电气接地

接地是电气或电子系统设计中最重要的方面。接地不当会对财产造成损害，给住宅或建筑物的居民带来极大的危险。

除了对人员和设备的安全外，电气接地还有许多其他原因，包括作为参考点和建立回导体等。

在处理电气装置时，电气接地是保护人员和设备免受高危险电流伤害的最佳安全装置之一。

接地

什么是接地?

接地是在接地处的接地或其他导电材料与电路或设备之间的导电连接。

方便接地的主要原因是，当电路发生故障时，能够立即转移大故障电流，从而保护人和动物免受电击危害。

在接地或接地过程中，电路或设备由电阻极小的金属导体与接地连接。这种导体应具有良好的导电性，高的抗拉和抗破裂能力，并必须具有耐腐蚀或耐侵蚀性能。

接地分为系统接地或中性点接地和设备接地两大类。

的系统接地从电力系统或内部布线系统的载流导体之一到地面或地面的连接。

大多数情况下，中性点导体在系统接地时与大地相连，现在几乎所有的电力系统都使用接地中性点运行。

在这种情况下，各种设备，如发电机、电机、输配电设备、变压器等的中性点端直接或通过电阻或电抗与大地相连。

系统接地的目的是防止对地不平衡电压、电弧地、各种电气故障和防雷。

的设备接地是电线系统或设备的一个或多个不带电流的金属部件与地面的连接。

非载流金属部件包括电机本体、变压器罐、开关柜金属外壳、接线导管等。接地的目的是为了在设备发生故障时，对接触设备的人员进行保护。

为什么需要接地?

人员和设备安全

接地通过确保在下列情况下保护控制装置的运行和故障电路的隔离，为人员和设备提供安全保障。

绝缘故障

如果任何导体绝缘损坏，如果它接触到地面，电流将流过接地路径，如下图所示。

如果接地路阻抗较低，则故障电流流量足以操作保护装置。因此，保护装置隔离电路，从而避免电流通过非电流携带部分。

高低压电线之间的意外接触

当高压线与低压线接触时(如图所示)，一个大的故障电流会通过变压器接地旁边的变压器二次线，流回高压系统。

该故障电流操作高压侧的保护装置，因此跳闸电路。因此，接地为保护装置在故障情况下的操作提供了手段。

过电压保护

在照明过程中，与高压线路的无意接触或电路中的线路浪涌都可能在配电系统中造成严重的高压。因此，接地提供了低电阻路径，以便将额外的电荷安全地发送到地面。

电压稳定

在电力系统网络中，地球是一个恒定的电位基准，其他电位都是根据它来测量的。在电力系统中，产生电能的来源很多。

所以地面为这些来源提供了一个共同的参考点。如果没有接地，就很难计算各种电压源之间的关系，可能会导致严重的电气危害。

节省安装费用

在一些电力传输和电报电路中，接地本身用作传输系统的导体之一，以节省安装另一根导体的费用。

接地类型

如前所述，接地主要分为系统接地和设备接地两种。让我们简要地讨论一下这些类型。

系统接地或中性点接地

中性点接地系统的主要考虑因素是在保护继电系统的可靠运行下，为人类提供安全保障，维护电器的安全工作。

这提高了业务可靠性，提高了安全性，降低了瞬态电压，并改善了故障保护。常用的系统接地方法包括

可靠的接地

在这种情况下，中性点导体直接与地相连，如图所示，中性点与地之间没有任何阻抗。这是一种简单、廉价的方法，不需要额外的设备。

它最大限度地减少了相接地故障时故障相的过电压，从而减少了对故障导体绝缘的应力。这种方法在工业和商业电力系统操作中最常用。

固体接地的缺点是在高接地线故障时，会造成严重的闪光或电弧危害。这些电弧可能引起保护装置的烧毁。

这个系统变得不稳定，因为它必须承受巨大的电流在相接地故障。因此，这种接地通常用于电路阻抗足够高的地方，以使接地故障电流保持在安全范围内。

电阻接地

在这种情况下，在星点(中性点)和地之间使用一个电阻。电阻将接地故障电流的大小限制在安全范围内。这个电阻值既不应该很高也不应该很低。如果电阻很高，系统就会变成不接地的中性点系统。

另一方面，如果这个值很低，则系统将成为坚实的接地系统。因此，在允许接地故障保护系统运行的情况下，应将电阻值限制在故障电流较安全的值。

该系统的缺点是由于故障能量的耗散，在中性点接地电阻中有巨大的能量损失，而且其成本比固体接地系统高。

该系统应用于工厂和工厂，在故障条件下，过程的持续运行是主要要求。

电抗接地

在这种情况下，用电抗器代替电阻器。与电阻类似，必须选择电抗以适应保护的要求，或控制感应干扰。故障电流的无功部分由该电抗器补偿。

当电流减少量很小的时候使用这些。这是因为在相同的电流限制下，与电阻器相比，可以以较低的成本建造处理大量电流的低电阻电抗器。

该系统的缺点是在故障条件下，整个系统会出现高暂态电压。

同样的故障情况下，谐振接地保护装置运行所需的故障电流要高于电阻接地。由于这些缺点，这种接地方法目前并不采用。

悬弧线圈接地或谐振接地

在星点或中性点与接地之间放置一个可调电抗器，以平衡故障电流与容性电流。我们知道电容存在于每条线与地球之间。

因此,电容电流通过这些电容器负责产生电弧地(由于电容在断层上重复电弧)。

悬弧线圈接地

如果适当的电感值与系统的电容并联，流过电感的故障电流If将与流过电容的电流Ic位相相反。

如果电感被调整到I_l=我_c时，产生的故障电流为零。这被称为谐振接地。

因此，这种方法完全防止了电弧接地对系统的任何损害。上图显示了谐振接地，在接地和中性点端子之间连接了一个弧悬挂线圈或彼得森线圈。然而，由于电容的变化，线圈每次都必须重新调整。

设备接地

如前所述，将电气设备的金属外壳或不带电流的金属部件接地称为设备接地。

假设一个电阻为R的电气设备跨电源连接，并假设它没有接地或接地，如下图所示。设Rb为一个人在接触仪器的同时与地面保持接触的身体的电阻，如图所示

来自市电的电流有两条路径;一条路径通过该装置，另一条路径通过该装置的绝缘电阻，然后通过该体的电阻Rb，最后通过接地电阻Re到电源的中性点。

如果绝缘电阻无穷大，则没有泄漏电流流过身体，因此人不会感到电击。

如果装置的绝缘失效或有缺陷，绝缘电阻变为零，因此，来自电源的泄漏电流通过人体，其大小取决于人体电阻。这种电流足以给人以电击。

如果设备机框与接地零线相连，则泄漏电流将通过机框流回零线，防止绝缘失效。

因此，设备保持在地电位，当泄漏电流被转移到中性点接地路径时，人员或操作人员不会经历任何冲击。

这种方法是不安全的，因为如果在任何情况下，中性点在故障状态下被打开，与外壳接触的人将受到严重的电击，如下所示。

假设设备用单独的接地线接地，使该路径对电流的阻力为零。

在绝缘失效的情况下，当人接触设备时，故障电流通过接地路转移，而不是通过人的身体。因此，这种设备接地避免了严重的冲击。