浅析交流电气设备金属外壳接地的必要性

朱亮亮

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

近两年，我国频频发生触电、漏电等安全事故，在电力单位检查的过程中，经常会发现各类违章行为，这些行为都会严重影响电气设备的使用安全。在电气设备使用的过程中，最常见的问题就是金属外壳接地设置不当，甚至不设置接地。许多管理人员认为金属外壳和电源之间绝缘性良好，所以对接地工作不重视。这种观念使错误的，设置金属外壳接地十分重要，与电气设备的使用安全有直接关系。

1 交流电气设备金属外壳接地的理论基础

通常，大型电气设备的功率也比较高，内部交流电流可以在金属外壳上进行电磁场耦合，进而产生感应电动势，导致外壳带电。简单的说，这种情况下金属外壳相当于另一个电源。

电容与交流电源相接时，基板上的瞬时电压会不断变化，电压升高的过程中，电容器就会有电力充入，极板上逐渐聚集许多电荷，最后在回路里形成充电电流；在电压降低的过程中，电容器则会有电力放出，极板上的电荷会不断退出，进而形成回路里的放电电流。电源在两极板上施加的电压大小和正负都会不断变化，放电和充电也会交替进行，这个过程，好似交流电“流过”电容[1]。

由于内部电气设备与电源相连，在工作的过程中会和它的金属外壳形成类似于电容器的现象，此时内部电气设备为一极板，金属外壳为另一极板。交变电流从电源中发出，然后可以通过这个“电容器”。在直接用手触摸金属外壳时，电流会以人体为媒介导入大地，也就是出现漏电的情况，但这种情况对人体的危害较小。不过，为了防止特殊情况，确保用电安全，做好金属外壳接地还是必不可少的。

2 交流电气设备金属外壳接地的目的

（1）放电击和雷击。在电气设备使用的过程中，如果出现绝缘故障，则原本是导体的金属外壳会转变为带电体，有可能会产生具有危害性的电位，严重时会导致人类或动物触电。为了避免危险电位的产生，做好金属外壳接地处理十分重要。不仅如此，金属外壳普遍裸露在外部，一些外壳或构件与地面的距离较大，在打雷的时候可能会遭到雷击，进而出现设备故障等问题，所以为了避免雷击影响，也要做好金属外壳接地。

（2）防火防爆。如果电气设备绝缘出现故障，金属外壳会从无电状态变为带电状态，不仅会导致电击事故。还可能出现火花、电弧、高温等情况，如果与易燃物接触，可能会造成火灾、爆炸等大规模事故。所以，一定要做好金属外壳接地，这样才能有效防止火灾和爆炸等危险隐患。在非电气性金属管道使用的过程中，做好接地处理也十分重要，例如燃气管道。在管道应用的过程中，如果没有做好接地处理，可能导致杂乱分散的感应电荷聚集在管道表面，进而出现火花，引发火灾、爆炸等事故[2]。不仅如此，金属外壳接地还可以避免异物触碰管道造成的表面电位上升。

（3）防干扰。现如今，电子设备的种类在不断增多，精度也随之上升。在高精度电子设备使用的过程中，为了避免电磁场干扰，就必须做好金属外壳接地。不仅如此，有些设备和部件有很强的电磁辐射能力，会对周围的人员造成伤害，也会干扰其他设备的正常使用，需要用金属板或栅网罩遮住，这样才能屏蔽磁场的干扰。为了确保安全，做好这些设施的金属外壳接地也十分重要。

3 交流电气设备金属外壳接地的方法及其必要性

金属外壳接地是一种电气设备的保护系统。在设备出现故障的时候，设备的金属部分可能会产生危险电压，此时保护接地可以利用接地线、接地体将金属外壳和大地连接在一起，避免漏电、触电等情况。

金属外壳接地时需要用一根较粗的导线（最好是铜线，铝线容易被腐蚀或碰断，一般不能用作地线），把它的一头接在电器外壳上，另一头接在埋入地下一定深度，并有一定长度的角钢上，通常这根连接线也叫地线。金属外壳的电气如果漏电，漏电流将通过接地线和埋入地下的金属接地体将漏电引入地下，使金属外壳的电位于零电位，从而保护使用者的人身安全。

电气设备的金属外壳接地，不是随便处理就行的，它是将接地体或称接地装置，按一定要求埋入地中。接地装置包括接地极与接地线两部分。其安装要求和方法是：接地极一般多用钢管、钢筋、角铁之类金属制成；接地线为接地极与电气设备外壳的连接线。①接地极：如用钢管，其直径一般为20mm～50mm；钢筋的直径为10mm～12mm；角铁为20mm×20mm×3mm或者50mm×50mm×5mm规格。长度约2.5m～3m。垂直埋入地下。②接地线：裸铜线、铝线、钢线都可作为接地线，铝线易断最好不用。铜线截面积不应小于4mm2，铝线截面积不小于6mm2。接地线与接地极最好采用焊接方法连接。与设备相接时需用螺栓拧紧固牢。

为了使接地装置发挥作用，关键是接地电阻要小，一般要求保证接地电阻不大于10Ω。有时受到土壤地下水位等因数的影响，往往接地电阻太大保证不了要求的数值。因此可适当增加接地极根数（接地极间距离不小于2.5m），亦可在土壤中埋入黏土，适当加食盐和木炭等混合物。该做法的主要原理就是，利用低电阻接地控制故障电压，使其在安全范围之中[3]。需要注意的是，漏电状态并不会因为采取了接地设施而消失，这只是一种保护措施，并不是维修措施。

电流通过人体会对机体组织产生刺激，造成机体出现针刺感、打击感、痉挛、疼痛、心律不齐、昏迷等情况，严重时会直接破坏人类的心脏、神经系统等重要器官，进而危害人类的生命。通常，电流对人体造成的伤害是否严重与电流大小、种类、持续时间等因素有一定的关系。如果电流直接流过心脏，即使只是10mA的微小电流，也可能会引发心室颤动的情况。所以医学上，会利用电击进行心肺复苏。如果电流长时间通过人体，则很容易造成心室颤动，对人体的危害也就不言而喻。如果电流较多、路线较短且直接经过心脏，那么会对人类的生命产生很大的威胁，其中最危险的情况就是电流通过左手直接流到胸口。

由于电气设备金属外壳在电磁感应的作用下会出现感应电动势，如果用手触碰，则会产生麻痹的感觉，利用电笔进行测试则会出现氖管发光的现象。如果这种情况下触电产生的电流从心脏位置流过，也会严重威胁我们的生命，更不用说由于漏电产生的更强漏电电流了。可见，做好电气设备金属外壳接地非常的重要。

4 结语

综上所述，在电气设备安装和使用的过程中，为了确保安全，必须要做好金属外壳接地。如果没有做好金属外壳接地，可能会导致各类危险事故的发生，包括触电、火灾、爆炸等等。所以，电力单位应该加强监察和管理，严格检查电气设备的金属外壳是否接地，杜绝各类违规行为，前面确保电气设备的使用安全。