置外導電部分也稱為外部導電部分，不屬於電氣裝置，一般是水、暖、煤氣、空調的金屬管道以及建築物的金屬結構。
（3）接地的作用
接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常運行。
接地是為保證電工設備正常工作和人身安全而採取的一種用電安全措施，通過金屬導線與接地裝置連接來實現，常用的有保護接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。接地裝置將電工設備和其他生產設備上可能產生的漏電流、靜電荷以及雷電電流等引入地下，從而避免人身觸電和可能發生的火災、爆炸等事故。
1）防止人身遭受電擊
將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間作良好的金屬連接來保護人體的安全。
對於有接地裝置的電氣設備，當絕緣損壞、外殼帶電時，接地電流將同時沿着接地極和人體兩條通路流過。流過每條通路的電流值將與其電阻的大小成反比，接地極電阻越小，流經人體的電流也就越小。當接地電阻極小時，流經人體的電流趨近於零，人體因此避免觸電的危險。因此，無論任何情況，都應保證接地電阻不大於設計或規程中規定的接地電阻值。
2）保障電氣系統正常運行
電力系統接地一般為中性點接地，因此中性點與地間的電位接近於零。當相線碰殼或接地時，其他兩相對地電壓，在中性點絕緣系統中將升高為相電壓的倍；在中性點接地的系統中則接近於相電壓。由於有了中性點的接地線，可保證繼電保護的可靠性。通信系統中的直流供電一般採用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設備正常運行。
接地裝置
由接地體和接地線組成。直接與土壤接觸的金屬導體稱為接地體。電工設備需接地點與接地體連接的金屬導體稱為接地線。接地體可分為自然接地體和人工接地體兩類。自然接地體有：①埋在地下的自來水管及其他金屬管道（液體燃料和易燃、易爆氣體的管道除外）；②金屬井管；③建築物和構築物與大地接觸的或水下的金屬結構；④建築物的鋼筋混凝土基礎等。人工接地體可用垂直埋置的角鋼、圓鋼或鋼管，以及水平埋置的圓鋼、扁鋼等。當土壤有強烈腐蝕性時，應將接地體表面鍍錫或熱鍍鋅，並適當加大截面。水平接地體一般可用直徑為8～10毫米的圓鋼。垂直接地體的鋼管長度一般為2～3米，鋼管外徑為35～50毫米，角鋼尺寸一般為40×40×4或50×50×4毫米。人工接地體的頂端應埋入地表面下0.5～1.5米處。這個深度以下，土壤電導率受季節影響變動較小，接地電阻穩定，且不易遭受外力破壞。
接地電阻
一般指接地體上的工頻交流或直流電壓與通過接地體而流入地下的電流之比。散泄雷電衝擊電流時的接地電阻指電壓峰值與電流峰值之比，稱為衝擊接地電阻。接地電阻主要是電流在地下流散途徑中土壤的電阻。接地體與土壤接觸的電阻以及接地體本身的電阻小得可以忽略。電網中發生接地短路時，短路電流通過接地體向大地近似作半球形流散（接地體附近並非半球形，流散電流分布依接地體形狀而異）。與電流垂直的等位線，越接近接地體的等位線其電位越高。因為球面積與半徑平方成正比，所以流散電流所通過的截面隨着遠離接地體而迅速增大。因電阻與電流通道的截面積成反比，故同半球形面積對應的土壤電阻隨着遠離接地體而迅速減小。一般情況下，接地裝置散泄電流時，離單個接地體20米處的電位實際上已接近零電位。
接地電阻值與土壤電導率、接地體形狀、尺寸和布置方式、電流頻率等因素有關。通常根據對接地電阻值的要求，確定應埋置的接地體形狀、尺寸、數量及其布置方式，對於土壤電阻率高的地區（如山區），為了節約金屬材料，可以採取改善土壤電導率的措施，在接地體周圍土壤中填充電導率高的物質或在接地體周圍填充一層降阻劑（含有水和強介質的固化樹脂）等，以降低接地電阻值。接地體流入雷電流時，由於雷電流幅值很大，接地體上的電位很高，在接地體周圍的土壤中會產生強烈的火花放電，土壤電導率相應增大，相當於降低了散流電阻。
機殼安全接地是將系統中平時不帶電的金屬部分（機櫃外殼，操作台外殼等)與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。原因是系統的供電是強電供電（380、220或110V），通常情況下機殼等是不帶電的，當故障發生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那麼這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，就會通過人身形成通路，產生危險。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。
工作接地
工作接地是為了使系統以及與之相連的儀表均能可靠運行並保證測量和控制精度而設的接地。它分為機器邏輯地、信號迴路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系統中還有本安接地。
機器邏輯地，也叫主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等電源的輸出地。
信號迴路接地，如各變送器的負端接地，開關量信號的負端接地等。
屏蔽接地（模擬信號屏蔽層的接地）。
本安接地，是本安儀表或安全柵的接地。這種接地除了抑制干擾外，還有使儀表和系統具有本質安全性質的措施之一。本安接地會因為採用設備的本安措施不同而不同，下面以齊納式安全柵為例，說明其接地內容。
安全柵的作用是保護危險現場端永遠處於安全電流和安全電壓範圍之內。如現場端短路，則由於負載電阻和安全柵電阻R的限流作用，會將導線上的電流限制在安全範圍內，使現場端不至於產生很高的溫度，引起燃燒。第二種情況，如果計算機一端產生故障，則高壓電信號加入了信號迴路，則由於齊納二級的嵌位作用，也使電壓位於安全範圍。
值得提醒的是，由於齊納安全柵的引入，使得信號迴路上的電阻增大了許多，因此，在設計輸出迴路的負載能力時，除了要考慮真正的負載要求以外，還要充分考慮安全柵的電阻，留有餘地。
除了上述幾種接地外，在很多場合下容易引起混亂的還有一個供電系統地，也叫交流電源工作地，它是電力系統中為了運行需要設的接地(如中性點接地）。
防雷接地
防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應或線路引入）時，為防止造成損害的接地系統。常有信號（弱電）防雷地和電源（強電）防雷地之分，區分的原因不僅僅是因為要求接地電阻不同，而且在工程實踐中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷地分開建設。
防雷接地作為防雷措施的一部分，其作用是把雷電流引入大地。建築物和電氣設備的防雷主要是用避雷器(包括避雷針、避雷帶、避雷網和消雷裝置等)的一端與被保護設備相接，另一端連接地裝置，當發生直擊雷時，避雷器將雷電引向自身，雷電流經過其引下線和接地裝置進入大地。此外，由於雷電引起靜電感應副效應，為了防止造成間接損害，如房屋起火或觸電等，通常也要將建築物內的金屬設備、金屬管道和鋼筋結構等接地；雷電波會沿着低壓架空線、電視天線侵入房屋，引起屋內電工設備的絕緣擊穿，從而造成火災或人身觸電傷亡事故，所以還要將線路上和進屋前的絕緣瓷瓶鐵腳接地。
屏蔽接地
是消除電磁場對人體危害的有效措施，也是防止電磁干擾的有效措施。高頻技術在電熱、醫療、無線電廣播、通信、電視台和導航、雷達等方面得到了廣泛應用，人體在電磁場作用下，吸收的輻射能量將發生生物學作用，對人體造成傷害，如手指輕微顫抖、皮膚劃痕、視力減退等。對產生磁場的設備外殼設屏蔽裝置，並將屏蔽體接地，不僅可以降低屏蔽體以外的電磁場強度，達到減輕或消除電磁場對人體危害的目的，還可以保護屏蔽接地體內的設備免受外界電磁場的干擾影響。
防靜電接地
為防止靜電危害影響並將其泄放，是靜電防護最重要的一環。
方式
簡介
現代化的電力系統其本身就是強烈的電磁干擾源，主要通過輻射方式干擾該頻段內的通信設備。為抑制外部高壓輸電線路的干擾影響，採用接地措施，常用的接地方式有兩種，現分別討論如下：
分散接地方式
分散接地就是將通信大樓的防雷接地、電源系統接地、通訊設備的各類接地以及其他設備的接地分別接入相互分離的接地系統，由於地線系統不斷增多，地線間潛在的耦合影響往往難以避免，分散接地反而容易引起干擾。同時主體建築物的高度不斷增加，其接地方式所帶的不安全因素也越來越大。當某一設施被雷擊中，容易形成地下反擊，損壞其他設備。
聯合接地方式
聯合接地方式也稱單點接地方式，即所有接地系統共用一個共同的「地」。聯合接地有以下一些特點：
(1)整個大樓的接地系統組成一個籠式均壓體，對於直擊雷，樓內同一層各點位比較均勻；對於感應雷，籠式均壓體和大樓的框架式結構對外來電磁場干擾也可提供10－40dB的屏蔽效果；
(2)一般聯合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利於減少干擾；
(3)可以節省金屬材料，占地少。
由上不難看出，採用聯合接地方式可以有效抑制外部高壓輸電線路的干擾。
防靜電接地的接地線應串聯一個1兆歐的限流電阻,即通過限流電阻與接地裝置相連。接地電阻不是越小越好嗎？為何還要串電阻？
計算機接地是以接地電流易於流動為目標，要求接地電阻越小越好。計算中心的接地應儘量減少噪音引起的電位變動，同時應注意信號電路與電源電路、高電平電路與低電平電路不能使用同一共地迴路。對傳輸帶寬要求較高的網絡布線，應採用隔離式屏蔽接地，以防止靜電感應產生干擾。在設計上力求簡單、經濟和實效接地如能和屏蔽有效地結合起來，將能更好地解決干擾，抑制噪音。
參考來源