淺析交流電氣設(shè)備金屬外殼接地的必要性

朱亮亮

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

近兩年，我國頻頻發(fā)生觸電、漏電等安全事故，在電力單位檢查的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)各類違章行為，這些行為都會(huì)嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的使用安全。在電氣設(shè)備使用的過程中，最常見的問題就是金屬外殼接地設(shè)置不當(dāng)，甚至不設(shè)置接地。許多管理人員認(rèn)為金屬外殼和電源之間絕緣性良好，所以對(duì)接地工作不重視。這種觀念使錯(cuò)誤的，設(shè)置金屬外殼接地十分重要，與電氣設(shè)備的使用安全有直接關(guān)系。

1 交流電氣設(shè)備金屬外殼接地的理論基礎(chǔ)

通常，大型電氣設(shè)備的功率也比較高，內(nèi)部交流電流可以在金屬外殼上進(jìn)行電磁場耦合，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致外殼帶電。簡單的說，這種情況下金屬外殼相當(dāng)于另一個(gè)電源。

電容與交流電源相接時(shí)，基板上的瞬時(shí)電壓會(huì)不斷變化，電壓升高的過程中，電容器就會(huì)有電力充入，極板上逐漸聚集許多電荷，最后在回路里形成充電電流；在電壓降低的過程中，電容器則會(huì)有電力放出，極板上的電荷會(huì)不斷退出，進(jìn)而形成回路里的放電電流。電源在兩極板上施加的電壓大小和正負(fù)都會(huì)不斷變化，放電和充電也會(huì)交替進(jìn)行，這個(gè)過程，好似交流電“流過”電容[1]。

由于內(nèi)部電氣設(shè)備與電源相連，在工作的過程中會(huì)和它的金屬外殼形成類似于電容器的現(xiàn)象，此時(shí)內(nèi)部電氣設(shè)備為一極板，金屬外殼為另一極板。交變電流從電源中發(fā)出，然后可以通過這個(gè)“電容器”。在直接用手觸摸金屬外殼時(shí)，電流會(huì)以人體為媒介導(dǎo)入大地，也就是出現(xiàn)漏電的情況，但這種情況對(duì)人體的危害較小。不過，為了防止特殊情況，確保用電安全，做好金屬外殼接地還是必不可少的。

2 交流電氣設(shè)備金屬外殼接地的目的

（1）放電擊和雷擊。在電氣設(shè)備使用的過程中，如果出現(xiàn)絕緣故障，則原本是導(dǎo)體的金屬外殼會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ婓w，有可能會(huì)產(chǎn)生具有危害性的電位，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人類或動(dòng)物觸電。為了避免危險(xiǎn)電位的產(chǎn)生，做好金屬外殼接地處理十分重要。不僅如此，金屬外殼普遍裸露在外部，一些外殼或構(gòu)件與地面的距離較大，在打雷的時(shí)候可能會(huì)遭到雷擊，進(jìn)而出現(xiàn)設(shè)備故障等問題，所以為了避免雷擊影響，也要做好金屬外殼接地。

（2）防火防爆。如果電氣設(shè)備絕緣出現(xiàn)故障，金屬外殼會(huì)從無電狀態(tài)變?yōu)閹щ姞顟B(tài)，不僅會(huì)導(dǎo)致電擊事故。還可能出現(xiàn)火花、電弧、高溫等情況，如果與易燃物接觸，可能會(huì)造成火災(zāi)、爆炸等大規(guī)模事故。所以，一定要做好金屬外殼接地，這樣才能有效防止火災(zāi)和爆炸等危險(xiǎn)隱患。在非電氣性金屬管道使用的過程中，做好接地處理也十分重要，例如燃?xì)夤艿?。在管道?yīng)用的過程中，如果沒有做好接地處理，可能導(dǎo)致雜亂分散的感應(yīng)電荷聚集在管道表面，進(jìn)而出現(xiàn)火花，引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故[2]。不僅如此，金屬外殼接地還可以避免異物觸碰管道造成的表面電位上升。

（3）防干擾。現(xiàn)如今，電子設(shè)備的種類在不斷增多，精度也隨之上升。在高精度電子設(shè)備使用的過程中，為了避免電磁場干擾，就必須做好金屬外殼接地。不僅如此，有些設(shè)備和部件有很強(qiáng)的電磁輻射能力，會(huì)對(duì)周圍的人員造成傷害，也會(huì)干擾其他設(shè)備的正常使用，需要用金屬板或柵網(wǎng)罩遮住，這樣才能屏蔽磁場的干擾。為了確保安全，做好這些設(shè)施的金屬外殼接地也十分重要。

3 交流電氣設(shè)備金屬外殼接地的方法及其必要性

金屬外殼接地是一種電氣設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)。在設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，設(shè)備的金屬部分可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓，此時(shí)保護(hù)接地可以利用接地線、接地體將金屬外殼和大地連接在一起，避免漏電、觸電等情況。

金屬外殼接地時(shí)需要用一根較粗的導(dǎo)線（最好是銅線，鋁線容易被腐蝕或碰斷，一般不能用作地線），把它的一頭接在電器外殼上，另一頭接在埋入地下一定深度，并有一定長度的角鋼上，通常這根連接線也叫地線。金屬外殼的電氣如果漏電，漏電流將通過接地線和埋入地下的金屬接地體將漏電引入地下，使金屬外殼的電位于零電位，從而保護(hù)使用者的人身安全。

電氣設(shè)備的金屬外殼接地，不是隨便處理就行的，它是將接地體或稱接地裝置，按一定要求埋入地中。接地裝置包括接地極與接地線兩部分。其安裝要求和方法是：接地極一般多用鋼管、鋼筋、角鐵之類金屬制成；接地線為接地極與電氣設(shè)備外殼的連接線。①接地極：如用鋼管，其直徑一般為20mm～50mm；鋼筋的直徑為10mm～12mm；角鐵為20mm×20mm×3mm或者50mm×50mm×5mm規(guī)格。長度約2.5m～3m。垂直埋入地下。②接地線：裸銅線、鋁線、鋼線都可作為接地線，鋁線易斷最好不用。銅線截面積不應(yīng)小于4mm2，鋁線截面積不小于6mm2。接地線與接地極最好采用焊接方法連接。與設(shè)備相接時(shí)需用螺栓擰緊固牢。

為了使接地裝置發(fā)揮作用，關(guān)鍵是接地電阻要小，一般要求保證接地電阻不大于10Ω。有時(shí)受到土壤地下水位等因數(shù)的影響，往往接地電阻太大保證不了要求的數(shù)值。因此可適當(dāng)增加接地極根數(shù)（接地極間距離不小于2.5m），亦可在土壤中埋入黏土，適當(dāng)加食鹽和木炭等混合物。該做法的主要原理就是，利用低電阻接地控制故障電壓，使其在安全范圍之中[3]。需要注意的是，漏電狀態(tài)并不會(huì)因?yàn)椴扇×私拥卦O(shè)施而消失，這只是一種保護(hù)措施，并不是維修措施。

電流通過人體會(huì)對(duì)機(jī)體組織產(chǎn)生刺激，造成機(jī)體出現(xiàn)針刺感、打擊感、痙攣、疼痛、心律不齊、昏迷等情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接破壞人類的心臟、神經(jīng)系統(tǒng)等重要器官，進(jìn)而危害人類的生命。通常，電流對(duì)人體造成的傷害是否嚴(yán)重與電流大小、種類、持續(xù)時(shí)間等因素有一定的關(guān)系。如果電流直接流過心臟，即使只是10mA的微小電流，也可能會(huì)引發(fā)心室顫動(dòng)的情況。所以醫(yī)學(xué)上，會(huì)利用電擊進(jìn)行心肺復(fù)蘇。如果電流長時(shí)間通過人體，則很容易造成心室顫動(dòng)，對(duì)人體的危害也就不言而喻。如果電流較多、路線較短且直接經(jīng)過心臟，那么會(huì)對(duì)人類的生命產(chǎn)生很大的威脅，其中最危險(xiǎn)的情況就是電流通過左手直接流到胸口。

由于電氣設(shè)備金屬外殼在電磁感應(yīng)的作用下會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果用手觸碰，則會(huì)產(chǎn)生麻痹的感覺，利用電筆進(jìn)行測(cè)試則會(huì)出現(xiàn)氖管發(fā)光的現(xiàn)象。如果這種情況下觸電產(chǎn)生的電流從心臟位置流過，也會(huì)嚴(yán)重威脅我們的生命，更不用說由于漏電產(chǎn)生的更強(qiáng)漏電電流了。可見，做好電氣設(shè)備金屬外殼接地非常的重要。

4 結(jié)語

綜上所述，在電氣設(shè)備安裝和使用的過程中，為了確保安全，必須要做好金屬外殼接地。如果沒有做好金屬外殼接地，可能會(huì)導(dǎo)致各類危險(xiǎn)事故的發(fā)生，包括觸電、火災(zāi)、爆炸等等。所以，電力單位應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)察和管理，嚴(yán)格檢查電氣設(shè)備的金屬外殼是否接地，杜絕各類違規(guī)行為，前面確保電氣設(shè)備的使用安全。