接地裝置在用電安全方面探討

馬鞍山鋼鐵股份有限公司運輸部 安徽 馬鞍山 243000

1 引言

馬鋼運輸部的低壓供電系統按接地形式主要分為二類：1、TT系統2、TN系統。其中在TN系統又分為三個子系統，即TN-C、TN-C-S、TNS系統。在TT、TN兩個系統誰優誰劣的爭論中，直到現在也沒定論，就連被認為最不安全的已被明文禁止使用的TN-C供電結構隨著安全用電理論技術不斷創新發展后，都大有卷土重來之勢。本文對于各種接地裝置的作用有必要作一個探討。

2 原理及現狀分析

對于運輸部目前再用的不同結構的接地形式在安全用電探討前，首先簡單分析這四類供電結構形式，如下圖1示意：

圖1 常用四種接地形式的結構圖

此四種形式的安全標準的要求對于接地體在國內要求，保護接地的接地體的阻值只要不大于4Ω就是符合標準的。實際中，幾乎都是接近此值，對于接地線要求五花八門，標準不一。在發生接地故障時，現用的供電結構又有多大的安全系數簡單分析如下：

設發生接地故障時的接地裝置電阻(包括接地線、接地電阻)R1，設備外殼電阻R3，流入變壓器中性點的接地電阻R4，則接地電流為I=U0/(R1+R3+R4)(U0為相電壓)，那么故障設備的外殼電壓U=(U0/(R1+R3+R4))*R1，因為R3很小，可忽略不計。數式表明，當R4越大，U越小(相當于等位的原理或與地絕緣)；R4趨于0，U趨于U0，顯然R4趨于0，是做不到的，所以只要存在接地電流，其值都比較大，因此設備外殼就會有較高的危險電壓值。

針對TT、TN接地系統固有的缺陷，有人提出了等位體的概念，等位體又稱法拉第籠，就是用導電的金屬導體在特定區域內使每個點的電位值都大致相同，使其不同點的電壓差就可以控制在人體安全值以內，結構如下圖2所示：

圖2 等位體示意圖

在等位體圖中，A、D為上下金屬導體，B、C為四周金屬導體，且相互聯結。一個人身處封閉的金屬立體結構中時，金屬結構所帶電壓值無論大小，立體中的人都不會有危險，原因就是此時人的上下、前后、左右的電壓差非常小，幾乎是0V，也就是整個人的電位都被抬高至金屬立體結構所處的電位了，這時也就沒有電流穿過人體了，或者流過人體的電流大小在安全值以內。

從分析得知在設備與人員混合的區域用等位體比現在普遍采用的保護接地、接零裝置的安全系數顯然要高的多，所以現實中的高層建筑、鋼構廠房、空中飛行器、重要場所等都已經采用了等位體的連接措施。

3 方案及對策

3.1 現有的小型低壓配電系統中的TT、TN接地裝置，應該要特別強調與漏電斷路器的配合應用，這會及時發現線路和用電設備存在的問題，能極大的提高用電安全。

3.2 對目前使用的不同供電系統的接地線要有客觀的認識，不要認為有了接地裝置就絕對的安全，只是有降低風險的保障而已：一方面由于接地線的先天缺陷，并不能保證減少觸電危險，必須要有其他保護措施的跟進才能有效阻止事故的蔓延；另一方面在實際工作中，由于施工安裝的標準如線徑、接地體的選擇等沒有嚴格按照國標進行，導致接地裝置的質量不高，影響了接地線保護功能的發揮，留下不小的安全隱患，應該加強檢測。

3.3 要注意的是建筑物內等位體安裝和聯接。事實上，等位體結構目前被認為用電最安全的保護措施。

3.4 在運輸部內部的辦公場所、設備區域近年大都經過技術改造，供電的結構基本采用了TN-C-S、TN-S形式，但采用等位體連接的不多，應該加強技術改造落實等位體的連接，使我們的安全用電水平提升到更高的層次。

4 小結

本位通過馬鋼運輸部四種低壓供電系統理論與實際分析，找出其中的安全隱患，結合實際提出了等位體籠的解決方案，不足之處可討論與指正。