不同类型的接地及其作用详解

根据电信工程需要，交直流电源系统和建筑物防雷等都要求接地，各种接地的分类一般可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地又可分为直流工作接地和交流工作接地。防雷接地也称为过电压保护接地，以上各种接地的性质和功能分述如下。

（一）直流工作接地

直流工作接地，也可称为电信接地或功能接地，作用如下。

1.在电话通话回路中，将蓄电池组的一个极接地，以减少由于用户线路对地绝缘不良时引起的串话。

用户线路对地绝缘电阻的降低可能引起串话，而一个电话局大量的用户线路因受潮或其他原因，使对地的绝缘电阻降低是经常发生的，有时还会同时发生多条用户线路地绝缘电阻降低而接地。如果蓄电池组的一个极没有接地，则一条线路上的话音电流可能通过周围土壤找到一条通路而流到另一条线路上去，形成串话。

如果将电话局的蓄电池组的一个极接地，则一部分泄漏的话音电流将通过土壤流到蓄电池组的接地极，因此降低了串话电平。降低程度取决于接地的效果以及土壤的电阻率。

根据若干调查表明，如果蓄电池组一个极的接地电阻低于20Ω，就有可能使串话保持在适当的极限值以内；但是也不能把这一限值作为普遍容许的数值，因为它随着不同的电话系统而变化，而且还取决于线路的容量、绝缘标准等。

2.在电话和公众电报通信回路中，利用大地完成通信信号回路。

在电信工程中，常常利用共同的大地回路作为信号电路的单线回路。这首先是经济上有利，技术上也合理。所有接地部分互相连接组成一个具有低阻抗的网络，对直流电和交流电（从低频到高频）在大地中的电位差都很小，适合作为一个参考电位平面。在不同地理位置安装的电信设备之间的周围环境中，需要利用大地作为稳定的参考电位以作为大地的回路并防止产生电蚀作用。当然由于利用大地作为共同的回路，也有产生干扰的可能性，尤其引起从电源电路产生的干扰。

在机电制电话局中，步进制和纵横制交换设备利用大地完成局间二线中继器的启动和单线送脉冲等作用；还完成长途对市内电话进行强拆，三线式局间中继器是否被占用的标志，以及监视设备对地绝缘状况，如a线接地告警信号、记数器脉冲信号回路等作用。自引进数字程控交换设备后，由于局间中继电路釆用数据传输系统和数据终端设备，已不需要大地作为信号回路。

3.在直流远距离供电回路中，利用大地完成导线一大地制供电回路，从有人站向无人站供电。

在20世纪60年代至70年代，我国研制成功的60路对称电缆载波系统和1800路大容量中同轴电缆载波系统中，均采用了直流远距离供电。

4.电信局站蓄电池组正极或负极接地的作用。

（1）-24V、-48V、-60V电源系统

从电话交换机发展的历史看，在现代交换机釆用电子元器件以前，都采用大量继电器元件。为了保护继电器正常耐久使用，人工电话局或载波机使用的24V蓄电池和自动电话局的48V和60V蓄电池组都是正常接地，并以-24V、-48V或-60V表示。其原因是减少由于继电器线圈或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，因而使继电器和电缆金属外皮受到损坏。

如果在继电器线圈和铁芯之间绝缘不良，就有小电流流过，电池组负极接地时，电流从线圈流向铁芯，在流出处线圈的导线有可能蚀断。反之，如电池组正极接地，虽然铁芯也会受到电蚀，但线圈的导线不会腐蚀，铁芯的质量较大，不会招致可察觉的后果。

正极接地也可以使大量用户外线电缆的芯线不致因绝缘不良产生的漏电流而受到电蚀。

（2）±60V电源系统

电报信号电源采用±60V电池组，使用时利用大地作回路，把+60V和-60V电压串联，组成120V电压，作为信号电源。提高信号电源的电压，可以改善信号电流的波形，减少电报信号的畸变，这种电源目前已趋于淘汰。

（3）+24V电源系统

由半导体电子元器件组成的电信设备，因元器件要求，有的需要蓄电池组正极接到负载，负极接地。目前，部分引迸移动基站的电信设备，采用+24V供电方式。但根据我国电信电源的电压标准，都要过渡到-48V统一供电。

（4）110V或220V不接地电源系统

不间断交流设备或高压断路器合闸机构等采用110V或220V等电源，均系不接地系统，蓄电池正负极均不需接地。

5.直流工作接地的防干扰要求。

上述接地系统说明电信用蓄电池均需接到公共的接地系统上，但这个公共的接地系统上不能引入干扰电压，如50Hz交流电压，当蓄电池的接地线接到或碰到交流电源零线（中性线）接地线上，则由于交流零线接地线上有单相或三相不平衡电流通过，产生零线对地的电位，其大小随电信局站规模大小而变化。据对若干机电制小交换机局站的调查测试，由于工作地线和工频交流零线电气上相通，与地存在0.2V～4.8V的电压，带宽为20Hz～2000Hz。

零线对地电压的频谱以50Hz基波分置和150Hz的三次谐波分量最大。零线电压的衡重值一般为几十毫伏。但也有高达l00mV～200mV的。50Hz及150Hz的电压分量虽然最大，但其衡重值甚微，衡重值主要取决于600Hz～1500Hz频谱的电压分量。

比较工作地线与零线的对地电压，可看出工作地线的宽带及衡重电压值比零线少一个数量级，所以工作地线与交流零线分开能减少工频交流对通信的影响。

在电信局站内，因此，采用零线和保护线分开布放，即三相五线制和单相三线制的布线方式，就是为了避免接地线上经常受到干扰影响的原因。(www.xing528.com)

（二）交流工作接地

在交流电力系统中，运行需要的接地（如中性点接地等）称为交流工作接地。

按照电力系统规程规定，10kv级高压电力网应采用中性点非直接接地方式，故电信局站内装设的电力变压器高压侧中性点不需要接地。但在380/220V低压系统中，因系统接地方式不同，分为直接接地或间接接地方式。

TN和TT系统均为中性点釆用直接接地方式，在直接接地系统中，为了防止室外电力电缆和架空线在引入室内时，零线发生断线或接触不良等故障时有可能损坏故障点后的用电设备或产生对人身的危害，故在SDJ8-97《电力设备接地技术规程》和JGVT16-92《民用建筑电气设计规范》等标准的有关条文中均规定：在中性点直接接地的低压电力网中，零线应在电源处接地。电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处零线应重复接地（但距接地点不超过50m者除外），或在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连。

按照以上规定，电信局的变配电室和主楼距离如超过50m时，应增设重复接地，并与主楼内交流配电屏零线相连，但重复接地不应与直流工作接地线直接连接。

（三）保护接地

1.保护接地的作用

保护接地的作用是防止人身和设备遭受危险电压的接触和破坏，以保护人身和设备的安全。

在供电工程中，保护接地主要涉及间接接触保护，即对人与电源设备故障时可成为带电的外露部分危险接触的防护。当发生电源设备危险接触电位时，可以切断故障设备的电源，或用电位均衡的措施以避免接触到危险的电压，如在电源设备绝缘破坏时，经接地点产生短路电流或漏电电流时，使熔断器、自动断路器或漏电自动开关动作，切断设备的电源。

在低压交流系统中，电源设备外壳的保护接地则根据电力网接地方式不同，分为接零保护和接地保护两类。在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备外壳与零线连接，称为低压接零保护，简称接零。电力设备外壳不与零线连接，而与独立的接地装置连接，则称为接地保护。在直流系统中，直流工作接地线可作设备的保护接地。

2.保护人身和设备安全

为了避免因电气原因造成的事故，应当遵守有关接地的规范。当一个电气事故发生时，决定事故大小的因素是电流的强度、持续时间和路由。根据研究认为，流经人体的电流，当交流在15mA以下或直流在50mA以下时，对人身不发生危险，因为对大多数人来说，是可以不需别人帮助而自行摆脱带电体的。但是即使是这样大小的电流，如长时间地流经人体时依然会有生命危险。如超过50mA的交流电流过人的心脏0.1s时，则是特别危险的。根据多次的实验证明，100mA左右的电流流经人体时，毫无疑问是要使人致命的。

在低压配电系统中，由于电源设备绝缘损坏，使设备外壳带电，除发生人身触电事故外，还可能由于短路而发生火灾的危险性，故间接接触保护可采用自动切断电源的保护，包括采用漏电电流动作保护等措施。

为了避免人身触电的危险，其中最简单有效和可靠的措施便是采用接地保护，就是将电气设备在正常的情况下，不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。下面先从接触电压和跨步电压的概念入手，加以说明接地的保护措施。

（1）接触电压

在接地电流回路上，一人同时触及的两点间所呈现的电位差，称为接触电压。接触电压在越接近接地体处或碰地处时其值则越小，距离接地体或碰地处越远时则越大。在距接地体处或碰地处约20m以外的地方，接触电压最大，可达到电气设备的对地电压。

接触电压通常以水平方向0.8m和垂直方向1.8m计算。人触及绝缘损坏（外壳带电）的电气设备外壳时，所遭受到接触电压Vnp，等于电气设备对地电压Vd和脚所站立的地方的电位φ之差

Vnp=Vd－φ

（2）跨步电压

当电气设备碰壳或电力系统一相碰地时，则有电流向接地体或碰地处的四周流散出去，而在地面上呈现出不同的电位分布当人的两脚站在这种带有不同电位的地面上时，两脚间所呈现的电位差成为跨步电压。

在计算跨步电压时，一般取人的跨距为0.8m。跨步电压的大小，随着与接地体或碰地处间的距离而变化。当人的一脚踏在接地体上或碰地处时，跨步电压最大；当人的两脚站在离接地体或碰地处越远时，跨步电压越小；若距离接地体或碰地处20m以上时，则跨步电压接近于零。图中跨步电压为

Vp=φ2－φ1

式中φ1为人左脚所站处的电位；φ2为人右脚所占地的电位。

保护接地的作用如下：如未设保护接地时，人体触及绝缘损坏的电机外壳时，由于线路与大地间存在电容，或线路上某处绝缘不良，如果人体触及此绝缘损坏的电气设备外壳，则电流就经人体而成通路，这样就会遭受触电的危害。

当绝缘损坏外壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过。流过每一条通路的电流值将与其电阻的大小成反比，即

式中：为沿接地体流过的电流。IR为流经人体的电流。rR为人体的电阻。rd为接地体的接地电阻。

从上式中可以看出，接地体电阻越小，流经人体的电流也就越小。通常人体的电阻比接地体电阻大数百倍，所以流经人体的电流也就比流经接地体的电流小数百倍。当接地电阻极为微小时，流经人体的电流几乎等于零，也就是Id=。因而人体就能避免触电的危险。