淺析交流電氣設備金屬外殼接地的必要性

朱亮亮

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

近兩年，我國頻頻發生觸電、漏電等安全事故，在電力單位檢查的過程中，經常會發現各類違章行為，這些行為都會嚴重影響電氣設備的使用安全。在電氣設備使用的過程中，最常見的問題就是金屬外殼接地設置不當，甚至不設置接地。許多管理人員認為金屬外殼和電源之間絕緣性良好，所以對接地工作不重視。這種觀念使錯誤的，設置金屬外殼接地十分重要，與電氣設備的使用安全有直接關系。

1 交流電氣設備金屬外殼接地的理論基礎

通常，大型電氣設備的功率也比較高，內部交流電流可以在金屬外殼上進行電磁場耦合，進而產生感應電動勢，導致外殼帶電。簡單的說，這種情況下金屬外殼相當于另一個電源。

電容與交流電源相接時，基板上的瞬時電壓會不斷變化，電壓升高的過程中，電容器就會有電力充入，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，電容器則會有電力放出，極板上的電荷會不斷退出，進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都會不斷變化，放電和充電也會交替進行，這個過程，好似交流電“流過”電容[1]。

由于內部電氣設備與電源相連，在工作的過程中會和它的金屬外殼形成類似于電容器的現象，此時內部電氣設備為一極板，金屬外殼為另一極板。交變電流從電源中發出，然后可以通過這個“電容器”。在直接用手觸摸金屬外殼時，電流會以人體為媒介導入大地，也就是出現漏電的情況，但這種情況對人體的危害較小。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 交流電氣設備金屬外殼接地的目的

（1）放電擊和雷擊。在電氣設備使用的過程中，如果出現絕緣故障，則原本是導體的金屬外殼會轉變為帶電體，有可能會產生具有危害性的電位，嚴重時會導致人類或動物觸電。為了避免危險電位的產生，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，一些外殼或構件與地面的距離較大，在打雷的時候可能會遭到雷擊，進而出現設備故障等問題，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。如果電氣設備絕緣出現故障，金屬外殼會從無電狀態變為帶電狀態，不僅會導致電擊事故。還可能出現火花、電弧、高溫等情況，如果與易燃物接觸，可能會造成火災、爆炸等大規模事故。所以，一定要做好金屬外殼接地，這樣才能有效防止火災和爆炸等危險隱患。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，例如燃氣管道。在管道應用的過程中，如果沒有做好接地處理，可能導致雜亂分散的感應電荷聚集在管道表面，進而出現火花，引發火災、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。現如今，電子設備的種類在不斷增多，精度也隨之上升。在高精度電子設備使用的過程中，為了避免電磁場干擾，就必須做好金屬外殼接地。不僅如此，有些設備和部件有很強的電磁輻射能力，會對周圍的人員造成傷害，也會干擾其他設備的正常使用，需要用金屬板或柵網罩遮住，這樣才能屏蔽磁場的干擾。為了確保安全，做好這些設施的金屬外殼接地也十分重要。

3 交流電氣設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備的保護系統。在設備出現故障的時候，設備的金屬部分可能會產生危險電壓，此時保護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。

金屬外殼接地時需要用一根較粗的導線（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，從而保護使用者的人身安全。

電氣設備的金屬外殼接地，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。與設備相接時需用螺栓擰緊固牢。

為了使接地裝置發揮作用，關鍵是接地電阻要小，一般要求保證接地電阻不大于10Ω。有時受到土壤地下水位等因數的影響，往往接地電阻太大保證不了要求的數值。因此可適當增加接地極根數（接地極間距離不小于2.5m），亦可在土壤中埋入黏土，適當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，漏電狀態并不會因為采取了接地設施而消失，這只是一種保護措施，并不是維修措施。

電流通過人體會對機體組織產生刺激，造成機體出現針刺感、打擊感、痙攣、疼痛、心律不齊、昏迷等情況，嚴重時會直接破壞人類的心臟、神經系統等重要器官，進而危害人類的生命。通常，電流對人體造成的傷害是否嚴重與電流大小、種類、持續時間等因素有一定的關系。如果電流直接流過心臟，即使只是10mA的微小電流，也可能會引發心室顫動的情況。所以醫學上，會利用電擊進行心肺復蘇。如果電流長時間通過人體，則很容易造成心室顫動，對人體的危害也就不言而喻。如果電流較多、路線較短且直接經過心臟，那么會對人類的生命產生很大的威脅，其中最危險的情況就是電流通過左手直接流到胸口。

由于電氣設備金屬外殼在電磁感應的作用下會出現感應電動勢，如果用手觸碰，則會產生麻痹的感覺，利用電筆進行測試則會出現氖管發光的現象。如果這種情況下觸電產生的電流從心臟位置流過，也會嚴重威脅我們的生命，更不用說由于漏電產生的更強漏電電流了。可見，做好電氣設備金屬外殼接地非常的重要。

4 結語

綜上所述，在電氣設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，可能會導致各類危險事故的發生，包括觸電、火災、爆炸等等。所以，電力單位應該加強監察和管理，嚴格檢查電氣設備的金屬外殼是否接地，杜絕各類違規行為，前面確保電氣設備的使用安全。