不该接地时不能接地
王常余
有不少人认为：“接地总比不接地好，”持有这个观点是错误的，有时甚至是危险的，尤其是从事电工作的人，持有这个观点更危险。千万注意：不能盲目接地。
1．教课书中说：“接地是防止人身受到电击”，说明接地是为了安全，现在又说“接地总比不接地好，”这个观点是错误的，有时甚至是危险的，那末接地究竟安全不安全？
在不同的情况下，对不同的对象，有的接地安全，有的不接地安全。换句话说，该接地的没有接地是不安全的，不该接地的接了地也是不安全。
什么情况下应该接地？什么情况下不应该接地？什么对象应该接地？什么对象不应该接地？这是接地技术中首先必须搞清的内容。本书不采取用表格形式来表达，而是对现场经常碰到的对象，加以分析，目的是力图讲清道理。
隔离变压器次级不能接地
有一位电气工程师，在他的一篇文章中，有这样一段话：“桥式行车驾驶室内的220V电源，可把来自滑接线的380V电源，用隔离变压器转换成220V电源，但是隔离变压器的次级必须接地。”
这段话的最后一句，“隔离变压器的次级必须接地”引来了许多读者的猛烈批评：隔离变压器的次级不准接地！
隔离变压器有两个作用：变压和隔离。
变压的作用，通常把高电压变换成一个或几个低电压；隔离则是一个电源分隔成两个系统——初级和次级。
为什么隔离变压器的次级不准接地？因为隔离的目的是把中性点接地的电源系统转换成与地隔离的不接地电源系统。如果把隔离变压器的次级接了地，次级与地就不绝缘了，通过地，初级和次级由两个电源系统，又转变成一个都有与地有联系的电源系统。
电源与地绝缘有什么好处？安全。
读者看到这里必然会提出：隔离变压器的次级为与地绝缘为什么安全？
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图1—1隔离变压器
图1—1所示的隔离变压器，其中图1—1a的次级（220V）对地绝缘很好，因此人即使站在潮湿的地上，用手触及任何一根带电端都不会发生触电事故，因为电流无法通过人体。
图1—1b，次级接了地，人手触及接地端不会发生电击，但是人手若触及次级的不接地端，次级电流就会通过人体和大地构成回路，人就会受到电击，因此隔离变压器的次级不能接地。当然人如果穿了绝缘电工鞋，人的身体其他部位未触及其它与地相通的物体，那末也不会发生电击。
有一个电梯工程，其电梯井道的底坑设置了维修用的电源插座，由于电梯底坑操作空间很小，桥厢和电梯导轨又是接地的，为了确保操作人员的用电安全，因此插座电源采用220V/220V的隔离变压器供电。
隔离变压器次级输出只有两根线，施工员采用220V三眼带接地孔的插座，他认为加一根接地线更安全，达到双重安全的目的。
施工员的做法是否对？错！插座不能加接地线！只能设置220V两眼插座。
隔离变压器的次级要求对地绝缘，如果采用三眼带接地孔的插座，插座内一旦发生隔离变压器次级输出线与接地线短路（通常是线头裸露部分过长或导线绝缘受损时发生），隔离变压器就失去了安全作用。
接于隔离变压器次级的电气设备外壳虽然不要求对地绝缘，但电气设备的外壳不能接PE线。因为PE线上可能传导来别处的故障电压而导致电击事故。
使用隔离变压器的电气设备，如果是手持电动工具，其外壳应该采用绝缘材料制成。
如果电气设备是外壳是金属的，并且有一根接地保护线与外壳相连，能不能使用隔离变压器的电源？能。但使用此电气设备时，电气设备的接地保护线让它悬空，不要与电源系统的接地线相接就可以了。
图1—2隔离变压器次级不准设置220V三眼插座
还须提醒：隔离变压器的次级不能接地，但隔离变压器的金属外壳和铁芯必须接地，因为隔离变压器的金属外壳和铁芯存在有和初级电源短路的可能，一旦发生短路，金属外壳就带电，因此金属外壳要接地。
为了确保用电安全，隔离变压器初级采用的断路器应采用带有漏电保护功能的断路器——俗称漏电开关。
隔离变压器次级采用的断路器，不必带漏电保护功能，因为次级不接地，漏电开关不会动作。
漏电开关的电源端必须接地，因此漏电开关通常用于TT和TN接地系统，若用于IT不接地系统，只有在系统第二次接地故障时才动作。
上了年纪曾经安装和修理过电子管收音机的人都有一个体会，在收音机上触过电，但为什么没有发生生命危险？因为电子管收音机采用了隔离变压器，它把220V电源转换两组250V电源、两组6.3V电源，其示意图如图1—3所示。
有人又要问，电子管收音机的金属底板不是接地的吗？隔离变压器次级的中性点又和收音机的金属底板相连，电子管收音机的隔离变压器次级不是接地了吗？
图1—3电子管收音机的电源变压器
前面已指出隔离变压器的金属外壳和铁芯要接地，现在讨论电子管收音机的隔离变压器时，变压器的外壳和铁芯——又称矽钢片，和收音机的底板是连在一起的，那末隔离变压器的次级不是接地了吗？
图1—3中底板的接地，实际上并没有和大地接通，它是假接地，称为工作接地，它是使收音机的变频、高放、中放、低放、功放等相互建立信号联系。为了和变电所的工作接地有区别，它采用的符号也不同，变电所工作接地符号为“”，收音机工作接地的符号为“”。
接地有二种：1）接大地，以大地电位为参考电位；2）接代替大地的导体，以该导体的电位为参考电位。电子管收音机内的接地属于后者。
交流收音机为减少调幅交流噪声，在电源线和金属底板之间往往接一个0.06μf的电容，它会使底板带电，因此不懂收音机修理技术的人，不能打开收音机外壳，修理收音机的人，桌下要铺一块橡皮垫，打开收音机外壳后，要先用电笔测试一下底板是否带电等等。
深受欢迎的电子琴，其电源也是采用隔离变压器提供12V电压，电源变压器的外壳为全塑绝缘外壳，因此是安全的，但应该采用电子琴厂商同时提供的电源变压器，以确保电源变压器的产品质量。
2．防电墙淋浴器的水龙头不能接地
从事建筑的人，绝大多数工程要住在工地的临时宿舍里，下班后洗个澡，不管春夏秋冬都是需要的，对长期大型宿舍区由煤锅炉提供蒸汽加热洗澡水，对人数不多的宿舍区，则装个电加热淋浴器十方方便。
使用电器产品，首先要考虑如何防止触电事故的发生，为此可以采用具有防电墙功能的电加热沐浴器。
防电墙是个新名词，这里先介绍防电墙的原理，它好比一个能限止漏电电流不超过足以使人触电死亡的墙，限止和阻止有质的区别，限止表示漏电电流仍能通过此墙，但电流大大减小，并且不超过设计值；阻止则有漏电电流不能通过的含义。
洗澡水能通过防电墙，它设置在热水器和人体之间，此墙实际上就是由洗澡热水组成的一个水电阻，它对漏电电流起一个限流作用，当漏电电流通过此水电阻时，绝大部分电压降在此水电阻上，使人体受到的电压小于12V，流过人体的电流不超过10mA，达到安全用热水的目的。
使用电加热热水器时，漏电有两种可能：一是电加热热水器本身造成的漏电，另一种是环境漏电引发的水带电，防电墙能阻挡这两种漏电。
采用内径为Φ15的塑料绝缘水管（例如PPR管），水管长度只要大于300mm，可获得大于22kΩ的水电阻，就可有效限止故障电压的蔓延。（详见《电世界》2006年第2期《用300mm塑料水管防故障电压沿金属水管蔓延》）
电加热淋浴器的冷热水混合器有两根水管接入，一根是热水管，一根是冷水管，冷水管和室内的自来水管相连接，当室内自来水管采用镀锌管时，为防止故障电压从镀锌管窜入混合器，混合器至冷水自来水管之间的连接管，也应该用塑料管，且长度不少于300mm。
采用塑料管作为阻止漏电电流蔓延后，塑料管后面的金属水龙头也不会发生触电事故，但金属水龙头不准接地，以免故障电压由接地线引入。
本节在讨论中，用了“限止”和“阻止”两个词汇，这两个词汇是有区别的。论述“水电阻”时用“限止”词汇，论述“故障电压蔓延”时用“阻止”词汇。
论述中水电阻的电阻设为22kΩ，此电阻值达不到绝缘程度，电气上一般要达到500kΩ（0.5MΩ），才能称为电气绝缘，因此漏电电流仍能通过“水电阻”，但通过的漏电电流很微弱，不超过10mA，对人不会产生伤害，流过人体的电流超过30mA，才会对人体产生电击危险。
论述塑料管对故障电压蔓延的作用时，用“阻止”词汇，因为塑料管起的是绝缘作用。
接在防电墙后面的金属水龙头为什么不能接地？这是为了防止环境产生的故障电压蔓延到水龙头上。
如果浴室采取局部等电位联结，那末接在防电墙后面的金属水龙头要不要用导线和局部等电位箱联结？也不必联结，因为它只与塑料水管（水电阻）连接，与地是不通的。
3．电源变压器的中性点不一定直接接地
工程中的电源变压器的中性点大多数是直接接地的，但并不是所有电源变压器都应该接地，对采取IT接地体制的系统，电源变压器的中性点不准直接接地。
TT接地系统和TN接地系统要求系统必须有一点直接接地，但没有规定是哪一点，此点并不一定是中性点，更没有规定是电源变压器的中性点，此点也可以相线。至今仍有不少质量检查人员，在检查变压器安装时，认为变压器的中性点在TT和TN系统中必须直接接地，这是错误的。通常TT和TN系统的直接接地点是N线上的一点，此点可以是与N线相连的变压器低压侧的“O”端子，也可以是变电所低压柜内的N排上的一点。因此质量检查时若发现变压器的中性点端子未作为直接接地点，就认为安装错误，会产生误判。此时应当用万用表R×1欧姆档测量N排与接地引上线之间的电阻，若读数接近于短路，表示N排直接接地，符合系统的接地要求。
如果在低压柜内装有零序互感器，则变压器的中性点不准直接接地，只能在柜中接于零序互感器之后。
有必要对上面的规定作较详细的说明。
按照IEC（国际电工委员会）规定，低压系统接地制式按配电系统和电气设备不同的接地组合，分为三类：TN、TT和IT，如图3—1所示。
这三种接地制式的第一个字母表示电源接地点对地的关系，“T”表示电源接地点直接接地；“I”表示电源不接地或通过阻抗与大地相连。
电源接地点并不完全等于变压器的中性点，它可以是变压器低压侧的“0”端头——中性点，也可以是变电所低压柜内的N排，如果变压器二次侧为三角形接线或未引出中性点，可将二次侧的一相接地，但该接地线不能用作为PEN线。
第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系，“T”表示独立于电源接地点的直接接地，“N”表示直接与电源系统的接地点或该点引出的导体相连接。
图3—1接地制式
电气安装中两个错误观点要纠正,这两个错误观点是：1。变压器低压侧中性点必须接地；2。低压柜内N排接了地，变压器中性点仍要接地。
电气设计师在所用电配电柜概略图（变电所系统图）中，表明了变压器中性点是否直接接地，图3—2a表示变压器外壳直接接地，变压器低压侧的“0”端头不直接接地，而是通过低压柜内的N排接地。
图3—2b表示变压器的外壳和变压器低压侧的“0”端头直接接地。
安装变压器时，如果不仔细看清变压器低压侧中性点是否需要直接接地，对图3—1a所示的变压器低压侧的中性点——“0”端头直接接地，那是错误的。
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图3—2变压器与地关系
产生第一错误的根源，是把电源中性点理解为变压器的中性点。
变压器的中性点和电源系统的接地点有什么区别？
TT系统或TN系统的电源接地点通过接地装置直接和大地连接，工程中电源系统的接地点通常是配电系统的中性点。
在电气安装中，不少施工人员把配电系统的中性点理解为变压器低压侧的“0”端子，这是错误的，虽然工程中常常把变压器低压侧“0”端子直接接地，但变压器的“0”端子不能代表电源系统的所有中性点。
电源低压侧中性线上的任何一点都是中性点，都可作为电源系统的直接接地点，不要把接地点称为“变压器中性点的接地点”，而应称为“配电系统接地点”，两者是有区别的。前者范围窄，只有一个点，后者范围宽，是一条线（N线）。
有一部分质量人员把配电系统的中性点，狭窄地理解为变压器的中性点，于是产生了错误，例如看到变压器的“0”端子未接地，就认为不是TT或TN系统，他的理由只有IT系统的变压器中性点不直接接地，其错误是把变压器的中性点等同于配电系统的中性点，检查配电系统是否直接接地，不是观察变压器的中性点是否直接接地，而是测量配电系统的中性线是否直接接地。如果在停电的情况下用万用表欧姆档测量中性线的接地线之间呈短路状态，则表明此中性线至少己有一点直接接地了。
第二个错误：低压柜内N排接了地，变压器中性点仍要接地的产生原因是由第一错误导致的。
在低压柜内设置了零序互感器，并对N排直接接地后，又把变压器中性点直接接地，这是不允许的。
这一错误在工程中仍旧存在，部分监理工程师在检查变电所接地安装质量时，他并不研究分析电气设计图，只检查变压器的中性点的地线截面是否符合要求？接地电阻是否小于4欧姆或者1欧姆。
某化工工程的变电所，施工班长根据电气设计图，施工时对变压器的中性点末接地，当监理工程师来检查安装质量时，发现变压器中性点末接地，就问施工班长：“此工程采取什么接地制式？”班长回答：“是采取TN—S制式。”“TN—S制式的变压器中性点要接地，你怎么没有接地？”“我马上整改。”“你态度好，我不开整改单了。”
工程质量检查完后，监理回到变电所，看到变压器的中性点已接地，回到监理办公室向总监汇报此事。
总监是电气高工，他一边听汇报，一边翻图纸，“不对，变压器中性点不能接地。”
“为什么？”
“因为在低压柜内设置了零序互感器，如图3—3所示，图中装在PEN线上的零序互感器有二个作用：如果流过零序互感器的三相不平衡电流（包括三次谐波叠加电流）超过设定值，受零序互感器控制的总开关就跳闸，切断负载电源；电气设备和线路发生漏电或接地故障时，漏电或接地故障电流由PE线或工作接地通过零序互感器回到电源变压器，此电流超过设定值，也会使受零序互感器控制的总开关跳闸而切断负载电源。
当漏电电流或N线的电流超过一定值（例如1000A）时，零序互感器就动作，切断电源。如果变压器的中性点接地，就会有一部分漏电电流不通过零序互感器，而直接从变压器中性点的接地极回到电源，这是不允许的，只能在低压柜内，在零序互感器之后对中性线进行直接接地，因此此工程的变压器中性点不能直接接地。
TT系统和TN系统中，变压器的中性点未规定要直接接地，电源系统的直接接地点可设在低压柜内，也可设在变压器的中性点，但当低压柜内设置了用于漏电保护的零序互感器后，变压器的中性点不准接地。”
不管是干式变压器还是油浸变压器，变压器室和低配柜室是分开的。即使是箱式变电站，变压器和低配柜也是分隔开的。
零序互感器如果安装在变压器旁边，变压器中性点可作为直接接地点，零序互感器的输出线应用保护管敷设至低配柜内，工程中这种配置方法用得较少，因为零序互感器在变压器旁固定不方便、控制线路长，检查维修不方便。
图3-3变压器中性点可作为直接接地点
零序互感器如果安装在变压器旁边，对图3-3的电力系统的直接接地点可选变压器低压侧的“O”端子，也可在低压柜内对N排进行直接接地，变压器的“O”端子和低压柜中N排，也允许同时进行直接接地。
特别说明:1.本文是五年前写,存在如下需更正之处:
1.”工作接地”应改为”系统接地”
2,系统接地应设在低压柜的进线柜中,
3.变压器中性点至低压柜的进线柜的连接线应绝缘.
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