精講接地知識(shí)_secret

1、 PAGE PAGE 381精講接地知識(shí)為了正確地進(jìn)行接地工作，首先必須明確“地”和“接地”的概念以及有關(guān)的主要名詞術(shù)語(yǔ)，并了解接地在防止人身遭受電擊、減少財(cái)產(chǎn)損失和保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中的作用。一、“地”和“接地”的概念1地（1）電氣地大地是一個(gè)電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無(wú)限電荷的能力，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變，因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”，并不等干“地理地”，但卻包含在“地理地”之中。“電氣地”的范圍隨著大地結(jié)構(gòu)的組成和大地與帶電體接觸的情況而定。 （2）地電位與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個(gè)或一組導(dǎo)電體稱為接地極，通常采用圓鋼或角

2、鋼，也可采用銅棒或銅板。圖1示出圓鋼接地極。當(dāng)流入地中的電流I通過(guò)接地極向大地作半球形散開時(shí)，由于這半球形的球面，在距接地極越近的地方越小，越遠(yuǎn)的地方越大，所以在距接地極越近的地方電阻越大，而在距接地極越遠(yuǎn)的地方電阻越小。試驗(yàn)證明：在距單根接地極或碰地處20m以外的地方，呈半球形的球面已經(jīng)很大，實(shí)際已沒有什么電阻存在，不再有什么電壓降。換句話說(shuō)，該處的電位已近于零。這電位等于零的“電氣地”稱為”地電位”。若接地極不是單根而為多根組成時(shí)，屏蔽系數(shù)增大，上述20m的距離可能會(huì)增大。圖1中的流散區(qū)是指電流通過(guò)接地極向大地流散時(shí)產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍。地電位是指流散區(qū)以外的土壤區(qū)域。在接地極分布很

3、密的地方，很難存在電位等于零的電氣地。 （3）邏輯地電子設(shè)備中各級(jí)電路電流的傳輸、信息轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考的電位，這個(gè)電位還可防止外界電磁場(chǎng)信號(hào)的侵入，常稱這個(gè)電位為“邏輯地”。這個(gè)“地”不一定是“地理地”，可能是電子設(shè)備的金屬機(jī)殼、底座、印刷電路板上的地線或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線等；邏輯地可與大地接觸，也可不接觸，而“電氣地”必須與大地接觸。2接地將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”?！半姎庋b置”是一定空間中若干相互連接的電氣設(shè)備的組合?！半姎庠O(shè)備”是發(fā)電、變電、輸電、配電或用電的任何設(shè)備，例如電機(jī)、變壓器、電器、測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置、布線材料等。電力系統(tǒng)中接地

4、的一點(diǎn)一般是中性點(diǎn)，也可能是相線上某一點(diǎn)。電氣裝置的接地部分則為外露導(dǎo)電部分。“外露導(dǎo)電部分”為電氣裝置中能被觸及的導(dǎo)電部分，它在正常時(shí)不帶電，但在故障情況下可能帶電，一般指金屬外殼。有時(shí)為了安全保護(hù)的需要，將裝置外導(dǎo)電部分與接地線相連進(jìn)行接地?！把b置外導(dǎo)電部分”也可稱為外部導(dǎo)電部分，不屬于電氣裝置，一般是水、暖、煤氣、空調(diào)的金屬管道以及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)。外部導(dǎo)電部分可能引入電位，一般是地電位。接地線是連接到接地極的導(dǎo)線。接地裝置是接地極與接地線的總稱。 超過(guò)額定電流的任何電流稱為過(guò)電流。在正常情況下的不同電位點(diǎn)間，由于阻抗可忽略不計(jì)的故障產(chǎn)生的過(guò)電流稱為短路電流，例如相線和中性線間產(chǎn)生金屬性

5、短路所產(chǎn)生的電流稱為單相短路電流。由絕緣損壞而產(chǎn)生的電流稱為故障電流，流入大地的故障電流稱為接地故障電流。當(dāng)電氣設(shè)備的外殼接地，且其絕緣損壞，相線與金屬外殼接觸時(shí)稱為“碰殼”，所產(chǎn)生的電流稱為“碰殼電流”。3接觸電壓 在圖2中，當(dāng)電氣裝置M絕緣損壞碰殼短路時(shí)，流經(jīng)接地極的短路電流為Id。如接地極的接地電阻力Rd，則在接地極處產(chǎn)生的對(duì)地電壓Ud=IdRd，通常稱Ud為故障電壓，相應(yīng)的電位分布曲線為圖2中的曲線C。一般情況下，接地線的阻抗可不計(jì)，則M上所呈現(xiàn)的電位即為Ud。當(dāng)人在流散區(qū)內(nèi)時(shí)，由曲線C可知人所處的地電位為U。此時(shí)如人接觸M，由接觸所產(chǎn)生的故障電壓Ut=Ud-U。人站立在地上，而一只腳

6、的鞋、襪和地面電阻為Rp，當(dāng)人接觸M時(shí)兩只腳為并聯(lián)，其綜合電阻為Rp2。在Ut的作用下，Rp2與人體電阻RB串聯(lián)，則流經(jīng)人體的電流IB=Uf（RB+Rp2），人體所承受的電壓Ut=IBRB=UfRB（RB+Rp2）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí)，觸及電氣裝置的手和觸及地面的雙腳之間所出現(xiàn)的接觸電壓Ut與M和接地極間的距離有關(guān)。由圖2可見，當(dāng)M越靠近接地極，U越大，則Uf越小，相應(yīng)地Ut也越小。當(dāng)人在流散區(qū)范圍以外，則U=0，此時(shí)Uf=Ud，Ut=UdRB（RB+Rp2），Ut為最大值。由于在流散區(qū)內(nèi)人所站立的位置與U有關(guān)，通常以站立在離電氣裝置水平方向0.8m和手接觸電氣裝置垂直方向1.8m的條件

7、計(jì)算接觸電壓。如電氣裝置在流散區(qū)以外，計(jì)算接觸電壓Ut時(shí)就不必考慮上述水平和垂直距離。4跨步電壓人行走在流散區(qū)內(nèi)，由圖2的曲線C可見，一只腳的電位為U1，另一只腳的電位為U2，則由于跨步所產(chǎn)生的故障電壓Uk=U1-U2。在Uk的作用下，人體電流IB從人體的一只腳的電阻Rp，流過(guò)人體電阻RB，再流經(jīng)另一只腳的電阻Rp，則人體電流IB=Uk（RB十2Rp）。此時(shí)人體所承受的電壓Ut=IBRB=UkRB（RB+2p）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí)，在流散區(qū)內(nèi)跨步的條件下，人體所承受的電壓Uk為跨步電壓。一般人的步距約為0.8m，因此跨步電壓Uk以地面上0.8m水平距離間的電位差為條件來(lái)計(jì)算。由圖2可見，

8、當(dāng)人越靠近接地極，U1越大。當(dāng)一只腳在接地極上時(shí)U1=Ud，此時(shí)跨步所產(chǎn)生的故障電壓Uk為最大值，即圖2中的Ukm，相應(yīng)地跨步電壓值也是最大值。反之，人越遠(yuǎn)離接地極，則跨步電壓越小。當(dāng)人在流散區(qū)以外時(shí)，U1和U2都等于零，則Uk=0，不再呈現(xiàn)跨步電壓。5流散電阻、接地電阻和沖擊接地電阻接地極的對(duì)地電壓與經(jīng)接地極流入地中的接地電流之比，稱為流散電阻。 電氣設(shè)備接地部分的對(duì)地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻，即等于接地線的電阻與流散電阻之和。一般因?yàn)榻拥鼐€的電阻甚小，可以略去不計(jì)，因此，可認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。 為了降低接地電阻，往往用多根的單一接地極以金屬體并聯(lián)連接而組成復(fù)合接地極

9、或接地極組。由于各處單一接地極埋置的距離往往等于單一接地極長(zhǎng)度而遠(yuǎn)小于40m，此時(shí)，電流流入各單一接地極時(shí)，將受到相互的限制，而妨礙電流的流散。換句話說(shuō)，即等于增加各單一接地極的電阻。這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用，如圖3所示。 由于屏蔽作用，接地極組的流散電阻，并不等于各單一接地極流散電阻的并聯(lián)值。此時(shí)，接地極組的流散電阻Rd=Rd1(n)（1）式中：Rd1單一接地極的流散電阻 n單一接地極的根數(shù) 接地極的利用系數(shù)，它與接地極的形狀、單一接地極的根數(shù)和位置有關(guān)以上所談的接地電阻，系指在低頻、電流密度不大的情況下測(cè)得的，或用穩(wěn)態(tài)公式計(jì)算得出的電阻值。這與雷擊時(shí)引入雷電流用的接地裝置的工作

10、狀態(tài)是大不相同的。由于雷電流是個(gè)非常強(qiáng)大的沖擊波，其幅度往往大到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安的數(shù)值。這樣，使流過(guò)接地裝置的電流密度增大，并受到由于電流沖擊特性而產(chǎn)生電感的影響，此時(shí)接地電阻稱為沖擊接地電阻，也可簡(jiǎn)稱沖擊電阻。由于流過(guò)接地裝置電流密度的增大，以致土壤中的氣隙、接地極與土壤間的氣層等處發(fā)生火花放電現(xiàn)象，這就使土壤的電阻率變小和土壤與接地極間的接觸面積增大。結(jié)果，相當(dāng)于加大接地極的尺寸，降低了沖擊電阻值。長(zhǎng)度較長(zhǎng)的帶形接地裝置，由干電感的作用，當(dāng)超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，沖擊電阻不再減少，這個(gè)極限長(zhǎng)度稱為有效長(zhǎng)度、土壤電阻率越小，雷電流波頭越短，則有效長(zhǎng)度越短。由于各種因素的影響，引入雷電流時(shí)接地裝置的沖

11、擊電阻，乃是時(shí)間的函數(shù)。接地裝置中雷電流增長(zhǎng)至幅值IM的時(shí)間，是滯后于接地裝置的電位達(dá)到其最大值UM的時(shí)間的。但在工程中已知沖擊電流的幅值IM和沖擊電阻Rds的條件下，計(jì)算沖擊電流通過(guò)接地極流散時(shí)的沖擊電壓幅值UM=IMRds。由于實(shí)際上電位與電流的最大值發(fā)生于不同時(shí)間，所以這樣計(jì)算的幅值常常比實(shí)際出現(xiàn)的幅值大一些，是偏于安全的，因此在實(shí)際中還是適用的。二、接地的作用 接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。現(xiàn)分別說(shuō)明如下。（一）防止人身遭受電擊1電擊機(jī)理電擊所產(chǎn)生的電擊電流通過(guò)人體或動(dòng)物軀體將產(chǎn)生病理性生理效應(yīng)，例如肌肉收

12、縮、呼吸困難、血壓升高、形成心臟興奮波、心房纖維性顫動(dòng)及無(wú)心室纖維性顫動(dòng)的短暫心臟停跳、心室纖維性顫動(dòng)，直至死亡，所以必須采取防護(hù)措施。人或家畜觸及電氣設(shè)備的帶電部分，稱為直接接觸。人或家畜與故障下帶電的金屬外殼接觸，稱為間接接觸。直接接觸及間接接觸所造成的電擊稱為直接電擊和間接電擊。為了防止電擊，必須先了解電擊機(jī)理，然后對(duì)直接電擊、間接電擊以及兼有該兩者電擊采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，以保證人、畜及設(shè)備的安全。（1）人體阻抗的組成電擊電流大小由接觸電壓和人體阻抗所決定。人體阻抗主要與電流路徑、皮膚潮濕程度、接觸電壓、電流持續(xù)時(shí)間、接觸面積、接觸壓力、溫度以及頻率等有關(guān)。人體阻抗的組成如圖4所示。如將

13、兩個(gè)電極接觸人體的兩個(gè)部分，并將電極下的皮膚去掉，則該兩電極問(wèn)的阻抗為人體內(nèi)阻抗Zi。皮膚上電極與皮膚下導(dǎo)電組織之間的阻抗即為皮膚阻抗ZPl和ZP2。Zi、ZP1、ZP2的矢量和為人體總阻抗ZT?，F(xiàn)將這些阻抗的特征說(shuō)明如下：圖4人體阻抗的組成 人體內(nèi)阻抗Zi根據(jù)IEC測(cè)定的結(jié)果，Zi主要是電阻，只有少量電容，其數(shù)值主要決定于電流路徑，一般與接觸面積關(guān)系不大，但當(dāng)接觸面積小到幾平方毫米數(shù)量級(jí)時(shí)，內(nèi)阻抗才增大。皮膚阻抗ZP1、ZP2ZP1、ZP2是由半絕緣層和小的導(dǎo)電元件（如毛孔構(gòu)成的電阻電容網(wǎng)絡(luò)）組成，見圖4接觸電壓在50V及以下時(shí)，皮膚阻抗值隨表面接觸面積、溫度、呼吸等顯著變化；50100V時(shí)

14、，皮膚阻抗降低很多；頻率增高時(shí)，皮膚阻抗也隨之降低；皮膚破損時(shí)，皮膚阻抗可忽略不計(jì). 人體總阻抗ZTZT由電阻分量及電容分量組成。當(dāng)接觸電壓在500V及以下時(shí)，ZT值主要決定于皮膚阻抗值；接觸電壓越高，ZT與皮膚阻抗關(guān)系越少；當(dāng)皮膚破損后，ZT值接近于人體內(nèi)阻抗。人體初始電阻Ri在接觸電壓出現(xiàn)的瞬間，人體的電容還未充電，皮膚阻抗可忽略不計(jì)，這時(shí)的電阻值稱為人體初始電阻。該值限制短時(shí)脈沖電流峰值。當(dāng)電流路徑從手到手或手到腳而且接觸面積較大時(shí)，5分布秩（即5的人所呈現(xiàn)的最小初始電阻值）Z5可認(rèn)為等于500.2）人體阻抗與接觸狀況的關(guān)系,通常劃分為以下三類： 狀況1干燥或濕潤(rùn)的區(qū)域、干燥的皮膚、高電

15、阻的地面，此時(shí)人體阻抗值：Z110000.5Z5（）式中：1000鞋襪和地面兩者電阻的隨機(jī)值;0.5考慮了雙手至雙腳的雙重接觸情況; Z55分布秩，即5的人呈現(xiàn)此最小阻抗值.狀況2潮濕的區(qū)域、潮濕的皮膚、低電阻的地面，此時(shí)人體阻抗值：Z2=200=200+0.55（）式中；200較低的地面電阻值，不計(jì)鞋襪的電阻，狀況3浸入水中的情況，此時(shí)皮膚電阻、環(huán)境介質(zhì)的電阻可忽略不計(jì)。在各種狀況下的安全電壓值，各國(guó)規(guī)定不盡相同，如表1所示。2電擊效應(yīng)（1）交流電流的電擊效應(yīng)IEC經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)研究，認(rèn)為心室纖維性顫動(dòng)是電擊致死的主要原因。一個(gè)心動(dòng)周期如圖5所示，由產(chǎn)生興奮期P、興奮擴(kuò)展期R和興奮復(fù)原期T所

16、組成。圖5中的數(shù)字表示興奮傳播的順序。在興奮復(fù)原期內(nèi)有一個(gè)相對(duì)較小的部份稱為易損期，在易損期內(nèi)，心肌纖維處于興奮的不均勻狀態(tài)，如果受到足夠幅度電流的刺激，心室纖維發(fā)生顫動(dòng)，如圖6中X點(diǎn)受電流刺激對(duì)心電圖和血壓的影響，如圖6中曲線所示。此時(shí)發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)和血壓降低，如電流足夠大將導(dǎo)致死亡。 當(dāng)電流流過(guò)人體時(shí)，人身所察覺到的最小電流值稱為感覺閾值。對(duì)于15100Hz交流電流，此值為0.5mA。人握電極能擺脫的電流最大值稱為擺脫電流，對(duì)于15100Hz交流電流為10mA。當(dāng)流過(guò)人體的電流繼續(xù)增加時(shí)，人體電流IB和電流流過(guò)的持續(xù)時(shí)間t的關(guān)系如圖7所示。圖7是按電流流過(guò)人體的路徑從左手到雙腳的效應(yīng)繪

17、制的。當(dāng)電流為500mA、時(shí)間為100ms時(shí)，產(chǎn)生心室纖維性顫動(dòng)的幾率為14。圖7中的區(qū)通常無(wú)反應(yīng)性效應(yīng)；區(qū)通常無(wú)有害的生理效應(yīng)；區(qū)通常無(wú)器官性損傷，但可能出現(xiàn)肌肉收縮和呼吸困難在心臟中形成興奮波和傳導(dǎo)的可逆性紊亂，包括心房纖維性顫動(dòng)及短暫心臟停跳；在區(qū)內(nèi)開始出現(xiàn)心室纖維性顫動(dòng)，到曲線c1，幾率為5；到曲線c2，幾率為50；曲線c3以外則幾率超過(guò)50。隨著電流與時(shí)間的增加，可能發(fā)生心臟停跳、呼吸停止及嚴(yán)重?zé)齻?圖7中的電流為“從左手到雙腳”路徑的電流，如為其它路徑，按下式計(jì)算：IB=IrefF（2）式中：IB流經(jīng)其它路徑的人體電流，mA Iref流經(jīng)“從左手到雙腳”的人體電流，mA F心電流

18、系數(shù)，上述的感覺閾值、擺脫閾值及圖7中的心室纖維性顫動(dòng)閾值都是對(duì)15100Hz交流電流而言的。 在工業(yè)企業(yè)和民用建筑中，有不少電氣設(shè)備的使用頻率超過(guò)100Hz，例如有些電動(dòng)工具和電焊機(jī)，可用到450Hz；電療設(shè)備大多數(shù)使用40005000Hz；開關(guān)方式供電的設(shè)備則為20kHz1MHz；微波及無(wú)線電設(shè)備還有使用更高的頻率的。對(duì)于這些100Hz以上交流電流，人體皮膚的阻抗，在數(shù)十伏數(shù)量級(jí)的接觸電壓下，大致與頻率成反比，例如500Hz時(shí)皮膚阻抗，僅約為50Hz時(shí)皮膚阻抗的110，在很多情況下，皮膚的阻抗可以忽略不計(jì)。但因?yàn)槭歉哳l電流，對(duì)人體的感覺和對(duì)心臟的影響都比100Hz以下交流電小。為了與50H

19、z時(shí)閾值相比，常采用頻率系數(shù)Ff來(lái)衡量、頻率系數(shù)Ff為頻率f時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)生理效應(yīng)的閾值電流與50Hz的閾值電流之比。在頻率為100Hz以上直至1000Hz時(shí)，感覺閾值的頻率系數(shù)和擺脫閾值的頻率系數(shù)見圖8；電擊持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于心動(dòng)周期并以縱向電流流經(jīng)人體軀干時(shí)，心室纖維性顫動(dòng)閾值的頻率系數(shù)見圖9。電擊持續(xù)時(shí)間小于心動(dòng)周期時(shí)，尚無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。頻率在1000Hz以上直到10000Hz交流電的感覺閾值的頻率系數(shù)和擺脫閾值的頻率系數(shù)見圖10；心室纖維性顫動(dòng)閾值的頻率系數(shù)，IEC還在考慮中。頻率在10kHz及100Hz之間時(shí)，閾值大致由10mA上升到100mA（有效值），頻率在100kHz以上及電流強(qiáng)度在數(shù)百毫安

20、數(shù)量級(jí)時(shí)，較低頻率時(shí)有針刺的感覺，頻率再高則有溫暖的感覺。頻率在100kHz以上時(shí)，既沒有擺脫閾值和心室纖維性顫動(dòng)閾值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也沒有這方面的事故報(bào)告。頻率在100kHz以上及電流在安培數(shù)量級(jí)時(shí)，可能出現(xiàn)燒傷，燒傷的嚴(yán)重程度隨電流流通的持續(xù)時(shí)間而定。（2）直流電流的電擊效應(yīng)電流對(duì)人體的效應(yīng)，例如刺激神經(jīng)和肌肉，引起心房或心室纖維性顫動(dòng)等，與電流大小的變化有關(guān)，特別是在接通或斷開電流的時(shí)候。電流幅度不變的直流電流要產(chǎn)生同樣的效應(yīng)，要比交流電流大得多。握持直流電器，事故時(shí)較易擺脫；當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于心動(dòng)周期時(shí)，心室纖維性顫動(dòng)閾值比交流的閾值高得多。直流電流從手到雙腳，通過(guò)人體軀干的電流稱為縱向電流

21、；從手到手通過(guò)人體軀干的電流稱為橫向電流；以雙腳為正極，流過(guò)人體的電流為向上電流；以雙腳為負(fù)極，流經(jīng)人體的電流為向下電流。直流電流與具有相同誘發(fā)心室纖維性顫動(dòng)幾率的等效交流電流（有效值）之比稱為直流交流等效系數(shù)。 直流電流的持續(xù)時(shí)間和電流幅值的關(guān)系見圖11。圖中區(qū)通常無(wú)反應(yīng)性效應(yīng)；區(qū)通常無(wú)有害的生理效應(yīng)；區(qū)通常預(yù)期無(wú)器官損傷，隨電流幅值和時(shí)間而增加其嚴(yán)重程度，可能出現(xiàn)心臟中興奮波的形成和傳導(dǎo)的可逆性紊亂；區(qū)可能出現(xiàn)心室纖維性顫動(dòng)，隨電流幅值和時(shí)間增加，除區(qū)的效應(yīng)外，預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?zé)齻炔±砩硇?yīng)。關(guān)于心室纖維性顫動(dòng)，該圖所示為電流從左手到雙腳，且為向上電流的效應(yīng)。如為向下電流，應(yīng)將電流乘以2

22、的系數(shù)進(jìn)行換算。當(dāng)電流從手到手，不大可能產(chǎn)生心室纖維性顫動(dòng)。在該圖中，當(dāng)電流流過(guò)的持續(xù)時(shí)間小于500ms時(shí)，尚無(wú)和區(qū)分界線的資料。 直流電流的感覺閾值取決于接觸面積、接觸狀態(tài)（干濕度、壓力、溫度）、電流流過(guò)的持續(xù)時(shí)間和各自的生理特征等，與交流電不同的是：當(dāng)電流以感覺閾值強(qiáng)度流過(guò)人體時(shí)，只是在接通和斷開電流時(shí)有感覺，其它時(shí)間沒有感覺。在與測(cè)定交流電流感覺閾值相等條件下，直流電流的感覺閾值約為2mA。 直流的擺脫閾值與交流不同，約300mA以下的直流電流沒有可以確定的擺脫閾值，只有在接通和斷開電流時(shí)，才能引起疼痛性和痙攣似的肌肉收縮。當(dāng)電流大干300mA時(shí)，可能擺脫不了，或僅在電擊持續(xù)時(shí)間達(dá)幾秒或

23、幾分種后才有可能擺脫不了。通過(guò)人體的電流約為30mA時(shí)，人體四肢有暖熱感覺。流經(jīng)人體的電流為300mA及以下橫向電流持續(xù)幾分鐘時(shí)，隨著時(shí)間和電流增加，可能產(chǎn)生可逆性的心節(jié)律障礙。電流傷痕、燒傷、眩暈、有時(shí)失去知覺，超過(guò)300mA時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)失去知覺的情況。（3）特殊波形電流的電擊效應(yīng)特殊波形電流在工業(yè)企業(yè)和民用建筑所用的電氣設(shè)備中，有以下幾種，對(duì)于人體的電擊效應(yīng)分別說(shuō)明如下:具有直流分量的交流電流的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)交流和直流的圖形如圖12（a）及（b）所示、具有直流分量的交流電流的波形如圖12（c）所示，常用的半波整流及全波整流的波形如圖13（a）及（b）所示。經(jīng)過(guò)整流后，如圖13中所示的波形交流電的

24、感覺閾值和擺脫閾值取決于人體與電極的接觸面積，接觸狀態(tài)（干濕度、壓力、溫度）和各自的生理特征，其閾值尚在IEC的考慮中。 在討論心室纖維性顫動(dòng)閾值時(shí)，必須區(qū)別下列的電流量值：Irms為合成波形電流的有效值；Ip為合成波形電流的峰值；Ipp為合成波形電流的峰間值；Iev為產(chǎn)生與所涉及波形在心室纖維性顫動(dòng)方向有相同危險(xiǎn)的正弦電流的有效值，該值用來(lái)代替圖7及圖11中的人體電流IB以估計(jì)心室纖維性顫動(dòng)的危險(xiǎn)。當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間大于1.5倍心動(dòng)周期時(shí)， Iev=Ipp2當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間小于0.75倍心動(dòng)周期時(shí)，Iev=Ip2當(dāng)交流對(duì)直流比越小，上述關(guān)系越不能適用。對(duì)于持續(xù)時(shí)間小于0.1s的直流電擊，其閾值等于

25、圖11中相應(yīng)的電流值。 當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間在0.75倍到1.5倍心動(dòng)周期時(shí)，量值參數(shù)由峰值轉(zhuǎn)變?yōu)榉彘g值，轉(zhuǎn)變的過(guò)程IEC認(rèn)為尚需進(jìn)一步研究。 如圖13所示的半波及全波整流的波形，由于電流峰值等于其峰間值，當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間大干1.5倍心動(dòng)周期及小于0.75倍心動(dòng)周期時(shí)，Iev分別為Ipp(22)=Ip(22)及Ipp2=Ip2。由圖13可見，半波整流時(shí)Irms=Ip2，全波整流時(shí)為Ip2。因此可得半波整流時(shí)Iev值分別為Irms2及2Irms；全波整流時(shí)，Iev值分別為Irms2及Irms。 具有相位控制的交流電流的效應(yīng)一般的具有相應(yīng)控制的交流電流的波形分為對(duì)稱控制和不對(duì)稱控制兩種，分別示于圖14的（

26、a）和（b）。這種波形的電流在產(chǎn)生感覺和阻止擺脫方面的效應(yīng)大致上與具有相同Ip的純交流電流相同。相位控制角在120以上時(shí)，峰值隨著電流流通持續(xù)時(shí)間的減少而增加。 對(duì)于對(duì)稱控制：當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間大于1.5倍心動(dòng)周期時(shí)。Iev為具有與所涉及的相應(yīng)波形電流相同的有效值；當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間小于0.75倍心動(dòng)周期時(shí)，Iev為具有與所涉及的相應(yīng)波形電流相同峰值電流的有效值，如相位控制角在120以上，心室纖維性顫動(dòng)閾值將升高；當(dāng)電擊時(shí)間在0.75倍到1.5倍心動(dòng)周期時(shí)，Iev由峰值轉(zhuǎn)變?yōu)橛行е?，轉(zhuǎn)變的過(guò)程，IEC認(rèn)為尚待進(jìn)一步研究。對(duì)于不對(duì)稱控制，其所產(chǎn)生的電流，也可能有直流分量。當(dāng)電擊持續(xù)時(shí)間大干1.5倍心動(dòng)周

27、期時(shí)，IEC尚在考慮中；電擊持續(xù)時(shí)間小于0.75倍心動(dòng)周期時(shí)，Iev為具有與所涉及的相應(yīng)波形電流相同峰值電流的有效值。相位控制角在120以上時(shí)，心室纖維性顫動(dòng)閾值將升高。 具有多周期控制的交流電流的效應(yīng)具有多周期控制的交流電流的波形見圖15所示。ts為傳導(dǎo)時(shí)間。tp為不傳導(dǎo)時(shí)問(wèn)，tstp為工作周期。p=ts(tstp)為電力控制程度。I1rms為電流傳導(dǎo)期間電流的有效值，即Ip2；I2rms為工作周期內(nèi)電流有效值，即I1rmsp。感覺閾值及擺脫閾值，IEC尚在考慮中。短持續(xù)時(shí)間單向單脈沖電流的效應(yīng)內(nèi)裝電子元件的電器絕緣損壞或直接接觸其帶電體時(shí)可形成矩形或正弦形脈沖，如圖17（a）、（b）所示；

28、電容器放電的短持續(xù)時(shí)間單向脈沖如圖17（c）所示。這些脈沖當(dāng)其持續(xù)時(shí)間為10ms及以上時(shí)，對(duì)人體的效應(yīng)與圖7相同；對(duì)于0.lms10ms持續(xù)時(shí)間的脈沖，其效應(yīng)按下列能量率來(lái)表征。 心室纖維性顫動(dòng)能量率Fe：在電流路徑、心臟時(shí)相（心臟跳動(dòng)的幅值與時(shí)間的關(guān)系）等給定條件下，引起一定幾率的心室纖維性顫動(dòng)的短持續(xù)時(shí)間單向脈沖的最小I2t值，以積分形式表示為Fe=0tii2dtFe乘以人體電阻得出脈沖期間耗散在人體的能量。 心室纖維性顫動(dòng)電荷率Fq：在給定的電流路徑、心臟時(shí)相等條件下，引起一定幾率的心室纖維性顫動(dòng)短持續(xù)時(shí)間單向脈沖最小It值，以積分形式表示為Fq=0tiidt現(xiàn)以電容器放電為例。電容器由

29、放電開始到放電電流降至其峰值的5的時(shí)間間隔為電容器放電的電擊持續(xù)時(shí)間t1。按指數(shù)衰減降到起初幅值1e=0.3679倍所需的時(shí)間為時(shí)間常數(shù)T。當(dāng)ti=3T時(shí)，所有脈沖能量幾乎耗盡。電容器放電的感覺閾值和痛苦閾值取決于電極的形式、脈沖的電荷及其電流峰值。圖18為以干手執(zhí)大電極的人作為放電對(duì)象的感覺閾值及痛苦閾值痛苦闊值為人感到有蜜蜂蜇或紙煙燒似的痛苦。以能量率Fe表示的痛苦閾值對(duì)于通過(guò)手腳的電流路徑及大接觸面積來(lái)說(shuō)為(50100)10-6A2s數(shù)量級(jí)（在圖18中，如以面對(duì)圖的右側(cè)為東，則電容C按指向東北的對(duì)角線計(jì)量，能量W按指向西北的對(duì)角錢計(jì)量。如已知充電電壓為100V，電容為100nF，則由該兩

30、線的交點(diǎn)K，可讀出脈沖的電荷為10C，能量為0.5mJ）。心室纖維性顫動(dòng)閾值取決于脈沖電流的形式、持續(xù)時(shí)間及幅度、脈沖開始時(shí)的心臟時(shí)相、通過(guò)人體的電流路徑及人的生理特征。IEC曾在動(dòng)物身上做過(guò)試驗(yàn)，其結(jié)果是：對(duì)于短持續(xù)時(shí)間的脈沖，心室纖維性顫動(dòng)一般僅在脈沖落在心動(dòng)周期易損時(shí)間內(nèi)發(fā)生；對(duì)于電擊持續(xù)時(shí)間小于10ms的單向脈沖，心室纖維性顫動(dòng)的發(fā)生由Fq或Fe所決定。圖19示出心室纖維性顫動(dòng)的閾值，對(duì)于50的纖維性顫動(dòng)幾率，F(xiàn)q為0.005As，F(xiàn)e則由脈沖持續(xù)時(shí)間t1=4ms時(shí)的0.01A2s上升到t1=1ms時(shí)的0.02A2s。該曲線給出路徑以左手到雙腳流過(guò)的電流的心室纖維性顫動(dòng)危險(xiǎn)幾率對(duì)于其它

31、電流途徑，則乘以表2的心電流系數(shù)F。圖中c1曲線以下，無(wú)纖維性出動(dòng)；c1曲線以上直到曲線c2以下，具有較低的心室纖維性顫動(dòng)危險(xiǎn)，幾率直到5；c2曲線以上直到c3曲線以下，具有中等纖維性顫動(dòng)危險(xiǎn)，幾率直到50；c3曲線以上，具有高纖維性顫動(dòng)危險(xiǎn)，大于50幾率。 對(duì)于各種形式脈沖的纖維性顫動(dòng)能量率Fe可由下列公式求出： 對(duì)于矩形脈沖：FeIDC2ti對(duì)于正弦形脈沖：Fe(IAC(p)22)tiIAC(rms)2ti對(duì)于時(shí)間常數(shù)為T的電容放電：FeIC(p)2(T2)IC(rms)2ti以上各式的電流參量可由圖17看出：IDC為矩形脈沖電流的量值，IAC(p)為正弦形脈沖電流的峰值，IAC(rms)

32、為正弦形脈沖電流的有效值，IC(p)為電容放電的峰值，IC(rms)為持續(xù)時(shí)間為3T的電容放電電流的有效值。具有相同心室纖維性顫動(dòng)能量率及相同電擊持續(xù)時(shí)間的矩形脈沖、正弦形脈沖及電容放電見圖20。 由Fe定義可寫出，電容放電的Fe1為Fe1IC(p)20e-2tTIC(p)2(T2)矩形脈沖及正弦形脈沖的Fe2及Fe3為Fe2IDC23TFe3IC(rms)23T因?yàn)镕e1Fe2Fe3，則IC(p)2(T2)IDC23TIC(rms)23T即IC(p)(16)IC(rms)IDC根據(jù)上式將IDC及IC(rms)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的IC(p)(16)值，則可由轉(zhuǎn)換而得的相應(yīng)IC(p)值在圖19中找到矩形

33、脈沖和正弦形脈沖的心室纖維性顫動(dòng)閾值。3直接電擊的防護(hù)措施直接電擊保護(hù)又稱正常工作的電擊保護(hù)，也稱為基本保護(hù)，主要是防止直接接觸到帶電體，一般采取以下措施。 （1）將帶電體絕緣帶電部分完全用絕緣覆蓋。該絕緣的類型必須符合相應(yīng)電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，且只能在遭到機(jī)械破壞后才能除去。絕緣能力必須達(dá)到長(zhǎng)期耐受在運(yùn)行中受到的機(jī)械、化學(xué)、電及熱應(yīng)力的要求。一般的油漆、清漆、噴漆都不符合要求。在安裝過(guò)程中所用的絕緣也必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，證實(shí)合乎要求后才能使用。 （2）用遙欄和外護(hù)物防護(hù)外護(hù)物一般為電氣設(shè)備的外殼，是在任何方向都能起直接接觸保護(hù)作用的部件。遮欄則只對(duì)任何經(jīng)常接近的方向起直接接觸保護(hù)作用。兩者的防護(hù)要求如下

34、：（1）最低的防護(hù)要求在電氣操作區(qū)內(nèi)，防護(hù)等級(jí)為IP2X，頂部則為IP4X。在電氣操作區(qū)內(nèi)，如可同時(shí)觸及的帶電部分沒有電位差時(shí)，防護(hù)等級(jí)可為IP1X。在封閉的電氣操作區(qū)內(nèi)可不設(shè)防護(hù)。 （2）強(qiáng)度及花定性遮攔或外護(hù)物應(yīng)緊固在其所在位置，它的材料、尺寸和安裝方法必須具有足夠的穩(wěn)定性和耐久性，并可承受在正常使用中可能出現(xiàn)的應(yīng)力和應(yīng)變。 （3）開啟成拆卸必須使用鑰匙或工具，并設(shè)置聯(lián)鎖裝置，即當(dāng)開啟和拆卸遮欄或外護(hù)物時(shí)，將其中可能偶然觸及的所有帶電部分的電源自動(dòng)切斷，直到遮欄或外護(hù)物復(fù)位后才能恢復(fù)電源。如遮欄或外護(hù)物中有電容器、電纜系統(tǒng)等儲(chǔ)能設(shè)備并可能導(dǎo)致危險(xiǎn)時(shí)，不但要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)泄放能量，而且還必須采

35、用與上述要求相同的聯(lián)鎖裝置。也可在帶電部分與遮欄、外護(hù)物之間插入隔離網(wǎng)罩，當(dāng)開啟或拆卸遮欄或外護(hù)物時(shí)不會(huì)觸及帶電部分。網(wǎng)罩可以固定，也可在遮欄、外護(hù)物除去時(shí)自動(dòng)滑入。網(wǎng)罩防護(hù)等級(jí)至少為IP2X，且只有用鑰匙和工具才能移開。如需更換燈泡、熔斷器而在外護(hù)物和遮欄上留有較大的孔洞時(shí)，則必須采取適當(dāng)措施防止人、畜無(wú)意識(shí)地觸及帶電部分，而且還須設(shè)置明顯的標(biāo)志，警告通過(guò)孔洞觸及帶電部分會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。 （4）用阻擋物防護(hù)阻擋物只能防護(hù)與帶電部分無(wú)意識(shí)接觸，但不能防護(hù)人們有意識(shí)接觸。例如用保護(hù)遮欄、欄桿或隔板可以防止人體無(wú)意識(shí)接近帶電部分又如用網(wǎng)罩或熔斷器的保護(hù)手柄，可以防止在操作電氣設(shè)備時(shí)無(wú)意識(shí)觸及帶電部分。

36、阻擋物可不用鑰匙或工具拆除，但必須固定以免無(wú)意識(shí)地移開。 （5）置于伸臂范圍以外伸臂范圍如圖21所示。將帶電部分置于伸臂范圍以外可以防止無(wú)意識(shí)地觸及。不同電位而能同時(shí)觸及的部分嚴(yán)禁放在伸臂范圍內(nèi)。如兩部分相距不到2.5m，則認(rèn)為是能夠同時(shí)觸及的。當(dāng)人們的正常活動(dòng)范圍S由一個(gè)防護(hù)等級(jí)低于IP2X的阻擋物（如欄桿）限制時(shí)，則規(guī)定的距離應(yīng)從阻擋物算起。在正常工作時(shí)須手持大或長(zhǎng)的導(dǎo)電物體的地方，計(jì)算距離時(shí)須計(jì)及該物體的外形尺寸。 （5）采用RCD（剩馀電流保護(hù)裝置，也稱漏電并關(guān)）作為附加保護(hù)RCD不能作為直接電擊的唯一保護(hù)設(shè)備，只能作為附加保護(hù)，也就是作為其它保護(hù)失效或使用者疏忽時(shí)的附加電擊保護(hù)。剩馀

37、電流動(dòng)作整定值一般采用30mA。4間接電擊的防護(hù)措施間接電擊保護(hù)又稱故障下的電擊保護(hù)，也稱附加保護(hù)，一般采用以下措施： （1）自動(dòng)切聽電源當(dāng)故障時(shí)，最大電擊電流的持續(xù)時(shí)間超過(guò)允許范圍時(shí)，自動(dòng)切斷電源（IT系統(tǒng)的第一次故障除外），防止電擊電流造成有害的生理效應(yīng)采用這種方法的前提是：電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分必須按系統(tǒng)接地制式與保護(hù)線相連，同時(shí)還宜進(jìn)行主等電位聯(lián)結(jié)。自動(dòng)切斷電源法可以最大限度地利用原有的過(guò)電流保護(hù)設(shè)備，且方法簡(jiǎn)單、投資最省，是一種常用的措施。 （2）使用級(jí)設(shè)備或采用相當(dāng)絕緣的保護(hù)級(jí)設(shè)備既有基本絕緣也有雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣；不考慮保護(hù)接地方法；設(shè)備內(nèi)導(dǎo)電部分嚴(yán)禁與保護(hù)線連接。該類設(shè)備的絕緣

38、外護(hù)物必須能承受可能發(fā)生的機(jī)械、電或熱應(yīng)力，一般的油漆、清漆及類似物料的涂層不符合要求。絕緣外護(hù)物上嚴(yán)禁有任何非絕緣材料制作的螺栓，以免破壞外護(hù)物的絕緣。 （3）采用非導(dǎo)電場(chǎng)所在非導(dǎo)電場(chǎng)所內(nèi)，嚴(yán)禁有保護(hù)線，也不采取接地措施，因此可采用0級(jí)設(shè)備（這種設(shè)備只有基本絕緣，沒有保護(hù)接地手段）。非導(dǎo)電場(chǎng)所應(yīng)具有絕緣的地板和墻（用于標(biāo)稱電壓不超過(guò)500V的設(shè)備，其絕緣電阻不小于50k；如標(biāo)稱電壓超過(guò)500V，則為100k），其防護(hù)措施如下外露導(dǎo)電部分之間、外露導(dǎo)電部分與外部導(dǎo)電部分之間的距離不小于2m；如在伸臂范圍以外，則為1.25m。如達(dá)不到上述距離，則在兩導(dǎo)電部分之間設(shè)置絕緣阻擋物，使越過(guò)阻擋物的距離

39、不小于2m將外部導(dǎo)電部分絕緣起來(lái)，絕緣物要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度并能耐受2000V電壓，且在正常情況下，泄漏電流不大于1mA。上述布置必須是永久性的，即使使用手?jǐn)y式或移動(dòng)式設(shè)備也必須能滿足上述要求；另外，還應(yīng)采取措施使墻和地板不因受潮而失去原有電阻值，同時(shí)外部導(dǎo)電部分也不能從外部引入電位。 （4）不接地的局部等電位聯(lián)結(jié)凡是能同時(shí)觸及的外露導(dǎo)電部分和外部導(dǎo)電部分采用不與大地相連的等電位聯(lián)結(jié)，使其電位近似相等，以免發(fā)生電擊。局部等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)嚴(yán)禁通過(guò)外露導(dǎo)電部分或外部導(dǎo)電部分與大地接觸，如不能滿足，必須采用自動(dòng)切斷電源措施。為了防止進(jìn)入等電位場(chǎng)所的人遭受危險(xiǎn)的電位差，在和大地絕緣的導(dǎo)電地板與不接地的等電

40、位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)連接的地方，必須采取措施減少電位差。 （5）電氣隔離將回路進(jìn)行電氣隔離是為了防止觸及絕緣破壞的外露導(dǎo)電部分產(chǎn)生電擊電流，一般采取以下措施：該回路必須由隔離變壓器或有多個(gè)等效隔離繞組的發(fā)電機(jī)供電，電源設(shè)備必須采用級(jí)設(shè)備或與其相當(dāng)?shù)慕^緣。如該電源設(shè)備供電給幾個(gè)電氣設(shè)備，則這些電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分嚴(yán)禁與電源設(shè)備的金屬外殼相連。該回路電壓不能超過(guò)500V，其帶電部分嚴(yán)禁與其它回路或大地相連,并須注意與大地之間的絕緣。繼電器、接觸器、輔助開關(guān)等電氣設(shè)備的帶電部分與其它回路的任何部分之間也需要這種電氣隔離。 不同回路應(yīng)分開布線，如無(wú)法分開，則必須采用不帶金屬外皮的多芯電纜或?qū)⒔^緣導(dǎo)線敷設(shè)在絕緣

41、的管路或線槽中。這些電纜或?qū)Ь€的額定電壓不低于可能出現(xiàn)的最高電壓，旦每條回路有過(guò)電流保護(hù)。 被隔離回路的外露導(dǎo)電部分必須采用絕緣的不接地等電位聯(lián)結(jié)，該連接線嚴(yán)禁與其它回路的保護(hù)線或外露導(dǎo)電部分相連接，也不與外部導(dǎo)電部分連接。插座必須有保護(hù)插孔，其觸頭上必須連接到等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。軟電纜也必須有一根保護(hù)芯線作等電位聯(lián)結(jié)用（供電給級(jí)設(shè)備的電纜除外）。 如出現(xiàn)影響兩個(gè)外露導(dǎo)電部分的故障，而這兩部分又接至不同相的導(dǎo)線時(shí)，則必須有一個(gè)保護(hù)裝置能滿足自動(dòng)切斷電源的要求。5防止直接和間接電擊兩者的措施兼有防止直接和間接電擊的保護(hù)，也稱為正常工作及故障情況下兩者的電擊保護(hù)，可采取以下措施。 （1）安全電壓采用的

42、標(biāo)稱電壓不超過(guò)安全電壓50V，如果引出中性殘，中性線的絕緣與相線相同。 （2）由安全電源供電安全電源有以下幾種：安全隔離變壓器，其一、二次繞組間最好用接地屏蔽隔離。電化電源，如蓄電池。與較高電壓回路無(wú)關(guān)的其它電源，如柴油發(fā)電機(jī)。按標(biāo)準(zhǔn)制造的電子裝置，保證內(nèi)部故障時(shí)，端子電壓不超過(guò)50V，或端子電壓可能超過(guò)50V，但電能量很小，人一接觸端子，電壓立即降到50V以下。 （3）回路配置 安全電壓的帶電部分嚴(yán)禁與大地、其它回路的帶電部分或保護(hù)線相連。安全電壓回路的導(dǎo)線與其它回路導(dǎo)線隔離，該隔離不低于安全變壓器輸入和輸出線圈間的絕緣強(qiáng)度。如無(wú)法隔離，安全電壓回路的導(dǎo)線必須在基本絕緣外附加一個(gè)密封的非金屬

43、護(hù)套、電壓不同的回路的導(dǎo)線必須用接地的金屬屏蔽或金屬護(hù)套分開。如果安全電壓回路的導(dǎo)線與其它電壓回路的導(dǎo)線在同一電纜或組合導(dǎo)線內(nèi)，則安全電壓回路的導(dǎo)線必須單獨(dú)或集中地按最高電壓絕緣處理。 安全電壓的插頭不能插入其它電壓的插座內(nèi)，安全電壓的插座也不能被其它電源的插頭插入，且必須有保護(hù)觸頭。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電壓超過(guò)25V時(shí)，正常工作的電擊保護(hù)必須采用IP2X的遮欄或外護(hù)物，或采用包以耐壓500V歷時(shí)1分鐘不擊穿的絕緣。6防止電擊的接地方法就是將電氣設(shè)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，以保護(hù)人體的安全。從圖22可以看出，當(dāng)電氣設(shè)備某處的絕緣損壞時(shí)外殼就帶電。由于電源中性點(diǎn)接地，即使設(shè)備

44、不接地，因線路與大地間存在電容，或者線路上某處絕緣不好，如果人體觸及此絕緣損壞的電氣設(shè)備外殼，則電流就經(jīng)人體而成通路，這樣就遭受了電擊的危害。 圖23表示有接地裝置的電氣設(shè)備。當(dāng)絕緣損壞、外殼帶電時(shí)，接地電流Id將同時(shí)沿著接地極和人體兩條通路流過(guò)。流過(guò)每一條通路的電流值將與其電阻的大小成反比，電流分別為Id及IB。即IBIdRdRB（3）式中：Id沿接地極流過(guò)的電流 IB流經(jīng)人體的電流 RB人體的電阻 Rd接地極的接地電阻 從式（3）中可以看出，接地極電阻越小，流經(jīng)人體的電流也就越小。通常人體的電阻比接地極電阻大數(shù)百倍，所以流經(jīng)人體的電流也就比流經(jīng)接地極的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極小時(shí)，流經(jīng)人

45、體的電流幾乎等于零，也就是IB0，IdId。因而，人體就能避免觸電的危險(xiǎn)。 因此，不論施工或運(yùn)行時(shí)，在一年中的任何季節(jié)，均應(yīng)保證接地電阻不大于設(shè)計(jì)或規(guī)程中所規(guī)定的接地電阻值，以免發(fā)生電擊危險(xiǎn)。（二）保障電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行電力系統(tǒng)接地一般為中性點(diǎn)接地。中性點(diǎn)的接地電阻很小，因此中性點(diǎn)與地間的電位接近于零。當(dāng)相線碰殼或接地時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓，在中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中將升高為相電壓的3倍；而在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中則接近于相電壓，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)振蕩，而且系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和線路只要按相電壓考慮其絕緣水平，降低了電氣設(shè)備的制造成本和線路的建設(shè)費(fèi)用。由于有了中性點(diǎn)的接地線，也可保證繼電保護(hù)的可靠性。通

46、信系統(tǒng)一般采用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設(shè)備正常運(yùn)行。電子線路需要穩(wěn)定的參考點(diǎn)，才能正常運(yùn)行，因此也要接地。（三）防止雷擊和靜電的危害雷擊時(shí)產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，物料在生產(chǎn)和運(yùn)輸中因摩擦而引起的靜電，都可能造成電擊或火災(zāi)危險(xiǎn)。 直接遭受雷擊的危害，比之于感應(yīng)雷那就更大了，而且發(fā)生的機(jī)會(huì)亦更多。所以，為了防止直擊雷，必須裝設(shè)防雷裝置。所有防雷裝置和防止靜電危險(xiǎn)的措施，最主要的方法是設(shè)置接地裝置?，F(xiàn)在將其作用分述如下：1直擊雷 天氣炎熱時(shí)，天空中往往存在著大量雷云。比如當(dāng)帶有正電荷的雷云飄近地面時(shí)，就在附近地面特別是突出地面的高大建筑物上感應(yīng)有負(fù)電荷。當(dāng)?shù)孛婧徒ㄖ锷戏e聚的電荷密度很高，

47、而雷云又十分接近地面或建筑物時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。這就是通常所謂雷擊。雷擊的破壞作用是很大的。它不僅要擊斃人畜，燒焦或劈倒樹木，而且還破壞建筑物，甚至引起火災(zāi)和爆炸。 為了防止直擊雷，往往在建筑物的頂部裝設(shè)避雷針或避雷帶。避雷針或避雷帶都是經(jīng)引下線連接到接地裝置的，與大地間有良好連接。這樣，當(dāng)建筑物上空附近出現(xiàn)有雷云時(shí)，地面上感應(yīng)產(chǎn)生的相反的電荷，就會(huì)沿接地裝置、引下線和避雷針或避雷帶跑進(jìn)大氣里，與雷云中的電荷中和，從而避免發(fā)生大規(guī)模的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。這就防止了雷擊的發(fā)生。 根據(jù)采用防雷裝置的經(jīng)驗(yàn)證明，防雷裝置必須有正確的設(shè)計(jì)和合理的安裝。否則，不但不能防雷，甚至更容易招致雷害。這是因?yàn)槔?/p>

48、擊時(shí)能產(chǎn)生反擊的緣故。反擊的發(fā)生，可能引起電氣設(shè)備絕緣的破壞、金屬管道被燒穿，甚至于引起火災(zāi)、爆炸和人身事故。 防雷的接地裝置所引起的高電位，可能對(duì)建筑物地下的金屬管道、電纜等放電，形成電氣反擊，因此，在防雷接地裝置與地下金屬管道、電纜等之間，必須保持有一定的距離或?qū)⑺鼈冞M(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。2靜電感應(yīng)雷當(dāng)金屬屋頂或其它導(dǎo)體處于雷云和大地間所形成的電場(chǎng)中時(shí)，屋頂或?qū)w上就會(huì)感應(yīng)出與雷云異性的大量電荷。雷云放電后，云與大地間的電場(chǎng)消失，導(dǎo)體和屋頂上的電荷來(lái)不及立即流散，因而會(huì)產(chǎn)生對(duì)地很高的靜電感應(yīng)過(guò)電壓并可能引起火災(zāi)或爆炸。為了防止靜電感應(yīng)過(guò)電壓的危害，應(yīng)將建筑物的金屬屋頂和建筑物內(nèi)所有大型金屬物體，

49、如鋼屋架、鋼筋混凝土柱子、金屬管道及水箱等，全部予以良好的接地，使因感應(yīng)而產(chǎn)生的靜電荷，迅速地被導(dǎo)人地中而沒有積聚的可能。這樣就能避免靜電感應(yīng)過(guò)電壓的產(chǎn)生。3電磁感應(yīng)雷由于雷擊時(shí)能產(chǎn)生幅度和陡度都很大的雷電流，在它的周圍空間里，就會(huì)形成強(qiáng)大的變化的電磁場(chǎng)。處在這一電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，就會(huì)感應(yīng)出非常高的電勢(shì)。若導(dǎo)體恰巧形成間隙不大的閉合環(huán)路，那么，在間隙處就會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象還可以使構(gòu)成閉合回路的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果回路間的導(dǎo)體接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生局部發(fā)熱現(xiàn)象。這對(duì)于存放易燃或易爆炸物品的建筑物是十分危險(xiǎn)的。為了防止電磁感應(yīng)引起的不良后果，應(yīng)將所有互相靠近的金屬物體，如金屬設(shè)備、管

50、道與金屬結(jié)構(gòu)之間，很好地用金屬線路接起來(lái)，并與接地裝置有良好的連接4靜電在物理學(xué)中曾告訴過(guò)我們，任何兩種不同物質(zhì)的物體發(fā)生摩擦?xí)r，都能夠產(chǎn)生不同的靜電荷。這種摩擦生電的現(xiàn)象，在日常生活中也是常常會(huì)遇到的。例如，在很干燥的天氣里，用塑料制的梳子梳干凈頭發(fā)的時(shí)候，往往頭發(fā)會(huì)飄起來(lái)，梳不服貼、這就是因?yàn)槭嶙优c頭發(fā)發(fā)生摩擦而帶了電荷的緣故。 在生產(chǎn)中，這種摩擦生電的現(xiàn)象就更為普遍了。例如在工業(yè)企業(yè)中，當(dāng)利用皮帶傳動(dòng)或由不導(dǎo)電橡膠制成的橡皮輸送裝置工作時(shí)；當(dāng)在各種混合器中攪拌物質(zhì)時(shí)；當(dāng)物質(zhì)用軋輥或輾光機(jī)進(jìn)行加工時(shí)；當(dāng)搖蕩液體或把液體從一容器轉(zhuǎn)注到另一容器時(shí)；當(dāng)液體在管道中流動(dòng)速度較大時(shí)，都經(jīng)常會(huì)由于摩擦

51、原因而產(chǎn)生靜電。這些電荷不僅聚集在管道、容器和貯罐上，而且還會(huì)聚集在加工設(shè)備上，形成了很高的電位，對(duì)人身安全以及對(duì)設(shè)備和建筑物都存在著危險(xiǎn)。 為了防止由于靜電聚集而形成火花放電的危險(xiǎn)可以采取的防護(hù)措施很多。但最簡(jiǎn)單和最可靠的措施，唯有把可能產(chǎn)生或積聚靜電荷的設(shè)備、管道和容器等進(jìn)行接地，使靜電一經(jīng)產(chǎn)生就導(dǎo)人地中，以消除其積聚的可能性。5電磁干擾屏蔽是抑制無(wú)線電工業(yè)干擾的有效措施之一。在無(wú)線電工業(yè)生產(chǎn)中，無(wú)線電設(shè)備的調(diào)試在屏蔽房?jī)?nèi)進(jìn)行，目的是用來(lái)防止外來(lái)的干擾。這是因?yàn)槿魏瓮鈦?lái)干擾源所產(chǎn)生的電場(chǎng)，其電力線將垂直終止于金屬屏蔽層上，而不能穿進(jìn)屏蔽房?jī)?nèi)。這種屏蔽的作用，是使屏蔽房?jī)?nèi)的無(wú)線電設(shè)備或?qū)w不

52、受外界干擾源的影響。另一方面，也可以使無(wú)線電干擾源不去影響屏蔽房外的任何無(wú)線電接收設(shè)備或帶電體。這時(shí)屏蔽房需要與大地或干擾源的機(jī)殼之間有良好的電氣連接。例如，把載有無(wú)線電干擾的導(dǎo)體A放在封閉的金屬罩殼內(nèi)，若導(dǎo)體A充有正電荷，則金屬罩殼內(nèi)表面上將受感應(yīng)而帶有負(fù)電荷，并且和A上的正電荷互相束縛，金屬罩殼的外表面則感應(yīng)了等量的正電荷。電力線的分布如圖24（a）所示，金屬罩殼外部的電力線將對(duì)其它導(dǎo)體產(chǎn)生干擾。假如把金屬罩殼進(jìn)行接地或接到干擾源的機(jī)殼，則罩殼外的正電荷與從地上或干擾源機(jī)殼來(lái)的負(fù)電荷相中和，罩殼外的電力線也就同時(shí)消失，如圖24（b）所示。這樣罩殼內(nèi)載有無(wú)線電干擾的導(dǎo)體A，對(duì)罩殼外就不會(huì)發(fā)生

53、任何影響。所以，靜電屏蔽接地的作用，是把干擾源產(chǎn)生的電場(chǎng)限制在金屬屏蔽的內(nèi)部，而將金屬屏蔽表面上所感應(yīng)的電荷導(dǎo)入大地中，使外界免受金屬屏蔽內(nèi)干擾源的影響。三、接地的分類 （一）接地的作用分類一般分為保護(hù)性接地和功能性接地兩種；1保護(hù)性接地（1）防電擊接地為了防止電氣設(shè)備絕緣損壞或產(chǎn)生漏電流時(shí)，使平時(shí)不帶電的外露導(dǎo)電部分帶電而導(dǎo)致電擊，將設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地，稱為防電擊接地。這種接地還可以限制線路涌流或低壓線路及設(shè)備由于高壓竄入而引起的高電壓；當(dāng)產(chǎn)生電器故障時(shí)，有利于過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作而切斷電源。這種接地，也是狹義的“保護(hù)接地”。 （2）防雷接地將雷電導(dǎo)人大地，防止雷電流使人身受到電擊或財(cái)產(chǎn)受

54、到破壞。 （3）防靜電接地將靜電荷引入大地，防止由于靜電積聚對(duì)人體和設(shè)備造成危害。特別是目前電子設(shè)備中集成電路用得很多，而集成電路容易受到靜電作用產(chǎn)生故障，接地后可防止集成電路的損壞。 （4）防電蝕接地地下埋設(shè)金屬體作為犧牲陽(yáng)極或陰極，防止電纜、金屬管道等受到電蝕。2功能性接地（1）工作按地為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行，防止系統(tǒng)振蕩保證繼電保護(hù)的可靠性，在交直流電力系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)胤竭M(jìn)行接地，交流一般為中性點(diǎn)，直流一般為中點(diǎn)，在電子設(shè)備系統(tǒng)中，則稱除電子設(shè)備系統(tǒng)以外的交直流接地為功率地。 （2）邏輯接地為了確保穩(wěn)定的參考電位，將電子設(shè)備中的適當(dāng)金屬件作為“邏輯地”，一般采用金屬底板作邏輯地。常將邏輯接地及

55、其它模擬信號(hào)系統(tǒng)的接地統(tǒng)稱為直流地。 （3）屏蔽接地將電氣干擾源引入大地，抑制外來(lái)電磁干擾對(duì)電子設(shè)備的影響，也可減少電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾影響其它電子設(shè)備。 （4）信號(hào)接地為保證信號(hào)具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地，例如檢測(cè)漏電流的接地，阻抗測(cè)量電橋和電暈放電損耗測(cè)量等電氣參數(shù)測(cè)量的接地。（二）按接地形式分類接地極按其布置方式可分為外引式接地極和環(huán)路式接地極。若按其形狀，則有管形、帶形和環(huán)形幾種基本形式。若按其結(jié)構(gòu)，則有自然接地極和人工接地極之分。用來(lái)作為自然界地極的有：上下水的金屬管道；與大地有可靠連接的建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)；敷設(shè)于地下而其數(shù)量不少于兩根的電纜金屬包皮及敷設(shè)于地下的各種金屬管道

56、。但可燃液體以及可燃或爆炸的氣體管道除外。用來(lái)作為人工接地極的，一股有鋼管、角鋼、扁鋼和圓鋼等鋼材。如在有化學(xué)腐蝕性的土壤中，則應(yīng)采用鍍鋅的上述幾種鋼材或銅質(zhì)的接他極。接地裝置的示意圖如圖25所示。電氣設(shè)備敷設(shè)接地裝置后當(dāng)然較沒有敷設(shè)接地裝置時(shí)要安全得多。但是接地裝置的布置形式如果是單根接地極或外引式接地極，那末由于電位分布的不均勻，人體仍不免要受到電擊的危險(xiǎn)。此外，單根接地極或外引式接地極的可靠性也比較差。從圖25我們知道，外引式接地極與室內(nèi)接地干線相連接僅依靠?jī)蓷l干線。若這兩條干線發(fā)生損傷時(shí)，整個(gè)接地干線就與接地極斷絕。當(dāng)然，兩條干線同時(shí)發(fā)生損傷的情況是比較少的。 為了消除單根接地極或外引

57、式接地極的缺點(diǎn)，我們可以敷設(shè)環(huán)路式接地極，如圖26（a）。環(huán)路式接地極的電位分布是很均勻的。人體的接觸電壓Ut和跨步電壓Uk是比較小的。但是接地極外部的電位分布仍不均勻，其跨步電壓仍是很高的，如圖26（b）。為了避免這種缺點(diǎn)，可在環(huán)路式接地極外敷設(shè)一些與接地極沒有連接關(guān)系的扁鋼。這樣，接地極外的電位分布，就如圖26（c）所示的平坦地下降了。因此，在一切情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用環(huán)路式接地極。只有在采用環(huán)路式接地極有困難或費(fèi)用較多時(shí)，才采用外引式接地極。四、接地的范圍 （一）直流系統(tǒng)1兩線制直流系統(tǒng)直流兩線制配電系統(tǒng)應(yīng)予接地。但以下情況可不接地：備有接地檢測(cè)器并在有限場(chǎng)地內(nèi)只向工業(yè)設(shè)備供電的系統(tǒng)；線

58、間電壓等于或低于50V，或高于300V、采用對(duì)地絕緣的系統(tǒng)；由接地的交流系統(tǒng)供電的整流設(shè)備供電的直流系統(tǒng)；最大電流在0.03A及以下的直流防火信號(hào)線路。2三線制直流系統(tǒng)三線制直流供電系統(tǒng)的中性線宜直接接地.（二）交流系統(tǒng)1低于50V的交流線路一般不接地，但具有下列任何一條者應(yīng)予接地： （1）由變壓器供電，而變壓器的電源系統(tǒng)對(duì)地電壓超過(guò)150V； （2）由變壓器供電，而變壓器的電源系統(tǒng)是不接地的； （3）采取隔離變壓器的，不應(yīng)接地，但鐵芯必須接地； （4）安裝在建筑物外的架空線路。2501000V的交流系統(tǒng)符合以下條件時(shí)可作為例外，不予接地：（1）專用于向熔煉、精煉、加熱或類似工業(yè)電爐供電的電氣系統(tǒng)； （2）專為工業(yè)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)供電的整流器的單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)； （3）由變壓器供電的單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)，變壓器一次側(cè)額定電壓低于1000V的專用控制系統(tǒng)；其控制電源有供電連續(xù)性，控制系統(tǒng)中裝有接地檢測(cè)器，且保證只有專職人員才能監(jiān)視和維修。3l10kV的交流系統(tǒng)根據(jù)需要可進(jìn)行消弧線圈或電阻接地。但供移動(dòng)設(shè)備用的110kV交流系統(tǒng)應(yīng)接地。（三）移動(dòng)式和車載發(fā)電機(jī)1移動(dòng)式發(fā)電機(jī)在下列條件下不要求將移動(dòng)