1.接地的第一個意義,是建立零電位參考點

我們看下圖:

圖1:穩壓電源電路

圖1中,天藍色區域的右側我們看到了參考地的符號,它表示此處的電位是零。據此,我們可以在電路中確定±12V,還有+5V。

電路的參考地,非常重要。我曾經寫過一個帖子,專門討論參考地的作用,如下:

接地到底是一種什麼東西呢?該如何理解電路??

www.zhihu.com圖標

這篇帖子裏有一幅圖,摘錄如下:

圖2:參考地的作用

參考地實質上是人為指定的,它的作用就如同相對高度的參考點。例如一座18層的酒店大樓,我們指定地面為零高程點,則地下車庫在-2層,餐廳在4樓,我們的住宿房間在14樓;如果我們指定餐廳為零高程點,則地下車庫在-6層,住宿房間在10層。

注意到一個很重要的事實:儘管零電位參考點的電位為零,但它的電流不等於零。例如圖2中的2圖零電位參考點的電流並不等於零。由此可見,零電位參考點不符合歐姆定律,它符合基爾霍夫第二定律KVL(基爾霍夫電壓定律),也是我們判斷電路節點電壓的必須。

2.接地的第二個意義,在配電網中構建與大地相同的零電位參考點,並將用電負荷的金屬外殼保持與大地近似相同的零電位

我們把前者叫做系統接地或者工作接地,把後者叫做保護接地。

我們看下圖:

圖3:國際電工委員會標準IEC60364定義的TT接地系統

圖2中,電力變壓器低壓側繞組的中性線直接接地(左側),由此引出的中性線具有大地的零電位,我們把它叫做工作接地。

圖2中,用電設備的外殼通過地線PE直接接地,我們把它叫做保護接地。保護接地確保了用電設備的金屬外殼電位為零。

我們再看IEC60364定義的TN-C接地系統:

圖4:TN-C接地系統

在TN-C接地系統中,我們看到了系統接地。從系統接地引出了一條線PEN,它既有中性線的作用,也有保護接地的作用,這條線就是大名鼎鼎的零線。我們看到,用電負荷的外殼都接在零線上,這叫做保護接零。一旦發生漏電,因為漏電流接近於火線對零線的短路電流,因此配電網中的過電流保護裝置(各類開關,但不是漏電開關)會執行保護開斷操作。

TN-C接地系統最大的問題是:如果零線斷裂,則斷裂點後部的零線因為三相不平衡的原因,它的電壓會上升,最高可達相電壓。有因為負載的外殼保護接零,所以會對人體產生電擊。也因此,在危險場所,例如油庫、煤礦、醫院、交通樞紐中心(車站、港口、機場)等處嚴禁使用TN-C接地系統。由此可見,在當下零線是十分稀罕的。我們日常生活中配電網的接地系統要麼是TN-S,要麼是TN-C-S,如下:

圖5:TN-S接地系統
圖6:TN-C-S接地系統

在居家配電中,使用最多的就是TN-C-S接地系統。關於居家配電的TN-C-S接地系統,可參閱我的這篇帖子:

電網的三相電是怎麼轉換到家用電的??

www.zhihu.com圖標

弄明白配電網的接地系統非常重要,它能幫助我們理解居家配電系統,對我們使用家用電器、維護好居家配電網都有好處。

3.接地的第三個意義,用於屏蔽

我們看下圖:

圖7:屏蔽雙絞線的屏蔽層必須單點接地

圖7所示數據通信使用的屏蔽雙絞線,它的屏蔽層要接地,並且是單側接地,避免地電流迴流引起幹擾。

4.屏蔽的第四個意義,是為了給雷擊電流提供泄放通道

我們看下圖:

圖8:防雷擊的浪湧抑制器SPD在不同級別雷擊區段中的接線

我們從圖8中看到,防止雷擊的浪湧抑制器SPD的一側是需要直接接地的。

SPD的接地方式見下表:

《低壓成套開關設備的原理及其控制技術》中的表1-44所示SPD的接線形式:

圖9:浪湧抑制器SPD的接線

可見,用於防止雷擊的浪湧抑制器SPD接線還是有點技術含量的。

這裡有一個問題:SPD下部的地線PE,與我們身邊配電網的地線PE是相同的嗎?如果是相同的,當雷擊SPD工作時,地線PE會不會出現高壓電而傷害人身安全?

我把這個問題留給知友們吧,我會視評論區的評論情況給出標準答案。


你好,我是浙江大學電氣碩士研究生,我來回答你的問題。

一、為什麼要接地?

最主要的原因是兩個:保護各類電氣設備、保護使用者或檢測者人身安全。

接地技術的引入最初是為了防止電力或電子等設備遭雷擊而採取的保護性措施,目的是把雷電產生的雷擊電流通過避雷針引入到大地,從而起到保護建築物的作用。

在我們日常使用的家用電器設備中,由於絕緣性能不好或使用環境潮濕,會導致其外殼帶有一定靜電,嚴重時會發生觸電事故。

也就是說,為了避免出現的事故可在電器的金屬外殼上面連接一根電線,將電線的另一端接入大地,一旦電器發生漏電時接地線會把靜電帶入到大地釋放掉。

另外對於電器維修人員在使用電烙鐵焊接電路時,有時會因為電烙鐵帶電而擊穿損壞電器中的集成電路,這一點比較重要。

比如使用電腦的朋友有時也會忽略主機殼接地,其實給電腦主機殼接根地線,在一定程度上可以防止死機現象的出現。

接地的另一個原因是保護人身安全的一種有效手段,當某種原因引起的相線(如電線絕緣不良,線路老化等)和設備外殼碰觸時,設備的外殼就會有危險電壓產生,由此生成的故障電流就會流經PE線到大地,從而起到保護作用,特別是中高壓領域接地是非常必要的。

二、接地有哪些類別?

我們實際使用和學科研究過程中,常用的接地有以下幾種:防雷接地,保護接地,工作接地,屏蔽接地等。

1.工作接地:是指發電機、變壓器的中性點接地,主要作用是加強低壓系統電位的穩定性,減輕由於一相接地,高低壓短接等原因產生過電壓的危險性。

2.保護接地:就是將正常情況下不帶電,而在絕緣材料損壞後或其他情況下可能帶電的電器金屬部分(即與帶電部分相絕緣的金屬結構部分)用導線與接地體可靠連接起來的一種保護人的方式。

3.保護接零:是指電氣設備正常情況下不帶電的金屬部分用金屬導體與系統中的零線連接起來,當設備絕緣損壞碰殼時,就形成單相金屬性短路,短路電流流經相線——零線迴路,而不經過電源中性點接地裝置,從而產生足夠大的短路電流,使過流保護裝置迅速動作,切斷漏電設備的電源,以保障人身安全。

4.重複接地:當系統中發生碰殼或接地短路時,可以降低零線的對地電壓;當零線發生斷裂時,可以使故障程度減輕。

5.防雷接地:針對防雷保護設備(避雷針、避雷線、避雷器等)的需要而設置的接地。

對於直擊雷,避雷裝置(包括過電壓保護接地裝置在內)促使雷雲正電荷和地面感應負電荷中和,以防止雷擊的產生;對於靜感應雷,感應產生的靜電荷,其作用是迅速地把它們導入地中,以避免產生火花放電或局部發熱造成易燃或易爆物品燃燒爆炸的危險。

6.防靜電接地:設備移動或物體在管道中流動,因磨擦產生靜電,它聚集在管道,容器和貯灌或加工設備上,形成很高電位,對人身安全及對設備和建築物都有危險。作為靜電接低,靜電一旦產生,就導入地中,以消除其聚集的可能。

7.隔離接地: 把幹擾源產生的電場限制在金屬屏蔽的內部,使外界免受金屬屏蔽內於擾源的影響。也可以把防止於擾的電器設備用金屬屏蔽接地,任何外來幹擾源所產生的電場不能穿進機殼內部,使屏蔽內的設備,不受外界幹擾源的影響。

8.屏蔽接地:為了防止電磁幹擾,在屏蔽體與地或幹擾源的金屬殼體之間所做的永久良好的電氣連接稱為屏蔽接地。所以屏蔽接地屬於保護接地。

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保護接地,保護接零。工作接地。


為了把電流泄bai放入地,需要將電du氣設備的zhi某個部位用金dao屬導體與大地牢靠地連zhuan接起shu,1653這就叫接地。

接地裝置按其作用可分為以下四種:

(1)工作接地。工作接地是在電力系統中,店裡設備為運行需要而設置的接地。

(2)保護接地。保護接地是將電力設備的金屬外殼與接地裝置連接。以防設備絕緣損壞而使外殼帶電危及人身安全和設備的安全而設置。

(3)防雷接地。防雷接地是為雷電保護裝置向大地泄放電流而放置接地。

(4)防靜電接地。防靜電接地是為放置靜電對易燃油、天然氣儲罐和管道等產生危險作用而設置的接地,用來釋放靜電電荷。


保護人身和設備安全。


1、工作接地 為了給電氣設備提供參考電位,保證其能夠正常工作而將設備中性點接地。例如發電機、變壓器三相繞組的中性點接地。

2、保護接地 為了保證使用者的人身安全而將電氣設備的金屬外殼接地,以使外殼因種種原因帶電時,將電荷泄放入地。

3、防雷接地 在電力線路、變電站、建築物等場所搭設的避雷線、避雷針均帶有引下線和接地體,為了在雷電直接擊中避雷針或避雷線或是雷電波侵入時將雷電流導入地下,防止電氣設備遭到雷電流破壞。


接地是為了保護


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