什么是接地？类型、标准、土壤电阻和应用指南

确保电气装置安全不仅取决于选择合适的材料，还取决于按照国际标准进行系统接地。接地是电气装置中最关键的组成部分之一，它关系到生命安全和设备保护。在本指南中，我们将从工程角度详细讨论什么是接地、为什么要接地、接地的类型、标准、接地电阻测量以及基本应用步骤。

什么是接地？

接地是一种安全措施，它确保电气系统中的泄漏电流以可控的方式沿着电阻最低的路径导入大地。设计合理的接地系统可以保护人员免受电击，防止设备损坏，并确保设施的安全运行。

用国际术语来说，根据TS EN 60364-5-54标准，接地是指通过具有电气连续性的导体将不带电的金属表面或中性点直接连接到大地。

为什么要进行接地？

如果没有正确的接地，电气故障会直接损坏设备、设施，更重要的是，还会危及人身安全。良好的接地系统可以显著降低以下风险：

• 降低触电风险：漏电流通过大地流动，而不是通过人体流动。
• 消除电压不平衡：这可以防止因零线断裂或相位不平衡等情况而对设备造成损坏。
• 设备和设施保护：接地可以确保承受人体电压的设备的安全。
• 防雷保护：将雷击和突发电压浪涌以可控的方式导入地下。
• 运行连续性：故障局限于局部区域，防止整个工厂停工。

接地方式有哪些不同类型？

根据其用途和设施结构，接地应用可分为三个主要类别：保护接地、运行接地和防雷接地。

保护性接地

保护性接地是将电气装置中不带电的金属表面（设备外壳、配电盘外壳、金属管道等）连接到大地的过程。其主要目的是保护人们免受电击。

应用示例：

• 电源插座和终端用户设备的接地端子。
• 电机、水泵、风扇等机器的接地。
• 面板、机柜和金属外壳接地。
• 户外照明灯杆和金属结构

工业接地

运行接地是指在正常运行条件下，根据系统运行原理的要求，将电气系统的中性点或某些电路元件连接到地线的过程。其目的是确保系统稳定、安全地运行。

应用示例：

• 变压器星形点（中性点）接地
• 发电机中性点接地
• 中压系统中的星形接地。

防雷接地

防雷接地是防雷系统（LPS）中的一个环节，它确保高能电流从捕雷器端子和引下线安全地导入大地。TS EN 62305标准定义了这些系统的设计准则。

防雷接地可以保护建筑物和设施免受雷击可能造成的机械损坏、火灾、过电压和电子设备损坏。

如何进行接地？

接地工程并非只是将接地棒打入地下那么简单。土壤特性、电阻率、电极深度、导体横截面积、连接方式以及相关法规要求都必须综合考虑。以下是专业接地工程的基本步骤。

1）地面测量与设计

合理的接地设计首先需要测量土壤的电阻率（ρ） 。最常用的方法是温纳四电极法。

ρ = 2 · π · a · R

• ρ ：土壤电阻率（Ω·m）
• a ：电极间距（米）
• R ：测量电阻（Ω）

根据土壤样本类型，大致的比电阻范围：

2）接地电极的放置

最常用的电极是铜包钢棒和镀锌钢带。电极的放置位置取决于地层的电阻率和所需的接地电阻。

• 棒状电极通常以 1 米、3 米或 6 米等长度使用。
• 为防止冻害和外部影响，电极头应保持在地面以下约 30-40 厘米处。
• 如果无法达到所需的电阻，则采用星形、环形或网状排列的多个电极。

出于安全考虑，接地电极的位置应尽可能靠近建筑物地基，并远离地下公用设施（水、污水、天然气等）。

3）基本接地应用

对于新建建筑而言，最可靠的接地方法之一是地基接地。根据TS EN 50522标准及相关规定，在混凝土基础内铺设镀锌带可形成连续回路。

• 将镀锌条（例如 30×3 毫米、25×4 毫米）沿筏式基础或基础梁铺设。
• 保证钢筋混凝土钢筋的电气连续性。
• 立管端子留出与地基外部连接的位置，并连接到外部接地系统。

通过地基接地，可以在建筑物与地面之间形成大面积、低电阻的接地系统。您可以在 Esco Elektrik 的地基接地带使用指南中找到有关此应用的更多技术细节。

4）连接接地导体

铜、镀锌带或铜绞线是接地导体的优选导电材料。连接点的坚固性和耐腐蚀性对系统的使用寿命至关重要。

• 放热焊接：在接地棒、接地带和导体之间形成分子级永久性连接。它是最可靠的防腐蚀解决方案。
• 螺栓和夹具连接：安装简便，但需要定期维护以承受户外环境的影响。
• 连接母线：用于将接地系统的不同分支连接到同一点。

热焊接连接是首选方案，尤其适用于关键设施和户外应用。Esco Elektrik 的接地桩和接地片选型指南将帮助您选择合适的材料。

5）接地电阻测量

接地装置安装完成后，必须测量系统的接地电阻。进行此项测量时，通常优选使用采用三极 (3P) 或四极 (4P) 方法的专用设备（接地电阻测试仪）。

一般接受的目标阻力值：

测量结果必须记录下来，并定期重复测量（工业设施通常至少每年一次）。

6）定期检查和维护

接地系统会因腐蚀、土壤结构变化和机械冲击等原因，随着时间的推移而出现性能下降。因此：

• 在工业设施中，每年一次，
• 防雷系统至少每年应检查一次。
• 在危险环境（爆炸性环境等）中，应增加监测间隔。

建议进行测量和目视检查。连接点、热焊缝、带材和棒材应定期检查，必要时更换。

进行接地操作时需要考虑的要点

• 接地电极必须与地下水、污水、天然气和类似管网保持安全距离。
• 在多石、干燥的沙地或岩石地形中，很难用单根杆实现低电阻；应优先选择多电极和环形系统。
• 土壤导电性直接影响系统性能；应优先选择低电阻土壤。
• 接头处应无松动或氧化；如有可能，应采用热焊接。
• 安装后必须进行测量，超过目标值的系统不应投入运行。

如何降低接地电阻？

可以使用以下方法将接地电阻降低到所需水平：

• 安装更多接地棒，并增加接地棒之间的距离。
• 要设置星形、环形或网状电极排列，
• 通过渗透到更深的层次，我们可以到达潮湿且导电的层。
• 使用膨润土等土壤改良剂，
• 使用接地条增加表面积。

Esco Elektrik 提供的有关正确接地方法和接地类型的技术内容，可在应用阶段指导工程师和安装人员。

接地中使用的材料

• 铜包钢接地棒
• 镀锌带材和扁钢导体
• 铜导体和绞合线
• 接地母线和连接夹
• 热熔模具和焊接粉末
• 接地盒和连接点

正确选择这些材料、采用正确的安装技术并遵守相关标准，是构建持久安全接地系统的基础。

接地系统的优势

• 它能最大限度地降低触电风险。
• 它降低了因电气故障引发火灾的风险。
• 它能延长电气和电子设备的使用寿命。
• 它支持生产和业务连续性。
• 它确保符合法规和标准。

常见问题解答

理想的接地电阻应该是多少欧姆？

在住宅和商业建筑中，普遍接受的目标值为5 Ω 及以下。在变电站、敏感电子系统和电信设施中，该值可以进一步降低（1-3 Ω 范围）。

如果没有接地会发生什么？

如果接地不良，设备外壳内会积聚危险电压，导致触电、设备损坏和火灾等严重风险。此外，雷击和浪涌也会对设施和设备造成重大损害。

接地电缆应该是什么样的？

接地导体通常选用绿黄色铜导体，其横截面必须符合相关标准及其所能承载的短路电流。TS EN 60364-5-54 标准规定了保护导体横截面的最小值。

应该多久进行一次接地测量？

在工业设施和关键系统中，建议至少每年测量一次接地电阻，对于更敏感的应用，则建议每六个月测量一次。防雷系统也必须定期进行检查和测量。

接地系统必须遵循哪些标准？

土耳其电气装置接地应用的主要参考标准包括TS EN 60364-5-54 、 TS EN 50522 、 TS EN 62305和《电气内部装置规程》 。遵守这些标准至关重要，既是法律要求，也是运行安全保障。