我們總說自己干的是弱電工程,但實際上在工程中,總要碰到強電的那些事。既然是強電,那肯定就會涉及到用電安全,我們常說的電氣安全的含義主要有3種:設(shè)備安全、消防安全、人身安全。
如果分不清可以參照:強電與弱電、高壓與低壓,還分不清?
熔斷器、空氣開關(guān)的功能是短路和過載保護,其作用是保證設(shè)備安全和消防安全。電氣設(shè)備上的地線(或接地端子),是把設(shè)備上在故障情況下可能帶電的金屬部分用導(dǎo)線連結(jié)起來的引出線,它的主要作用是確保人身安全。
我們知道,按變壓器次級的中性點是否接地分類,線電壓在1 kV伏以下的低壓電網(wǎng)一般分兩種:接地電網(wǎng)和不接地電網(wǎng)。國家標(biāo)準(zhǔn)(GB5306—85)要求,在接地電網(wǎng)中,變壓器低壓端的中性點必須直接接地,且接地電阻不大于4Ω。在不接地電網(wǎng)中,變壓器低壓端的中性點是不接地的。為了減輕高壓串入低壓的危險,在中性點與大地之間一般裝設(shè)擊穿保險器。當(dāng)電氣設(shè)備在不同的電網(wǎng)中使用時,它的地線應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的要求用不同的方法進(jìn)行連接,具體如下:
1、在不接地電網(wǎng)中使用時的接法
在不接地電網(wǎng)中,應(yīng)將電氣設(shè)備上的地線與大地緊密地連接起來,即將設(shè)備保護接地,如圖1所示。據(jù)圖可知人體電阻Rr與接地電阻Rb處于并聯(lián)狀態(tài)。當(dāng)一相碰殼時,接地電流Id通過(Rr/Rb)和電網(wǎng)對地絕緣阻抗形成回路。設(shè)各相對地絕緣阻抗相等,均為Z,電網(wǎng)相電壓為U,運用電工學(xué)方法可求得漏電設(shè)備的對地電壓為:
一般情況下|Z|很大,Rb<<|Z|,所以保護接地后設(shè)備的對地電壓大大降低,只要適當(dāng)控制Rb的大小就可將設(shè)備的對地電壓限制在安全范圍內(nèi)。國家標(biāo)準(zhǔn)要求在一般情況下Rb不大于4Ω。
保護接地必須有接地裝置,接地裝置由接地體和接地線(包括地線網(wǎng))組成。接地體分自然接地體和人工接地體,它是接地裝置的重要組成部分,必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)安裝制作,現(xiàn)簡要介紹如下。
凡與大地有可靠接觸的金屬導(dǎo)體,除另有規(guī)定外均可作為自然接地體。如埋設(shè)在地下的金屬水管、井管等等。人工接地體通常采用直徑40~50 mm的鋼管或40 mm×40 mm×4 mm~50 mm×50 mm×5 mm的角鋼垂直埋設(shè)。為兼顧成本與性能,長度一般以2.5 m左右為宜,數(shù)量不少于兩根。它們可以成排布置,也可作環(huán)形或射線形分布,如圖2所示,具體參數(shù)見圖3。無論是自然接地體還是人工接地體,安裝完后都需對接地電阻進(jìn)行測量,達(dá)標(biāo)方可投入使用。
把自來水管作接地體或“插根鐵絲當(dāng)?shù)鼐€”是不符合要求的,也是很危險的。
2、在接地電網(wǎng)中使用時的接法
在接地電網(wǎng)中,應(yīng)將電氣設(shè)備上的地線與保護零線緊密地連接起來,即將設(shè)備保護接零,如圖所示。當(dāng)某相帶電部分碰連設(shè)備外殼時,通過設(shè)備外殼形成該相對零線的單相短路,即碰殼短路。短路電流Id能促使線路上的保護裝置(如熔斷器RD)迅速動作,切斷故障部分的電源,消除觸電危險。
我們必須注意,在接地電網(wǎng)中是不許對設(shè)備進(jìn)行保護接地的,原理如圖5所示。設(shè)接地電網(wǎng)相電壓為U,變壓器低壓中性點接地電阻為Ro,設(shè)備外殼的對地電壓為Ud,如果該設(shè)備有保護接地裝置,當(dāng)某相發(fā)生碰殼短路時,由于人體電阻Rr與保護接地電阻Rd處于并聯(lián)狀態(tài),且Rd<<Rr,Rd≈Ro≈4Ω,人體承受的電壓為:
顯然這個電壓對人體是危險的,這說明在接地電網(wǎng)中保護接地設(shè)備本身并不安全。
同樣理由,此時零線對地電壓由原來的Uo=0變?yōu)椋?/p>
這使得整個系統(tǒng)不再安全,其它保護接零設(shè)備也都帶上了危險電壓。與此同時,由于Rd、Ro限制了故障電流的大小,線路上的保護裝置可能不會動作而使這種危險狀態(tài)長期存在。
可見,不看設(shè)備工作的電網(wǎng)環(huán)境,片面強調(diào)“是地線就該接地”的觀點是不正確的。
3、有特殊要求時的處理方法
由于接地電網(wǎng)在減輕故障接地的危險、穩(wěn)定系統(tǒng)的電位等方面有一定的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。如果沒有特殊要求,我國的低壓電網(wǎng)一般采用接地方式。從前面的分析可知,在這樣的電網(wǎng)中是不許將設(shè)備保護接地的。另一方面,隨著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,集成電路、晶體管等半導(dǎo)體器件在各種設(shè)備上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這類設(shè)備上的地線除確保人身安全外還有防止靜電和電磁干擾、提高設(shè)備可靠性的作用。這樣的設(shè)備一般要求保護接地。對于這類設(shè)備,它們的地線可按以下3種情況酌情處理。
(1)對于大型設(shè)備,應(yīng)單獨建立不接地電網(wǎng)供電,以便對設(shè)備采取保護接地的措施。
(2)對于中小型設(shè)備,在接地電網(wǎng)中使用時,應(yīng)通過隔離變壓器建立不接地電源進(jìn)行二次供電。值得注意的是,隔離變壓器是接地電網(wǎng)的負(fù)載,其鐵芯應(yīng)保護接零。設(shè)備是隔離變壓器所建立的不接地電源的負(fù)載,所以應(yīng)保護接地。
(3)對于安防監(jiān)控這類小型設(shè)備,其工作環(huán)境干燥,外設(shè)一般是塑料部件,漏電危及人身安全的可能性很小,其地線的主要作用是防止靜電和電磁干擾、提高設(shè)備可靠性。
在接地電網(wǎng)中使用時,如有必要,這類設(shè)備的地線可經(jīng)過圖3所示的阻容網(wǎng)絡(luò)接地。這個電路??缃佑诓噬娨暀C的“冷地”和“熱地”之間。
電阻、電容分別泄放靜電和高頻諧波。值得注意的是,電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)涉及安全問題,不應(yīng)隨意更改。由于有這個網(wǎng)絡(luò)的隔離,對接地裝置的要求變得很低,它可以是自來水管,也可以是插座上的火線或零線。當(dāng)然,插座上的火線和零線一般帶有高頻諧波,從這點考慮用自來水管做接地裝置要好一些。
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原文標(biāo)題:安防設(shè)備及電器設(shè)備該如何正確接地!
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