第1章　機電設備接地基本知識

1.1　接地的由來

所謂接地就是在機電設備和大地之間實現確定的電氣連接。這看起來似乎是一項簡單的技術，實際中卻是一件非常不容易的工作。

接地技術在英式英語中稱為Earthing，美式英語中稱為Grounding。接地的由來要從避雷針談起。

1.1.1　接地的原創

1754年富蘭克林設計了避雷針，用避雷針為設備和設施防雷電災害，得到了確實的效果而為世人認可，并在全世界得到推廣。

富蘭克林最初發明的避雷針，如圖1-1所示。即把鐵棒連接并立在建筑物上，其下端埋入地下，恰好相當于現在的所謂接地電極。由于避雷針是把雷電的能量完全釋放入大地的設備，它的足部與大地確保被短接是必要的，這樣就產生了接地技術。

接地技術的發明，一直以來都認為是富蘭克林在進行雷電試驗時，在大地上安裝了接線端子，即實施了人類的第一次所謂的接地技術。其實，接地和“引雷入地”技術發明的真正鼻祖，應追溯到300年前，來華傳教士、葡萄牙人安文斯（1609—1677）在《中國的十二大奇跡》一書中，對中國建筑的特點和淵源的述說。他在書中介紹，屋頂脊吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當閃電落在屋頂或皇宮時，閃電就被龍舌引向金屬條通路，并且直奔地下消散，因而不致傷害人。

他的記述比起富蘭克林要早一個世紀。由此可見，接地技術真正的發明者應該是在中國。

1.1.2　接地的拓展

1835年，莫爾斯對有線電信采取了接地技術，將用于有線電信架起來的兩根往復電線除去一根，即只將一根發出信號的電線架起來，而利用大地返回信號，這叫做大地回路（earthreturn），如圖1-2所示。在實現大地回路時，發信點及受信點必須接地，這種接地是把大地認為是電路的一部分，也稱為設備功能的接地。

1.1.3　接地的發展

1876年，貝爾研究成功了電話，電話用的架空線網廣泛地在大地上覆蓋起來。這些線路更容易受到雷的直接或間接的攻擊，造成雷電沖擊電壓的陡波前沖擊波在線路上疾走，甚至雷電沖擊電壓到達住宅內的電話機，帶來災害。

為此在電話網采用避雷器，如圖1-3所示，也就是現在的電話保安器。用兩個避雷器與保險絲接在一起再接入線路并接地，電話線就不需要采用大地回路了。

避雷器與避雷針同樣都是為了把雷電能量釋放入大地的設備，所以一定要把避雷器的一端接地。由此可見，電話的接地，比起后發達起來的電力用的接地技術歷史更早。

1.1.4　接地的突破

1889年，日本出現了交流配電技術，在大阪以1kV電壓開始。初始時期，電力系統的變壓器二次側是不接地的，是以非接地方式供電的，即在配電用變壓器的二次側以下，電路任何地方都不與大地連接的一種方式。

在這種非接地方式中，如果變壓器的一、二次側間的絕緣破壞，一次側的高電壓就會侵入二次側，把二次側電路的電位提升得異常高，造成危險。這種現象稱為高低壓混觸事故，如圖1-4所示。這種混觸事故不只產生觸電事故，也發生火災事故，所以，作為對策，把變壓器二次側的電路進行接地，把非接地方式轉換為接地方式，如圖1-5所示，就能防止二次側電路的電位異常上升。因此，低壓配電系統都采用接地方式。

配電用變壓器二次側電路接地，也稱為第二種接地方式。另外，也有依然采用非接地方式的電力系統，如醫院的集中治療室（ICU）的配線和游泳池有些設備的配線。

在電力系統中，將機電設備的某些部位、電力系統的某點與大地用導體做良好的電氣連接，叫做接地。通常，“接地”術語中的“地”就是指大地。接地可看作是建造一個導體系統，使電子按照指定路徑流入大地，沿這條路徑傳輸的電子可以是靜電、漏電流、雷電、浪涌或故障電流。

接地是人類最早使用的電氣安全措施。直至今天，接地仍然是應用最廣泛的電氣安全措施之一，對防雷電至關重要，對機電設備的正常使用和保護更是不可缺少的，也是確保電力系統運行人員及其設備工作人員人身安全的措施。