1.接地的第一个意义,是建立零电位参考点

我们看下图:

图1:稳压电源电路

图1中,天蓝色区域的右侧我们看到了参考地的符号,它表示此处的电位是零。据此,我们可以在电路中确定±12V,还有+5V。

电路的参考地,非常重要。我曾经写过一个帖子,专门讨论参考地的作用,如下:

接地到底是一种什么东西呢?该如何理解电路??

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这篇帖子里有一幅图,摘录如下:

图2:参考地的作用

参考地实质上是人为指定的,它的作用就如同相对高度的参考点。例如一座18层的酒店大楼,我们指定地面为零高程点,则地下车库在-2层,餐厅在4楼,我们的住宿房间在14楼;如果我们指定餐厅为零高程点,则地下车库在-6层,住宿房间在10层。

注意到一个很重要的事实:尽管零电位参考点的电位为零,但它的电流不等于零。例如图2中的2图零电位参考点的电流并不等于零。由此可见,零电位参考点不符合欧姆定律,它符合基尔霍夫第二定律KVL(基尔霍夫电压定律),也是我们判断电路节点电压的必须。

2.接地的第二个意义,在配电网中构建与大地相同的零电位参考点,并将用电负荷的金属外壳保持与大地近似相同的零电位

我们把前者叫做系统接地或者工作接地,把后者叫做保护接地。

我们看下图:

图3:国际电工委员会标准IEC60364定义的TT接地系统

图2中,电力变压器低压侧绕组的中性线直接接地(左侧),由此引出的中性线具有大地的零电位,我们把它叫做工作接地。

图2中,用电设备的外壳通过地线PE直接接地,我们把它叫做保护接地。保护接地确保了用电设备的金属外壳电位为零。

我们再看IEC60364定义的TN-C接地系统:

图4:TN-C接地系统

在TN-C接地系统中,我们看到了系统接地。从系统接地引出了一条线PEN,它既有中性线的作用,也有保护接地的作用,这条线就是大名鼎鼎的零线。我们看到,用电负荷的外壳都接在零线上,这叫做保护接零。一旦发生漏电,因为漏电流接近于火线对零线的短路电流,因此配电网中的过电流保护装置(各类开关,但不是漏电开关)会执行保护开断操作。

TN-C接地系统最大的问题是:如果零线断裂,则断裂点后部的零线因为三相不平衡的原因,它的电压会上升,最高可达相电压。有因为负载的外壳保护接零,所以会对人体产生电击。也因此,在危险场所,例如油库、煤矿、医院、交通枢纽中心(车站、港口、机场)等处严禁使用TN-C接地系统。由此可见,在当下零线是十分稀罕的。我们日常生活中配电网的接地系统要么是TN-S,要么是TN-C-S,如下:

图5:TN-S接地系统
图6:TN-C-S接地系统

在居家配电中,使用最多的就是TN-C-S接地系统。关于居家配电的TN-C-S接地系统,可参阅我的这篇帖子:

电网的三相电是怎么转换到家用电的??

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弄明白配电网的接地系统非常重要,它能帮助我们理解居家配电系统,对我们使用家用电器、维护好居家配电网都有好处。

3.接地的第三个意义,用于屏蔽

我们看下图:

图7:屏蔽双绞线的屏蔽层必须单点接地

图7所示数据通信使用的屏蔽双绞线,它的屏蔽层要接地,并且是单侧接地,避免地电流回流引起干扰。

4.屏蔽的第四个意义,是为了给雷击电流提供泄放通道

我们看下图:

图8:防雷击的浪涌抑制器SPD在不同级别雷击区段中的接线

我们从图8中看到,防止雷击的浪涌抑制器SPD的一侧是需要直接接地的。

SPD的接地方式见下表:

《低压成套开关设备的原理及其控制技术》中的表1-44所示SPD的接线形式:

图9:浪涌抑制器SPD的接线

可见,用于防止雷击的浪涌抑制器SPD接线还是有点技术含量的。

这里有一个问题:SPD下部的地线PE,与我们身边配电网的地线PE是相同的吗?如果是相同的,当雷击SPD工作时,地线PE会不会出现高压电而伤害人身安全?

我把这个问题留给知友们吧,我会视评论区的评论情况给出标准答案。


你好,我是浙江大学电气硕士研究生,我来回答你的问题。

一、为什么要接地?

最主要的原因是两个:保护各类电气设备、保护使用者或检测者人身安全。

接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。

在我们日常使用的家用电器设备中,由于绝缘性能不好或使用环境潮湿,会导致其外壳带有一定静电,严重时会发生触电事故。

也就是说,为了避免出现的事故可在电器的金属外壳上面连接一根电线,将电线的另一端接入大地,一旦电器发生漏电时接地线会把静电带入到大地释放掉。

另外对于电器维修人员在使用电烙铁焊接电路时,有时会因为电烙铁带电而击穿损坏电器中的集成电路,这一点比较重要。

比如使用电脑的朋友有时也会忽略主机壳接地,其实给电脑主机壳接根地线,在一定程度上可以防止死机现象的出现。

接地的另一个原因是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用,特别是中高压领域接地是非常必要的。

二、接地有哪些类别?

我们实际使用和学科研究过程中,常用的接地有以下几种:防雷接地,保护接地,工作接地,屏蔽接地等。

1.工作接地:是指发电机、变压器的中性点接地,主要作用是加强低压系统电位的稳定性,减轻由于一相接地,高低压短接等原因产生过电压的危险性。

2.保护接地:就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护人的方式。

3.保护接零:是指电气设备正常情况下不带电的金属部分用金属导体与系统中的零线连接起来,当设备绝缘损坏碰壳时,就形成单相金属性短路,短路电流流经相线——零线回路,而不经过电源中性点接地装置,从而产生足够大的短路电流,使过流保护装置迅速动作,切断漏电设备的电源,以保障人身安全。

4.重复接地:当系统中发生碰壳或接地短路时,可以降低零线的对地电压;当零线发生断裂时,可以使故障程度减轻。

5.防雷接地:针对防雷保护设备(避雷针、避雷线、避雷器等)的需要而设置的接地。

对于直击雷,避雷装置(包括过电压保护接地装置在内)促使雷云正电荷和地面感应负电荷中和,以防止雷击的产生;对于静感应雷,感应产生的静电荷,其作用是迅速地把它们导入地中,以避免产生火花放电或局部发热造成易燃或易爆物品燃烧爆炸的危险。

6.防静电接地:设备移动或物体在管道中流动,因磨擦产生静电,它聚集在管道,容器和贮灌或加工设备上,形成很高电位,对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作为静电接低,静电一旦产生,就导入地中,以消除其聚集的可能。

7.隔离接地: 把干扰源产生的电场限制在金属屏蔽的内部,使外界免受金属屏蔽内于扰源的影响。也可以把防止于扰的电器设备用金属屏蔽接地,任何外来干扰源所产生的电场不能穿进机壳内部,使屏蔽内的设备,不受外界干扰源的影响。

8.屏蔽接地:为了防止电磁干扰,在屏蔽体与地或干扰源的金属壳体之间所做的永久良好的电气连接称为屏蔽接地。所以屏蔽接地属于保护接地。

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保护接地,保护接零。工作接地。


为了把电流泄bai放入地,需要将电du气设备的zhi某个部位用金dao属导体与大地牢靠地连zhuan接起shu,1653这就叫接地。

接地装置按其作用可分为以下四种:

(1)工作接地。工作接地是在电力系统中,店里设备为运行需要而设置的接地。

(2)保护接地。保护接地是将电力设备的金属外壳与接地装置连接。以防设备绝缘损坏而使外壳带电危及人身安全和设备的安全而设置。

(3)防雷接地。防雷接地是为雷电保护装置向大地泄放电流而放置接地。

(4)防静电接地。防静电接地是为放置静电对易燃油、天然气储罐和管道等产生危险作用而设置的接地,用来释放静电电荷。


保护人身和设备安全。


1、工作接地 为了给电气设备提供参考电位,保证其能够正常工作而将设备中性点接地。例如发电机、变压器三相绕组的中性点接地。

2、保护接地 为了保证使用者的人身安全而将电气设备的金属外壳接地,以使外壳因种种原因带电时,将电荷泄放入地。

3、防雷接地 在电力线路、变电站、建筑物等场所搭设的避雷线、避雷针均带有引下线和接地体,为了在雷电直接击中避雷针或避雷线或是雷电波侵入时将雷电流导入地下,防止电气设备遭到雷电流破坏。


接地是为了保护


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