分析电气接地和电气安全的问题

摘要:我们应当充分认识到电气接地的重要性,熟悉电气接地与保护工作,并能在实际工作中正确使用，确保个人和设备的安全。

关键词:电气接地;保护技术;安全问题

中图分类号：TM645.25

前言

当电气设备的绝缘损坏后，在使用中极易出现相线碰壳现象，人体触击后，电流将通过人体而产生危险。电气设备的保护接地是将在故障状态下可能发生危险的金属壳体同大地可靠连接起来，当电气设备在使用中由于漏电而使金属外壳带电时，电流可以通过这根保护接地的导线而流入大地，以保护人体的安全。电气接地安全保护技术在电力系统的安全运行是一份成熟和完善的技术,它采用简单的接地装置实现了间接电击预防和保护功能。

一、保护接零和重复接地

首先,重复接地的概念,在电气接地保护安全技术规范中是指采用保护接零技术,为防止零线断线失去保护功能而需要零线多点接地来保障,保护零线这种多点接地方式为重复接地。其次,在电气接地保护安全技术规范中,保护方式有两种:即保护接地和保护接零。然而,供电系统也有中性点接地与不接地系统之分。其保护接地方式多适用于中性点不接地系统;保护接零方式多适用于中性点接地系统。由此可见,不同的保护方式适用不同的系统,它们的保护原理和技术规范也不相同。

（1）中性点不接地供电系统中的用电设备发生单相漏电现象,人体与故障设备接触就会承受接触电压危害。如果用电设备安装有保护接地装置,那么人体与接地装置就构成了并联电路结构,接地装置的接地电阻规范是4欧,人体最低电阻也有几百欧,依据电路分流原理,在电压一定的条件下,电流分流的大小与电阻高低是成反比的。由此可见人体电阻远远大于接地电阻,人体分流是很小的。再有,由于供电系统中性点不接地,用电设备漏电接地不能构成故障电流回路,只有系统对地电容的释放电流,在供电系统中这个对地电容释放电流是有限的,保护接地装置的并联分流,使人体接触漏电是安全的。但是,在中性点接地供电系统中,这种保护方式就难以实现安全保护的效果,其一,用电设备发生单相漏电,故障设备就会通过大地与系统中性点构成故障电流回路,故障电流就不仅仅是对地电容释放电流,还有故障相送出的电源电流。其二,并联分流结构,也因电流的增大,人体分流也会有难以承受的致命电流。

（2）中性点接地供电系统中的用电设备发生单相漏电现象,用电设备安装有保护接零装置,就能构成故障电流回路。由于金属导体的电阻率小,故障电流就会起动供电系统故障相的保护设备断路,切断电源电流的传送。由于故障保护设备断路快,所以,人体触及故障漏电设备是安全的。这种保护方式安全性高,却不能在中性点不接地供电系统中使用,因为供电系统中性点没接地是不能引出零线的,引出零线就会带来非故障危害。供电系统运行有对称状态和不对称状态之分,对称状态运行,中性点电位为零,不存在危害现象;不对称状态运行,中性点电位不为零,零线就带有对地电压,与之相连的用电设备金属外壳或金属支架,就会出现非故障带电现象。虽然供电系统不对称运行有技术规定限制,但非故障带电现象的存在是不安全的,是有危害作用的。

二、大地就是电气地,只要与大地连接,就能实现接地保护功能

首先,电气地的概念,在电气接地保护安全技术规范中,是指电气装置或设备因故障向大地泄放危害能量时,能保障工作人员安全的无电位差的零电位地。也就是说大地与电气地在物质形态上是相同的,但安全防护功能条件是不相同的。其次,接地保护功能,在电气接地保护安全技术规范中,是指通过具有技术标准的接地装置来实现安全保护功能。不是随意与地相连就能实现安全保护功能。为此,电气接地保护安全技术的接地是有条件、有标准的技术。

（1）大地在无电场激励和电流泄放时,是无电性化的

当大自然雷云与大地构成电场时,雷云电荷的感应激励,使大地呈现电性化。由于感应电荷的同一,大地的电性化是等位的,没有电位的差异;但当雷电场通过防雷装置或其他物体泄放电场能量时,大地就会以泄放点为中心,形成一个半球形的电能量散流区,在这个散流区内就有电位差存在。人在散流区行走,两脚之间就有跨步电位差危害;站在散流区内接触金属物体,手脚之间就会构成接触电位差危害。在散流电能量消失的边缘点,就是电气零电位地。零电位地以外才是电气安全区。电气装置或设备因故障向大地泄放危害能量与之同理,也就是说通过大地泄放电气装置或设备的故障能量,地面就会有电能量散流区形成,所以说电气装置或设备与地连接泄放故障电流并非是安全的。

（2）电气装置或设备接地保护功能是通过接地装置来实现的

首先,接地装置的技术条件有大地土壤电阻率、接地体的配置与装置结构质量。低电阻的土壤,散流效应好,可以降低电位差的陡度和强度;反之,高电阻的土壤,散流效应差,会增大电位差的陡度和强度;要实现保护接地功能必须对高电阻的土壤进行降阻处理,才能得以利用。否则,利用无效反为害。接地体配置有两种方式,一是自然接地体(建筑物体的地基钢筋网、泄水管网等),二是人工接地体(人为埋设的电气专用金属导体)。自然接地体利用必须流畅,金属体之间连接牢固,无隔离中断的现象;人工接地体利用必须间隔适当,连接成网,避免密集造成接地体之间产生磁场干扰,泄流不畅和金属材料的投资浪费。装置结构除冲击接地装置外,凡作用于接地保护功能的接地体均应连接成网络,以利快速泄流和均衡地电场的位差。同时还应保障接地网络的埋设深度,减小散流在地表的电位差作用。具备了这些条件,就具备了安全保护装置的工作体,但还不能说就有了安全保护的功能。其次,接地装置的技术标准就是电气接地电阻值的满足,接地电阻包括接地体电阻、土壤电阻和两者之间的接触电阻。接地装置能否实现保护功能就决定于接地电阻是否满足电气安全技术规定的标准。满足则安全可保障,不满足则劳而无功,反成安全隐患。由此可知电气接地保护安全技术是有严格的技术条件和标准的,随意与地连接,不仅得不到安全保护,反而是有危害的。

三、用电设备串联接地,既可以实现接地保护,还能减少金属材料的经济消耗

首先,要保障每个用电设备的工作可靠性,就要减少用电设备的接线的复杂性,避免干扰因素的复杂化。其次,用电设备与接地装置相连,是为了准确可靠的实现安全保护,同时也反映接地装置的功能有效性。因此,用电设备的使用安全,预防触电事故是第一位的。

第一,用电设备在长期的使用过程中,出现漏电故障的几率是不相同的,简单的接线联系,易于发现问题和维修处理;复杂的接线关系,会导致干扰因素影响,增大解决的难度和时间。所以,用电设备之间的工作接线与保护接线分开,能准确判别和处理故障问题。

第二,用电设备直接与接地装置相连,可以快速地排除故障,避免事故隐患;如果为节约金属材料的经济消耗,或简化接线的麻烦性,采用用电设备串联接地,就会造成未故障用电设备出现非故障带电现象和故障用电设备判别的复杂性。

四、结束语

综上可知,一个比较成熟和完整的电气接地保护安全技术,在错误的认识理解和错误的设置运用下,不仅不能有效地起到安全保护作用,反而会带来危害的后果。论述分析时就是要注重电气安全技术规范、标准的严肃性,要强化坚持“安全第一、预防为主”的职业意识。同时,还要借助现代先进的微电子技术、计算机技术进一步提高和严密电气安全技术的手段,既要保障电气接地保护安全技术的正确应用,还要能有效地检测电气接地保护装置的隐患并预警信号。特别是在人们集中的生产场所和公共场所,更要保障使用电能的安全性。因为,在现代社会的生产和生活过程中,不论是电气职业人员,还是非专业人员,在电气安全技术的保护下,享用电能养成的工作习惯和生活规律,使他们相信电气安全技术是可靠的,是一劳永逸的。由此,不可能长时间保持对电能危害的防护警惕性,对间接触电的危害更不可能常挂于心去预防。所以,电力利用安全需要技术保障,安全技术更需要职业工作者的正确执行和追求提高。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。