接地知识
电气接地知识培训内容

电气接地知识内容一、术语和定义1.接地体(极):埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体(极)。
接地体分为水平接地体和垂直接地体。
2.自然接地体:可利用作为接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑的基础、金属管道和设备等,称为自然接地体。
3.接地线:电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体,称为接地体。
4.接地装置:接地体和接地线的总和,称为接地装置。
5.接地:将电力系统或建筑物电气装置、设施过电压保护装置用接地线与接地体连接,称为接地。
6. 接地电阻:接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和,称为接地装置的接地电阻。
接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。
7. 零线:与变压器或发电机直接接地的中性点连接的中性线或直流回路中的接地中性线,称为零线。
8. 保护接零(保护接地):中性点直接接地的低压电力网中,电力设备外壳与保护零线连接称为保护接零(或保护接地)。
9. 安全接地:电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电。
为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。
10. TN系统:TN电力系统有一点直接接地,电气设施的外露可导电部分用保护线与该点连接,按照中性线与保护线的组合情况,TN系统有以下三种形式:1).TN-S系统.如图:2).TN-C 系统.如图:3).TN-C-S 系统.如图:11. TT 系统TT 系统有一个直接接地点,电气设施的外露可导电部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极。
如图电力系统接地点外露可导电部分电子系统接地点外露可导电部分电力系统接地点注:L1(即A)相为黄色,L2(即B)相为绿色,L3(即C)相为红色;按国际电工委员会(IEC)规定,中性线淡蓝色、保护线黄、绿双色。
二、部分国家标准及参考标准1. 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB502542. 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB501693. 电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范GB502594. 电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范GB502565. 电气装置安装工程爆炸和火灾坏境电气装置施工及验收规范GB502576. 电气装置安装工程1kV及以下配线工程施工及验收规范GB502587. 10kV及以下变电所设计规范GB500538. 建筑物防雷设计规范GB500579. 通用用电设备配电设计规范GB5005510. 供配电系统设计规范GB5005212.低压配电设计规范GB5005413.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005814.电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)DL40815.电业安全工作规程(电力线路部分)DL409三、现象与说明1.接地:具体表现在各电气屏、柜、箱等到各用电设备及其附属的金属平台、构架、立柱等等,均存在接地不规范或不全。
保护接地与保护接零知识图文解析(附注意事项)

保护接地与保护接零知识图文解析(附注意事项)(1)保护接地:电气设备的导体部分或者外壳用足够容量的金属导线或导体可靠的与大地连接,当人体触及带电外壳时,人体相当于接地电阻的一条并联支路,由于人体电阻远远大于接地电阻,所以通过人体的电流将会很小,避免了人身触电事故。
(2)保护接零:电气设备在正常情况下,不带电的金属部分与零线做良好的金属或者导体连接。
当某一相绝缘损坏致使电源相线碰壳,电气设备的外壳及导体部分带电时,因为外壳及导体部分采取了接零措施,该相线和零线构成回路。
由于单相短路电流很大,使线路保护的熔断器熔断。
从而使设备与电源断开,避免了人身触电伤害的可能性。
适用范围(1)保护接地:适用于中性点不接地的三相电源系统中。
(2)保护接零:适用于中性点接地的三相电源系统中(一些民用三相四线中性点接地系统也采用保护接地,但必须是配合带有漏电保护的开关使用)。
保护原理及危害分析(1)在中性点不接地系统中:当人体触及电气设备的导体部分或者外壳时,人体相当于一个与接地电阻并联支路的一个大电阻。
若按人体电阻值1000Ω(通常人体电阻值为1000~2000Ω)计算,设备外壳所带电压为220V时,那么无保护接地时流经人体的电流为:Ir=220/Rr=220mA(人体可以承受的最大交流电流/交流摆脱电流为10mA)。
(2)在中性点接地系统中:在380V/220V三相四线制电源中性点直接接地的配电系统中,只能采用保护接零,采用保护接地则不能有效地防止人身触电事故的发生。
若采用保护接地,电流中性点接地电阻按4Ω考虑,而电源电压为220V,那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备的外壳带电时,则中性点接地电阻与接地电阻之间的电流为:Ir=220/(R0+Rd)=220/(4+4)=27.5A。
熔断器的额定电流是根据电气设备的要求选定的,如果设备的容量较大,为了保证设备在正常情况下的运行。
所选熔体的额定电流将会随之增大。
如果在27.5A的接地短路电流作用下保护不动作,外壳带电的电气设备不能立即脱离电源,设备导体或者金属外壳会长期存在对地电压Ud=27.5×4=110V。
接地与接零知识

接地与接零知识—接地和接零的类型
李振川(洛阳建专)
一、接地和接零的类型
电力系统和电气设备的接地和接零,按其不同的作用分为工作接地、保护接地、重复接地和接零。
为防止雷电的危害所作的接地称为过电压保护接地;为防止管道腐蚀的接地采用电法保护接地;还有静电接地和隔离接地等。
1、工作接地
在正常或事故情况下,为保证电气设备可靠地运行,必须在电力系统中某点(如发电机或变压器的中性点,防止过电压的避雷器之某点)直接或经特殊装置如消弧线圈、电抗、电阻、击穿熔断器与地作金属连接,如图1所示。
图1 工作接低、重复接地、接零示意图
2、保护接地
电气设备的金属外壳,由于绝缘损坏有可能带电,为防止这种电压危及人身安全的接地,称为保护接地,如图2所示,这种接地,一般在中性点不接地系统中采用。
图2 保护接地示意图
3、重复接地
将零线上的一点或多点与地再次作金属的连接,称为重复接地,如1所示。
4、接零
与变压器和发电机中性点连接的中性线,或直流回路中的接地中线相连,称为接零,如图1所示。
5、过电压保护接地
过电压保护装置或设备的金属结构,为消除过电压危险影响的接地,称为过电压保护接地。
6、防静电接地
为防止可能产生或聚集静电荷,对设备、管道和容器等所进行的接地,称为防静电接地。
7、隔离接地
把电器设备用金属机壳封闭,防止外来信号干扰,或把干扰源屏蔽,使它不影响屏蔽体外的其它设备的金属屏蔽接地,称为隔离接地。
8、电法保护接地
为保护管道不受腐蚀,采用阴极保护或牺牲阳极保护等到的接地,称为电法保护接地。
3电气接地小知识

电气接地你知道多少?什么是接地?接地为防止触电或保护设备的安全,把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作电流回路接地线。
在电力系统中,将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。
接地的作用我们往往只知道接地可防止人身遭受电击,其实接地除了这一作用外,还可以防止设备和线路遭受损坏、预防火灾、防止雷击、防止静电损害和保证电力系统的正常运行。
1防止电击人体阻抗和所处环境的状况有极大的关系,环境越潮湿,人体的阻抗越低,也越容易遭受电击。
例如,自装过交流收音机的人几乎都受到过电击,但几乎都能摆脱电源,因为此时人所处的环境干燥,皮肤也较干燥。
接地是防止电击的一种有效的方法。
电气设备通过接地装置接地后,使电气设备的电位接近地电位。
由于接地电阻的存在,电气设备对地电位总是存在的,电气设备的接地电阻越大,发生故障时,电气设备的对地电位也越大,人触及时的危险性也越大。
但是,如果不设置接地装置,故障设备外壳的电压就和相线对地电压相同,比起接地电压还是高出很多的,因此危险性也相应增加。
2保证电力系统正常运行电力系统的接地,又称工作接地,一般在变电站或变电所对中性点进行接地。
工作接地的接地电阻要求很小,对大型的变电站要求有一个接地网,保证接地电阻小而且可靠。
工作接地的目的是使电网的中性点与地之间的电位接近于零。
低压配电系统无法避免相线碰壳或相线断裂后碰地,如果中性点对地绝缘,就会使其他两相的对地电压升高到3倍的相电压,其结果可能把工作电压为220的电气设备烧坏。
对中性点接地的系统,即使一相与地短路,另外二相仍可接近相电压,因此接于其他二相的电气设备不会损坏。
此外可防止系统振荡,电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平。
3防止雷击和静电危害雷电发生时,除了直接雷外,还会生产感应雷,感应雷又分为静电感应雷和电磁感应雷。
所有防雷措施中最主要的方法是接地。
接地种类常见的接地种类有以下几项:重复接地、保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。
DCS的接地相关知识

DCS的接地相关知识(l)接地的作用接地的作用总的步说只有两种:保护人和设备不受损害;抑制干扰;抑制干扰接地在有的书中又叫工作接地,而前者又叫保护接地。
①_ 保护接地保护接地是将DCS中平时不带电的金属部分(机柜外壳,操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接,以保护设备和人身安全。
原因是DCS的供电是强电供电(220V或110V),通常情况下机壳等是不带电的,当故障发生(如主机电源故障或其它故障)造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时,这些金属部件或外壳就形成了带电体,如果没有很好的接地,那么这带电体和地之间就有很高的电位差,如果人不小心触到这些带电体,那么就会通过人身形成通路,产生危险。
因此,必须将金属外壳和地之间作很好的连接,使机壳和地等电位。
此外,保护接地还可以防止静电的积聚。
②工作接地工作接地是为了使DCS以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。
它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地,在石化和其它防爆系统中还有本安接地。
·机器逻辑地,也叫主机电源地,是计算机内部的逻辑电平负端公共地,也是+5V等电源的输出地。
·信号回路接地,如各变送器的负端接地,开关量信号的负端接地等。
·屏蔽接地(模人信号的屏蔽层的接地)。
·本安接地,是本安仪表或安全栅的接地。
这种接地除了抑制干扰外,还有使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。
本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同,下面以齐纳式安全栅为例,说明其接地内容,如图3.413所示:该图是一个齐纳式安全栅的接地原理图。
安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。
如果现场端短路,则由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作用,会将导线上的电流限制在安全范围内,使现场端不至于产生很高的温度,引起燃烧。
第二种情况,如果计算机一端产生故障,则高压电信号加入了信号回路,则由于齐纳二级的嵌位作用,也使电压位于安全范围。
接地基础知识

三、A类电气装置-接地电阻 (三) 2 变电所电气装置雷电保护接地的接地电阻: a) 独立避雷针(含悬挂独立避雷线的架构)的接地 电阻。在土壤电阻率不大于500Ω · m的地区不应 大于 10Ω ;在高土壤电阻率地区接地电阻应符 合相关规范的要求。 b) 变压器门型构上避雷针、线的接地电阻应符合 DL/ T 620—1997《交流电气装置的过电压保护 和绝缘配合》的要求。 c) 变电所有爆炸危险且爆炸后可能波及变电所内 主设备或严重影响发供电的建 (构)筑物,防雷 电感应的接地电阻不应大于30Ω 。
一、接地系统常用名词术语 (三)
名词术语 保护线(protective conductor) a) 线路或设备金属外壳; b) 线路或设备以外的金属部件; c) 总接地线或总等电位连接端子板; d) 接地极; e) 电源接地点或人工中性点。 保护中性线(PEN conductor) 等电位连接(equipotential bonding) 等 电 位 连 接 线 (equiptential bounding conductor)
一、接地系统常用名词术语 (二)
集
中 接 地 装 置 (concentrated grounding connection) 接地电阻(ground resistance) 接地装置对地电位(potential of grounding connection) 接触电位差(touch potential difference) 跨步电位差(step potential difference) 转移电位(diverting potential) 外露导电部分(exposed conductive part) 中性线(neutral conductor)
接地基础知识
接地
电气设备、杆塔或过电压保护装置,将其用接地线与接地体连接,称为接地。
一、接地按其目的分类
(一)在电力系统中,运行需要的接地,如中性点接地等,称为工作接地。
(二)电气设备的金属外壳,钢筋混凝土杆和金属杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为了防止这种电压危及人身安全而设的接地,称为保护接地。
保护接地是中性点不接地的低压配电系统和电力高压系统中,电气设备和电气线路最采用的一种保安措施。
(三)接地电压保护装置,如避雷针、避雷器和保间隙等,为了消除过电压危险而设的接地,称为过电压保护接地。
(四)易燃油、天然气贮罐和管道等,为了防止静电危险影响而设的接地,称为防静电接地。
二、接地电阻
接地体或自然接地体的对地电阻的总和,称为接地的接地电阻。
接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。
三、接地的作用
1.防止电磁耦合干扰:如数字设备接地;射频电缆布线屏蔽层接地等;
2.防止强电和雷击通信设备:如列架及一般通信设备机壳接地,防止设备、仪表、人身伤害;
3.通信系统工作需要:如海缆中继设备的远供系统采用导线——大地制方式。
四、联合接地
随着通信业务发展,种类增多,分散接地方式已不能满足要求。
我们把通信设备的工作接地,保护接地(包括接地和建筑防雷接地)共同合用一组接地体的方式称为联合接地。
联合接地这是强制性条文,新建站就必须按照这个去做,在机房里面,保护地、工作地要把它们都联起来,集中尽量做到接地电阻低。
小电流接地选线原理知识
小电流接地选线原理知识小电流接地选线原理是一种用于保证电气设备和人身安全的电气联接方式。
它是将设备的金属外壳通过特殊的导线与地面连接,以使可能泄漏的电流通过地面回流,确保设备外壳电位接近于地位。
这种方式在许多电气设备中得到广泛应用,如家用电器、办公设备和电子设备等。
小电流接地选线原理的核心思想是基于接地电阻的存在。
当设备的外壳带有漏电流时,该电流会通过与地相连的接地电阻流回地面。
根据欧姆定律,电流通过电阻产生电压降。
通过控制接地电阻系数,可以使电压降低到安全范围内,减少触电风险。
1.接地电阻选择:根据国家标准和安全规定,接地电阻应小于一定数值(通常为4欧姆),以确保电流回流正常。
接地电阻的选择要根据实际情况进行,如土壤电阻、电流大小和设备要求等。
2.接地线材选择:接地线材应具有良好的导电性能和机械强度,以保证电流的正常流通和线路的长期可靠使用。
通常采用的线材有铜线、铝线和镀铜线等。
同时,使用特殊的接地线材,如铜排等,可以提高电流连接性能。
3.接地位置选择:接地位置应选择离设备近、土壤湿度高且较好的地方。
这样可以降低接地电阻,并确保电流回流的可靠性。
1.安全性高:通过接地选线原理进行接地可以有效地降低电气设备的触电风险。
当设备漏电有短路时,电流会通过接地电阻流回地面,避免了电流对人体的危害。
2.稳定性好:通过小电流接地选线原理可以保持设备的外壳电位接近于地位,减少设备之间的电势差,避免了静电的积累和电气设备的损坏。
3.易于维护:接地系统可以通过接地电阻的值来检测接地系统的工作状态,当检测到接地电阻异常时,可以及时发现和维修。
这样可以保证接地系统的正常运行和长期可靠性。
小电流接地选线原理的应用领域非常广泛,主要包括家用电器、办公设备、电子设备和工业设备等。
例如,家用电器如电视机、冰箱和空调等,通过接地选线可以避免触电风险,保护用户的安全。
办公设备如电脑、打印机和复印机等,通过接地选线可以保护设备的安全,避免因电气故障引起的损坏。
DCS系统接地知识
DCS系统接地知识今天,我们来讲DCS接地的知识。
DCS合理、可靠的系统接地,是DCS系统非常重要的内容。
为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行,必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极布置等方面,进行认真统筹考虑。
DCS系统接地的基本要求DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS 系统设备本身出现问题时,有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。
接地系统能够为DCS提供屏蔽层,消除电子噪声干扰,并为整个控制系统提供公共信号参考点(即参考零电位)。
当接地系统发生问题时(接地电阻过大,多点接地,接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等),会造成人员的触电伤害及设备的损坏,据了解,有些DCS系统经常“死机”(或不明原因的“死机”),大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。
因此,完善、可靠、正确的接地,是DCS系统能够安全、可靠和良好运行的关键。
DCS接地分类在一般情况下,DCS控制系统需要两种接地:保护地和工作地(逻辑地、屏蔽地等)。
对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统,还要求有本安地。
1保护地(CG,Cabinet Grounding)是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。
DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。
保护地应接至厂区电气专业接地网,接地电阻小于4Ω。
2逻辑地也叫机器逻辑地、主机电源地,是计算机内部的逻辑电平负端公共地,也是+5V等的电源输出地。
如CPU的正负5伏、正负12伏的负端。
需要接入公共接地极。
3屏蔽地(AG,Analog Grounding)也叫模拟地,它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉,以提高信号精度。
DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。
线缆屏蔽层必须一端接地,防止形成闭合回路干扰。
铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地,必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。
接地知识
接地技术接地技术在现代电子领域方面得到了广泛而深入的应用。
电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。
接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低电阻的导电通路。
“接大地”是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连。
由于大地的电容非常大,一般认为大地的电势为零。
开始的时候,接地技术主要应用在电力系统中,后来,接地技术延伸应用到弱电系统中。
在弱电系统中的接地一般不是指真实意义上与地球相连的接地。
对于电力电子设备将接地线直接连在大地上或者接在一个作为参考电位的导体上,当有电流通过该参考电位时,接地点是电路中的共用参考点,这一点的电压为0V,电路中其他各点的电压高低都是以这一参考点为基准的,一般在电路图中所标出的各点电压数据都是相对接地端的大小,这样可以大大方便修理中的电压测量。
相同接地点之间的连线称为地线。
把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:提高设备电路系统工作的稳定性,静电泄放,为工作人员提供安全保障。
接地的目的:安全考虑,即保护接地。
为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地)屏蔽保护作用。
一、接地的类型和作用不同的电路有不相同的接地方式,电子电力设备中常见的接地方式有以下几种:1、安全接地安全接地即将高压设备的外壳与大地连接。
一是防止机壳上积累电荷,产生静电放电而危及设备和人身安全,例如电脑机箱的接地,油罐车那根拖在地上的尾巴,都是为了使聚积在一起的电荷释放,防止出现事故;二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时,促使电源的保护动作而切断电源,以便保护工作人员的安全,例如电冰箱、电饭煲的外壳。
三是可以屏蔽设备巨大的电场,起到保护作用,例如民用变压器的防护栏。
2、防雷接地当电力电子设备遇雷击时,不论是直接雷击还是感应雷击,如果缺乏相应的保护,电力电子设备都将受到很大损害甚至报废。
为防止雷击,我们一般在高处(例如屋顶、烟囱顶部)设臵避雷针与大地相连,以防雷击时危及设备和人员安全。
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仪表工基本常识(9)——关于接地1——什么是接地关于接地,在自控知识体系中所占的份额很小。
可以熟练引用规范,运用规则的人很多,但能一下子说请道理的不多。
这实际上是出于一种思维习惯。
我们在学会乘法以后很少在意乘法和加法的关系,却不会因此而出错,因为这个知识点早已融化到血液里了。
但一些专业知识的学习,往往缺乏高考前那种培养条件反射的练习,所以往往会记住了结论而忽略原因。
在讨论接地时首先提一个问题。
接地是什么?我们平时说的各种接地保护接地,屏蔽接地,工作接地,信号接地…………等等等等,说的都是需要通过接地来实现的功能。
泄放电磁干扰,防雷击,保护人身安全,…………等等等等,说的都是需要通过接地来实现的目的。
接地本身是什么?接地的实质上是要根据需要,在电路的各个点之间建立以大地为基准的等电位。
例如:电器漏电,可以通过接地,把漏电处的电位强制在和人体所处位置相等,在漏电处和人体所处位置间形成等电位,这样没有电位差就没有电流,人就不会触电。
于是就有了可以达到保护人身安全的保护接地;电磁场对信号的干扰,有一个电生磁,磁生电,电再生磁……的过程。
采用金属屏蔽可以弱化干扰的传递,但不一定能达到满意的程度。
通过接地,把干扰在屏蔽层上形成的电,强制到信号为零的电位上,实现等电位。
没了电位差,对于信号来说干扰就可以视为没有。
于是就有了通过接地泄放干扰的屏蔽接地;控制信号,如果没有一个统一的基准点,就会出现a仪表发出的1-5V被b仪表认为是2-6V这类情况,解决这个问题的方法,是为所有的仪表提供一个共用的参考点。
这就有了仪表的工作接地;…………我们对接地进行规划,实际上是对那些点需要建立等电位,如何连接对建立等电位最有利,以及对当所建立的等电位与大地基准电位产生偏差时的对策和容忍程度进行统筹。
仪表工基本常识(10)——关于接地2——为什么要接“地”前面说了,接地的实质上是要根据需要,在电路的各个点之间建立以大地为基准的等电位。
为什么这个等电位要以大"地"为基准,而不是别的什么?拿人体接触高压电来说。
电工穿上绝缘鞋可以避免触电。
是因为和大地绝缘后人体触电时是和电源处于等电位;碾过高压电网的坦克,里面的乘员不会有任何感觉。
是因为坦克的金属外壳形成一个等电位,乘员接触任何部位的电压是相等的,没有电位差;把人装在金属笼子里或穿上金属编织的等电位服,然后设法挂到百万伏的高压线上进行带电操作,高压电不会对人造成伤害。
其道理和上面是一样的;在电梯里面,如果没有专门的中继设备,手机的信号会很弱,甚至没有。
在室内打手机如果信号不好,走到窗户或阳台上就可以得到改善。
这个现象说起来是因为电磁波会被电梯的金属壳或者建筑中的钢筋屏蔽。
而所谓屏蔽的原理之一,就是手机信号接收元件所处的电场和环境同步,相对为零。
可见,所谓的接地实质上就是根据需要建立一个相对为零的等电位。
相对为零或者接近为零的等电位建立,可以是线路板上的公共点,可以是仪器仪表的导电外壳,可以是系统的机柜机箱……。
只要能够把需要接地的所有点联系在一块儿,建立起等电位,就能达到“接地”的目的。
但是,在不少情况下,依靠导线,机箱,金属网建立等电位有些不现实。
例如,发电机的零电位(中性线)可能在三亚或者三峡,雷电发生在天地之间……。
我们不可能为每幢建筑做一个坦克那样的外壳来防雷,也无法用导线来使千里之间的两点来保持电位相等……。
所幸我们所生存的地球本身就是一个导体。
虽然它的表面导电性能不怎么好,但所拥有的导电截面足够大。
通过接地,可以使相距万里的两点电位相等;可以使不同位置上的仪器仪表相应位置电位相等;可以(通过避雷针)使建筑顶端的电位和周边大地的电位相等……。
把“大地”作为基准等电位,除了它够大,导电性够好之外,还有一个重要原因,就是无需标定,无论你在地球的那个位置,只要你连接到“地”上,它的电位就是零。
其实在实际运用中,不以“地”为目标的“接地”系统并不少见。
如:汽车的电气仪表以金属底盘(外壳)为地;飞机和大型船舶的“地”是它的金属外壳;铁路上把铁轨作为接地母排……仪表工基本常识(11)——关于接地3——“地”在哪里接地就是根据需要,在电路的各个点之间建立以大地为基准的等电位。
简单的,只需在地上插根金属桩子就可以完成接地。
问题是我们要求的不是简单的接地,而是要建立以大地为标准的等电位。
而所谓的大地,是一个具有电磁场的巨大球体,在电磁场的作用下,我们脚下的大地处处有电流,任何两点之间的电位都可能不同。
显然,要达到大地标准电位的目的,不是随意埋根桩子就行。
你可以认为真正可以作为基准等电位的“地”是地球中心,是地核,是一片地面的电位平均值……。
总之无论在哪里,都不在你拿根电线就能接上的位置。
那么,哪里才是“地”?在分析电路时,如果上面所说的 a,b,c 分别是相隔一定距离埋入地下的金属桩,通过测量三个桩头之间的电阻,就可以分别得到 a,b,c 三点到O点的电阻 ra,rb,rc 。
显然,由于 a,b,c 分别是相隔一定距离埋入地下的金属桩,这时候连接 a,b,c 三点的O只能是“地”。
尽管这时候还是不知道“地”的具体位置,但是可以通过这个方法“联系”到“地”。
假设通过测量,计算,得知其中一根桩头到O点的电阻为 8Ω。
那么就可以说“地”在与桩头隔着具有8Ω电阻的导体的另一头。
而这个8Ω电阻,就是我们通常所说的接地电阻。
从这里可以得到两个结论:1、可以通过接地装置和接地电阻可以连接理论上的“地”;2、无法直接连接理论上的“地”。
虽然我们平时所说的接地,就是连接到接地装置上。
但接地装置就是接地装置,它并不是真正意义上的“地”,而只是──接地装置。
它和真正意义上的“地”之间,还存在一个──接地电阻。
仪表工基本常识(12)——关于接地4——如何接地电阻是导体的一种基本性质,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。
其定义式:R=U/I(R电阻,U电阻两端电压,I流经电阻的电流)决定式:R=ρL/S (ρ电阻系数,L导体长度 ,S导体横截面积)。
可见任何连接导线,都可以视为电阻;任何电流的改变,都会改变电阻两端的电压。
在下图中,对于图11,可以看做等同于图12。
很明显,当 a,b,c 三点都存在电流时,d 点的电压会受到 a,b,c 三点的影响。
而 d 点的电压又会反过来影响 a,b,c 三点。
a,b,c 三点中的任何一点(假设 a 点)都会受到另外两点的影响。
前面反复说过:接地就是根据需要,在电路的各个点之间建立以大地为基准的等电位。
对于图3中的 a,b,c 三点中的任何一点来说,知道自身的电流就能知道自身的电压距离标准(o点)有多远。
而对于图11和图21中的 a,b,c 三点中的任何一点来说,光知道自身的电流还不行,还必须知道其它两点的电流以及接线电阻并经过计算才能知道自身的电压距离标准(o点)有多远。
显然,去测其它点的电流并加以计算是不现实的(实际工况可能会有成百上千个点)。
可见从建立基准等电位的角度看,图3的接法比图11和图21要现实得很多很多。
不过话又说回来了,实际工况可能会有成百上千个点,把每个点都按图3的方法接,将是一项很麻烦的工作。
下面想办法解决。
从电阻分压原理来看,对于图11来说:1、假如电阻 ra,rb,rc 小于小于rd,则 a,b,c 三点相互影响较大。
但可近似将d点看做是 a,b,c 三点的等电位。
如果将d点电位掌控好,将d点与o点之间的电位差控制在一定范围内,则可以认为d点与o点之间有“基准”关系;2、假如电阻ra,rb,rc大于大于rd,可近似将o点看做是 a,b,c 三点的等电位;3、假如电阻ra,rb,rc和rd相差不大,则 a,b,c 三点相互影响较大。
这时就存在一个能不能,可不可以接受的问题。
有了这些分析,就可以像前面在《仪表工基本常识(9)——关于接地1——什么是接地》中最后提到的那样对“当所建立的等电位与大地基准电位产生偏差时的对策和容忍程度进行统筹”。
从而获得既经济实惠,又满足需要接地形式。
仪表工基本常识(13)——关于接地5——接地系统构成前面讲了不少,原本的想法是把相关知识说完,然后一次串起来构成系统知识,但发现需要的的体系太大了,虽然都是一些基础的小知识,但牵涉的面太广,所以还是直接进入系统构成,边说边解释。
下面的三张图,是国标SH/T 3081-2003《石油化工仪表接地设计规范》中的原理示意图,这里就着图边说边解释。
接地,自然首先要有一个接地装置。
这是建立一个标准,无论在地球的那个位置,这个标准是一样的。
但是由于接地电阻的存在,接地装置上的电平无法确定,但大家用相同的标准接地,所获得的结果也是相同的。
接地的目的是要建立一个以大地为基准的等电位。
既然由于接地电阻,接地电流,大地电平的不同,会造成不同接地点上的电平差异,那么,把需要建立等电位的所有点,集中在一起连接到接地装置上,这个集中点上的电位自然就成为所需要的等电位点。
等电位在理论上只能在一个点上实现,但“点”是既无体积也无面积的东西。
为了接线方便,可以用一块在各个方向上都具有足够导电截面的良好导体来近似代替这个点。
理想的应该是个球体(金属银的?),但从实际应用的需要出发通常用有足够厚度的矩形金属板来替代。
于是这块连接到接地装置金属板就成为以大地为基准的等电位点。
也就是上面原理示意图中的“总接地板”,习惯上也称接地母板,接地母排。
(第一层)从总接地板在分别引出两块次一级的母板,分别命名为“工作接地汇总板”和“保护接地会总板”。
(第二层)为什么可以分级?参见上一节关于接地4——如何接地。
为什么要分成工作接地汇总板和保护接地会总板?参考下图。
稍微用一点电路知识,就可以知道,Ua的变化只会影响a点,而对b 点没有影响;同样Ub的的变化只会影响b点,而对a点没有影响。
需要指出的是,接地电阻并不是一个纯电阻,它具有感抗和容抗。
所谓接地电阻值,是指在50Hz交流下的阻抗。
所以,将不同来源,不同频率,不同强度的接地电流,通过不同途径接地,可以大大减少相互间的干扰。
同样由于这个原因,可以在工作接地汇总板的基础上,再引出N个汇流排,作为不同需要的工作接地。
(第三层)所谓工作接地,实际上包括了控制系统中不同需要的接地。
你可以根据需要把它们分为屏蔽接地,信号接地,安全栅(本安)接地……。
常有人问XX接地和XX接地到底有什么区别?其实就接地装置而言,不同的接地,除了接地电阻的要求之外,没有太大的差异,区别只在于用在什么地方。
有点类似马路上的左转,右转,直行车道一样,只是根据需要做出的规定。
关键在于一旦定下来了,就必须遵守,否则就会出乱子。
规范中把工作接地中的本安接地单独列出,是因为安全栅特别是齐纳安全栅对接地的特别要求,一般不与其它接地使用同一汇流排。
从本安接地汇流排到总接地板的连线,推荐设置冗余线路。