淺析接地定義與作用

●為什么要接地？

接地的原因有很多，但是其中首要的是保護人身的安全。下列機構(gòu)和組織都提供了接地的建議或標準，以保護人員的安全。提供指導和規(guī)范的組織有：國際電工委員會（IEC）、歐洲電工標準委員會（CENELEC）、美國保險商實驗室（UL）、美國國家消防協(xié)會（NFPA）、美國國家標準學會（ANSI）、美國礦山安全與健康管理局（MSHA）、職業(yè)安全與健康管理署（OSHA）、美國通信工業(yè)協(xié)會（TIA）等等。

良好的接地不僅要保證人員的安全而且要保護工廠和設備的安全。良好的接地系統(tǒng)會提高設備的可靠性并降低雷電或故障電流的破壞的可能性。

●接地的定義及其作用是什么？

美國國家電氣規(guī)范（NEC）把接地定義為：無論是人為還是意外形成的電路或設備與大地之間的導電連接或者與作為地面的導體之間的連接。

當我們談到接地時，它表示兩種不同的概念：地線接地和設備接地。地線接地是一種人為的連接，將電路的導體（通常是零線或中心線）連接到大地上的接地電極；設備的接地是為了保證建筑物內(nèi)運行設備恰當?shù)慕拥亍３藶榉乐归W電形成的電弧引起的電勢差而在兩個系統(tǒng)之間建立連接外，這兩種接地系統(tǒng)必須保持隔離。接地的目的除了保護人員、工廠和設備的安全以外，還要為故障電流、閃電、靜電放電、電磁干擾以及RFI信號和干擾提供耗散渠道。

●接地電阻值

有很多人不明白怎樣才是良好的接地，以及接地電阻值應該是多少。理想的接地電阻應該是零電阻的。美國國家電氣規(guī)范（NEC）規(guī)定：“由接地棒、管道或極板組成的單一接地電極，如果對地電阻達不到25歐姆或更小，則應該增加一個電極進行增強…”，一旦你增加了輔助接地電極，就達到了美國國家電氣規(guī)范（NEC）的要求。但這并不意味著接地電阻必須為25歐姆或更小，各個行業(yè)對接地電阻的要求會有所不同。

電信行業(yè)通常將5歐姆作為接地和鐵塔的電阻值標準，接地電阻值的目標是從經(jīng)濟和物理意義上講，盡可能達到最低的接地電阻。

●接地電極

接地電極由三個基本部件組成：接地導線；導線和接地極之間的連接或焊接；接地電極本身。

接地電極的電阻由三部分組成：接地電極本身以及與之相連部分的電阻；電極和周圍土壤的接觸電阻；電極周圍大地的電阻。

接地電極以及與之相連部分的電阻一般都非常低，接地棒通常由高傳導性/低電阻材料制成，例如銅或包銅。

電極和土壤的接觸電阻：標準局已說明，如果接地電極上沒有油漆或油脂等，并且接地極和土壤緊密接觸，那么這部分電阻可以忽略不計。

周圍大地的電阻：地極由相同厚度的同心殼層組成的土壤包圍著。距離地極最近的這些殼層占據(jù)的區(qū)域很小卻形成最大程度的電阻。越靠外的殼層占據(jù)的區(qū)域越大，但形成的電阻越小。最終到達某點時，其它的殼層對該電阻產(chǎn)生的影響就非常微弱。

美國國家電氣規(guī)范（NEC）規(guī)定，安裝的接地電極至少要有2.4米長與土壤保持接觸。有三種因素會影響接地電極的電阻：大地本身；接地電極的長度/深度；接地電極的直徑。

增大接地電極的直徑僅會很小程度的降低電阻。例如如果把接地極的直徑增加一倍，電阻最大只能降低10%。

降低電阻的最有效方式是把接地電極插入地下更深，因為大地是分層的，電阻系數(shù)會隨著層以及層的深度變化而變化。土壤電阻系數(shù)是不固定的，而是很難預測的。除此之外還有非常重要的一點：當安裝接地極時，要確保它在冰凍線以下，因此對地電阻不會隨著周圍土壤的凍結(jié)而急劇增加?？傮w來說，把地極插入地下的深度增加一倍，則會降低40%的電阻?？赡苡袝r候會出現(xiàn)不能把接地釘再往深處埋插的情況，比如遇到石頭、花崗巖等時，這種情況下，可以選擇其它的方法，例如在接地極上圍上水泥就是可行的選擇。

降低接地電阻的另一種方法是使用多個接地電極。這種方法是把多個接地電極插入地下，且并聯(lián)在一起來降低接地電阻。每一個地極都有自己的影響范圍，為了能使其它的接地電極發(fā)揮作用，與其它接地電極的間距應該至少是電極插入地下的深度。如果接地電極之間沒有適當?shù)木嚯x，接地電極的影響范圍就會相互交叉，而使降低電阻的作用非常小，沒有了存在的價值。

●接地系統(tǒng)的類型

有兩種類型的接地系統(tǒng)：簡單的和復雜的。簡單的接地系統(tǒng)只有一個電極插入地下。用一個接地電極進行接地是最常見的接地形式。復雜的接地系統(tǒng)由多個接地棒連接組成，形成網(wǎng)狀或格子網(wǎng)、接地板和接地環(huán)路。這些系統(tǒng)主要安裝在電力變電站、中心站和通信基站。