電力工程技術—接地專篇解析
一、接地簡述接地（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。
按帶電性質可分為交流接地系統和直流接地系統兩大類。 按用途可分為工作接地系統、保護接地系統和防雷接地系統。 而防雷接地系統中又可分為設備防雷和建築防雷。
2.1 交流接地系統
交流接地系統有工作接地和保護接地。
(1)所謂工作接地， 在低壓交流電網中就是將三相電源中的中性點直接接地
(2)所謂保護接地， 就是將受電設備在正常情況下與帶電部分絕緣的金屬外殼部分與接地裝置作良好的電氣連接。
2.2直流接地系統
1) 直流接地系統分類
按照性質和用途的不同， 直接接地系統可分為工作接地和保護接地兩種。
工作接地用於保護通信設備和直流通信電源設備的正常工作；
保護接地則用於保護人身和設備的安全。
2)直流工作接地的作用
利用大地作良好的參考零電位， 保證在各通信設備間甚至各局（站）間的參考電位沒有差異， 從而保證通信設備的正常工作。
減少用戶線路對地絕緣不良時引起的通信回路間的串音。
3)直流保護接地的作用
防止直流設備絕緣損壞時發生觸電危險， 保證維護人員的人身安全。
減小設備和線路中的電磁感應， 保持一個穩定的電位， 達到遮罩的目的， 減小雜音的干擾， 以及防止靜電的發生。
2.3聯合接地系統
1)聯合接地系統組成
聯合接地示意圖聯合接地系統由接地體、接地引入、接地彙集線、接地線所組成。
2)聯合接地系統優點
①地電位均衡，同層各地線系統電位大體相等，消除危及設備的電位差。
②公共接地母線為全域建立了基準零電位點。當發生地電位上升時，各處的地電位一齊上升，在任何時候，基本上不存在電位差。
③消除了地線系統的干擾。通常依據各種不同電特性設計出多種地線系統。彼此間存在相互影響，而今採用一個接地系統之後，使地線系統作到了無干擾。
④電磁相容性能變好。由於強、弱電，高頻及低頻電都等電位，又採用分遮罩設備及分枝地線等方法，所以提高了電磁相容性能。
2.4防雷接地
在通信局（站）中，通常有兩種防雷接地:
(1)一種是為保護建築物或天線不受雷擊而專設的避雷針防雷接地裝置，這是由建築部門設計安裝的；
(2)另一種是為了防止雷擊過電壓對通信設備或電源設備的破壞需安裝避雷器而埋設的防雷接地裝置。如高壓避雷器的下接線端匯接後接到接地裝置。
3.1 接地和接地裝置
電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。
接地裝置是由接地體和接地線兩部分組成：
（1）埋入地中並直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、建築物的基礎等，稱為自然接地體。
（2）接地體與電氣設備的金屬外殼之間的連接線，稱為接地線。接地線在設備正常運行時是不載流的，但在故障情況下通過接地故障電流。接地線又分為接地幹線和接地支線。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。
1、接地體；2、接地幹線；3、接地支線；4、設備
3.2 接地電流和對地電壓
當電氣設備發生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，這一電流，稱為接地電流。試驗表明，在距單根接地體或接地故障點20米左右的地方，實際上散流電阻已趨近於零，這電位為零的地方，稱為電氣上的“地”或“大地”。電氣設備的接地部分與零電位的“地”（大地）之間的電位差，就稱為接地部分的對地電壓。
3.3 接觸電壓和跨步電壓
接觸電壓是指設備絕緣損壞時，在身體同時觸及的兩部分間出現的電位差。如人站在發生接地故障的設備旁，手觸及設備金屬外殼，則人手與腳之間的電位差，即為接觸電壓。
跨步電壓是指在故障點附近行走，兩腳間出現的電位差。在帶電的斷線落地點附近及防雷裝置泄放雷電流的接地體附近行走時，同樣也有跨步電壓。
跨步電壓的大小與距接地點的遠近有關，距離短路接地點愈遠，跨步電壓愈小，距離20米以外時，則跨步電壓近似等於零。因此在敷設變配電所的接地裝置時，應儘量使接地網做到電位分佈均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓。
4.1工作接地
工作接地是為保證電力系統和電氣設備達到正常工作要求而進行的一種接地，例如電源中性點的接地、防雷裝置的接地等。
各種工作接地有各自的功能。例如電源中性點直接接地，能在運行中維持三相系統中相線對地電壓不變，而電源中性點經消弧線圈接地，能在單相接地時消除接地點的斷續電弧，防止系統出現過電壓。至於防雷裝置的接地，其功能更是顯而易見的，不進行接地就無法對地泄放雷電流，從而無法實現防雷的要求。
4.2保護接地
由於絕緣的損壞，在正常情況下不帶電的電力設備外殼有可能帶電，為了保障人身安全，將電力設備正常情況不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，稱為保護接地
保護接地一般應用在高壓系統中，在中性點直接接地的低壓系統中有時也有應用。
保護接地可分為三種不同類型：
TN系統（保護接零）、
IT系統和TT系統（保護接地）
安全接地：包括 保護接地 和防雷接地
TN-C系統：中性線N與保護線PE是合在一起的，電氣設備不帶電金屬部分與之相連，適用於三相負荷比較平衡且單相負荷不大的場所，在工廠低壓設備接地保護中使用相當普遍。
TN-S系統：中性線N與保護線PE分開，電氣設備的金屬外殼接在保護線PE上，適用於環境條件較差、安全可靠要求較高以及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。
TN-C-S系統：是兩者的綜合，電氣設備大部分採用TN-C系統接線，在設備有特殊要求場合局部採用專設保護線接成TN-S形式
IT系統：是對電源小電流接地系統的保護接地方式，電氣設備的不帶電金屬部分直接經接地體接地。當電氣設備因故障金屬外殼帶電時，接地電容電流分別經接地體和人體兩條支路通過，只要接地裝置的接地電阻在一定範圍內，就會使流經人體的電流被限制在安全範圍。
TT系統：針對大電流接地系統的保護接地。配電系統的中性線N引出，但電氣設備的不帶電金屬部分經各自的接地裝置直接接地，與系統接線不發生關係
發生絕緣損壞故障時，故障電流較大，對小容量設備，可使其熔絲熔斷或自動開關跳閘切斷電源；但對大容量設備無法確保切斷電源，無法保障人身安全，可通過加裝漏電保護開關彌補。
4.3保護接地和保護接零中注意的問題
（1）同一中性點接地系統中，不能有的採取保護接地，有的又採取保護接零，否則當採取保護接地的設備發生單相接地故障時，採取保護接零的設備外露可導電部分將帶上危險的電壓。
（2）中性點不接地系統中，凡有電聯繫的設備的保護接地裝置應連為一體。因為設備發生雙碰殼時，將使所有設備外殼上出現危險的對地電壓。
（3）在零線上不允許安裝熔斷器和開關，以防零線斷線，失去保護接零的作用，為安全起見，中性線還必須實行重複接地，以保證接零保護的可靠性。
（4）不能把保護接地裝置引下線作為單相設備的中性線。
（5）不能把中性線有作為保護零線，安全性差。
4.4重複接地
在中性點直接接地的低壓電力網中採用接零時，將零線上的一點或多點再次與大地作金屬性連接，稱為重複接地。
作用是：當系統中發生碰殼短路時，可以降低零線的對地電壓，當零線斷裂時，或當零線與相線交叉連接時，都可以減輕觸電的危險。
在中性點直接接地的低壓電力網中採用接零時，必須實行重複接地。對實行重複接地的要求如下：
在低壓架空線末端及沿線每1km處；當高低壓線路共杆架設時，在共杆架設段的兩端終端杆上，低壓線路的零線要接地；沒有專用線芯作零線，或利用電纜金屬外皮作零線的低壓電纜線路；電纜和架空線在引入車間或大型建築物處。
五、接地裝置5.1自然接地體的利用
裝設接地裝置時，首先利用自然接地體，以節約投資。可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建築物的剛結構和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管等。對於變配電所來說，可利用其建築物鋼筋混凝土基礎作為自然接利用自然接地體時，一定要保證良好的電氣連接，在建構築物的結合處，除已焊接者外，凡用螺栓連接或其它連接的，都應採用跨接焊接，而且跨接線不得小於規定值。
5.2人工接地體的埋設
人工接地體的埋設，應注意不要埋設在垃圾、爐渣和有強烈腐蝕性土壤處，遇有這些情況應進行換土。
5.3接地線
自然接地線為了節約金屬，減少投資，應儘量選擇自然導體作為接地線。如建築物的金屬構架、電梯豎井、電纜的金屬外皮等都可以作為自然接地線。各種金屬管道（可燃液體、可燃或爆炸性氣體的金屬管道除外）可作為低壓電力設備的自然接地線。
人工接地線為了連接可靠並有一定的機械強度，一般採用鋼作為人工接地線。對於接地體和接地線的截面積應符合我國電氣規定的最小規格。
接地電阻是接地體的散流電阻與接地線和接地體電阻的總和。由於接地體和接地線的電阻相對較小，可略去不計。因此接地電阻可認為就是接地體的散流電阻。
2)聯合接地系統優點
①地電位均衡，同層各地線系統電位大體相等，消除危及設備的電位差。
②公共接地母線為全域建立了基準零電位點。當發生地電位上升時，各處的地電位一齊上升，在任何時候，基本上不存在電位差。
③消除了地線系統的干擾。通常依據各種不同電特性設計出多種地線系統。彼此間存在相互影響，而今採用一個接地系統之後，使地線系統作到了無干擾。
④電磁相容性能變好。由於強、弱電，高頻及低頻電都等電位，又採用分遮罩設備及分枝地線等方法，所以提高了電磁相容性能。
2.4防雷接地
在通信局（站）中，通常有兩種防雷接地:
(1)一種是為保護建築物或天線不受雷擊而專設的避雷針防雷接地裝置，這是由建築部門設計安裝的；
(2)另一種是為了防止雷擊過電壓對通信設備或電源設備的破壞需安裝避雷器而埋設的防雷接地裝置。如高壓避雷器的下接線端匯接後接到接地裝置。
3.1 接地和接地裝置
電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。
接地裝置是由接地體和接地線兩部分組成：
（1）埋入地中並直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、建築物的基礎等，稱為自然接地體。
（2）接地體與電氣設備的金屬外殼之間的連接線，稱為接地線。接地線在設備正常運行時是不載流的，但在故障情況下通過接地故障電流。接地線又分為接地幹線和接地支線。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。
1、接地體；2、接地幹線；3、接地支線；4、設備
3.2 接地電流和對地電壓
當電氣設備發生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，這一電流，稱為接地電流。試驗表明，在距單根接地體或接地故障點20米左右的地方，實際上散流電阻已趨近於零，這電位為零的地方，稱為電氣上的“地”或“大地”。電氣設備的接地部分與零電位的“地”（大地）之間的電位差，就稱為接地部分的對地電壓。
3.3 接觸電壓和跨步電壓
接觸電壓是指設備絕緣損壞時，在身體同時觸及的兩部分間出現的電位差。如人站在發生接地故障的設備旁，手觸及設備金屬外殼，則人手與腳之間的電位差，即為接觸電壓。
跨步電壓是指在故障點附近行走，兩腳間出現的電位差。在帶電的斷線落地點附近及防雷裝置泄放雷電流的接地體附近行走時，同樣也有跨步電壓。
跨步電壓的大小與距接地點的遠近有關，距離短路接地點愈遠，跨步電壓愈小，距離20米以外時，則跨步電壓近似等於零。因此在敷設變配電所的接地裝置時，應儘量使接地網做到電位分佈均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓。
4.1工作接地
工作接地是為保證電力系統和電氣設備達到正常工作要求而進行的一種接地，例如電源中性點的接地、防雷裝置的接地等。
各種工作接地有各自的功能。例如電源中性點直接接地，能在運行中維持三相系統中相線對地電壓不變，而電源中性點經消弧線圈接地，能在單相接地時消除接地點的斷續電弧，防止系統出現過電壓。至於防雷裝置的接地，其功能更是顯而易見的，不進行接地就無法對地泄放雷電流，從而無法實現防雷的要求。
4.2保護接地
由於絕緣的損壞，在正常情況下不帶電的電力設備外殼有可能帶電，為了保障人身安全，將電力設備正常情況不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，稱為保護接地
保護接地一般應用在高壓系統中，在中性點直接接地的低壓系統中有時也有應用。
保護接地可分為三種不同類型：
TN系統（保護接零）、
IT系統和TT系統（保護接地）
安全接地：包括 保護接地 和防雷接地
TN-C系統：中性線N與保護線PE是合在一起的，電氣設備不帶電金屬部分與之相連，適用於三相負荷比較平衡且單相負荷不大的場所，在工廠低壓設備接地保護中使用相當普遍。
TN-S系統：中性線N與保護線PE分開，電氣設備的金屬外殼接在保護線PE上，適用於環境條件較差、安全可靠要求較高以及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。
TN-C-S系統：是兩者的綜合，電氣設備大部分採用TN-C系統接線，在設備有特殊要求場合局部採用專設保護線接成TN-S形式
IT系統：是對電源小電流接地系統的保護接地方式，電氣設備的不帶電金屬部分直接經接地體接地。當電氣設備因故障金屬外殼帶電時，接地電容電流分別經接地體和人體兩條支路通過，只要接地裝置的接地電阻在一定範圍內，就會使流經人體的電流被限制在安全範圍。
TT系統：針對大電流接地系統的保護接地。配電系統的中性線N引出，但電氣設備的不帶電金屬部分經各自的接地裝置直接接地，與系統接線不發生關係
發生絕緣損壞故障時，故障電流較大，對小容量設備，可使其熔絲熔斷或自動開關跳閘切斷電源；但對大容量設備無法確保切斷電源，無法保障人身安全，可通過加裝漏電保護開關彌補。
4.3保護接地和保護接零中注意的問題
（1）同一中性點接地系統中，不能有的採取保護接地，有的又採取保護接零，否則當採取保護接地的設備發生單相接地故障時，採取保護接零的設備外露可導電部分將帶上危險的電壓。
（2）中性點不接地系統中，凡有電聯繫的設備的保護接地裝置應連為一體。因為設備發生雙碰殼時，將使所有設備外殼上出現危險的對地電壓。
（3）在零線上不允許安裝熔斷器和開關，以防零線斷線，失去保護接零的作用，為安全起見，中性線還必須實行重複接地，以保證接零保護的可靠性。
（4）不能把保護接地裝置引下線作為單相設備的中性線。
（5）不能把中性線有作為保護零線，安全性差。
4.4重複接地
在中性點直接接地的低壓電力網中採用接零時，將零線上的一點或多點再次與大地作金屬性連接，稱為重複接地。
作用是：當系統中發生碰殼短路時，可以降低零線的對地電壓，當零線斷裂時，或當零線與相線交叉連接時，都可以減輕觸電的危險。
在中性點直接接地的低壓電力網中採用接零時，必須實行重複接地。對實行重複接地的要求如下：
在低壓架空線末端及沿線每1km處；當高低壓線路共杆架設時，在共杆架設段的兩端終端杆上，低壓線路的零線要接地；沒有專用線芯作零線，或利用電纜金屬外皮作零線的低壓電纜線路；電纜和架空線在引入車間或大型建築物處。
五、接地裝置5.1自然接地體的利用
裝設接地裝置時，首先利用自然接地體，以節約投資。可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建築物的剛結構和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管等。對於變配電所來說，可利用其建築物鋼筋混凝土基礎作為自然接利用自然接地體時，一定要保證良好的電氣連接，在建構築物的結合處，除已焊接者外，凡用螺栓連接或其它連接的，都應採用跨接焊接，而且跨接線不得小於規定值。
5.2人工接地體的埋設
人工接地體的埋設，應注意不要埋設在垃圾、爐渣和有強烈腐蝕性土壤處，遇有這些情況應進行換土。
5.3接地線
自然接地線為了節約金屬，減少投資，應儘量選擇自然導體作為接地線。如建築物的金屬構架、電梯豎井、電纜的金屬外皮等都可以作為自然接地線。各種金屬管道（可燃液體、可燃或爆炸性氣體的金屬管道除外）可作為低壓電力設備的自然接地線。
人工接地線為了連接可靠並有一定的機械強度，一般採用鋼作為人工接地線。對於接地體和接地線的截面積應符合我國電氣規定的最小規格。
接地電阻是接地體的散流電阻與接地線和接地體電阻的總和。由於接地體和接地線的電阻相對較小，可略去不計。因此接地電阻可認為就是接地體的散流電阻。