第1章　機(jī)電設(shè)備接地基本知識(shí)

1.1　接地的由來(lái)

所謂接地就是在機(jī)電設(shè)備和大地之間實(shí)現(xiàn)確定的電氣連接。這看起來(lái)似乎是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)，實(shí)際中卻是一件非常不容易的工作。

接地技術(shù)在英式英語(yǔ)中稱(chēng)為Earthing，美式英語(yǔ)中稱(chēng)為Grounding。接地的由來(lái)要從避雷針談起。

1.1.1　接地的原創(chuàng)

1754年富蘭克林設(shè)計(jì)了避雷針，用避雷針為設(shè)備和設(shè)施防雷電災(zāi)害，得到了確實(shí)的效果而為世人認(rèn)可，并在全世界得到推廣。

富蘭克林最初發(fā)明的避雷針，如圖1-1所示。即把鐵棒連接并立在建筑物上，其下端埋入地下，恰好相當(dāng)于現(xiàn)在的所謂接地電極。由于避雷針是把雷電的能量完全釋放入大地的設(shè)備，它的足部與大地確保被短接是必要的，這樣就產(chǎn)生了接地技術(shù)。

接地技術(shù)的發(fā)明，一直以來(lái)都認(rèn)為是富蘭克林在進(jìn)行雷電試驗(yàn)時(shí)，在大地上安裝了接線端子，即實(shí)施了人類(lèi)的第一次所謂的接地技術(shù)。其實(shí)，接地和“引雷入地”技術(shù)發(fā)明的真正鼻祖，應(yīng)追溯到300年前，來(lái)華傳教士、葡萄牙人安文斯（1609—1677）在《中國(guó)的十二大奇跡》一書(shū)中，對(duì)中國(guó)建筑的特點(diǎn)和淵源的述說(shuō)。他在書(shū)中介紹，屋頂脊吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當(dāng)閃電落在屋頂或皇宮時(shí)，閃電就被龍舌引向金屬條通路，并且直奔地下消散，因而不致傷害人。

他的記述比起富蘭克林要早一個(gè)世紀(jì)。由此可見(jiàn)，接地技術(shù)真正的發(fā)明者應(yīng)該是在中國(guó)。

1.1.2　接地的拓展

1835年，莫爾斯對(duì)有線電信采取了接地技術(shù)，將用于有線電信架起來(lái)的兩根往復(fù)電線除去一根，即只將一根發(fā)出信號(hào)的電線架起來(lái)，而利用大地返回信號(hào)，這叫做大地回路（earthreturn），如圖1-2所示。在實(shí)現(xiàn)大地回路時(shí)，發(fā)信點(diǎn)及受信點(diǎn)必須接地，這種接地是把大地認(rèn)為是電路的一部分，也稱(chēng)為設(shè)備功能的接地。

1.1.3　接地的發(fā)展

1876年，貝爾研究成功了電話，電話用的架空線網(wǎng)廣泛地在大地上覆蓋起來(lái)。這些線路更容易受到雷的直接或間接的攻擊，造成雷電沖擊電壓的陡波前沖擊波在線路上疾走，甚至雷電沖擊電壓到達(dá)住宅內(nèi)的電話機(jī)，帶來(lái)災(zāi)害。

為此在電話網(wǎng)采用避雷器，如圖1-3所示，也就是現(xiàn)在的電話保安器。用兩個(gè)避雷器與保險(xiǎn)絲接在一起再接入線路并接地，電話線就不需要采用大地回路了。

避雷器與避雷針同樣都是為了把雷電能量釋放入大地的設(shè)備，所以一定要把避雷器的一端接地。由此可見(jiàn)，電話的接地，比起后發(fā)達(dá)起來(lái)的電力用的接地技術(shù)歷史更早。

1.1.4　接地的突破

1889年，日本出現(xiàn)了交流配電技術(shù)，在大阪以1kV電壓開(kāi)始。初始時(shí)期，電力系統(tǒng)的變壓器二次側(cè)是不接地的，是以非接地方式供電的，即在配電用變壓器的二次側(cè)以下，電路任何地方都不與大地連接的一種方式。

在這種非接地方式中，如果變壓器的一、二次側(cè)間的絕緣破壞，一次側(cè)的高電壓就會(huì)侵入二次側(cè)，把二次側(cè)電路的電位提升得異常高，造成危險(xiǎn)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為高低壓混觸事故，如圖1-4所示。這種混觸事故不只產(chǎn)生觸電事故，也發(fā)生火災(zāi)事故，所以，作為對(duì)策，把變壓器二次側(cè)的電路進(jìn)行接地，把非接地方式轉(zhuǎn)換為接地方式，如圖1-5所示，就能防止二次側(cè)電路的電位異常上升。因此，低壓配電系統(tǒng)都采用接地方式。

配電用變壓器二次側(cè)電路接地，也稱(chēng)為第二種接地方式。另外，也有依然采用非接地方式的電力系統(tǒng)，如醫(yī)院的集中治療室（ICU）的配線和游泳池有些設(shè)備的配線。

在電力系統(tǒng)中，將機(jī)電設(shè)備的某些部位、電力系統(tǒng)的某點(diǎn)與大地用導(dǎo)體做良好的電氣連接，叫做接地。通常，“接地”術(shù)語(yǔ)中的“地”就是指大地。接地可看作是建造一個(gè)導(dǎo)體系統(tǒng)，使電子按照指定路徑流入大地，沿這條路徑傳輸?shù)碾娮涌梢允庆o電、漏電流、雷電、浪涌或故障電流。

接地是人類(lèi)最早使用的電氣安全措施。直至今天，接地仍然是應(yīng)用最廣泛的電氣安全措施之一，對(duì)防雷電至關(guān)重要，對(duì)機(jī)電設(shè)備的正常使用和保護(hù)更是不可缺少的，也是確保電力系統(tǒng)運(yùn)行人員及其設(shè)備工作人員人身安全的措施。