第1章　机电设备接地基本知识

1.1　接地的由来

所谓接地就是在机电设备和大地之间实现确定的电气连接。这看起来似乎是一项简单的技术，实际中却是一件非常不容易的工作。

接地技术在英式英语中称为Earthing，美式英语中称为Grounding。接地的由来要从避雷针谈起。

1.1.1　接地的原创

1754年富兰克林设计了避雷针，用避雷针为设备和设施防雷电灾害，得到了确实的效果而为世人认可，并在全世界得到推广。

富兰克林最初发明的避雷针，如图1-1所示。即把铁棒连接并立在建筑物上，其下端埋入地下，恰好相当于现在的所谓接地电极。由于避雷针是把雷电的能量完全释放入大地的设备，它的足部与大地确保被短接是必要的，这样就产生了接地技术。

接地技术的发明，一直以来都认为是富兰克林在进行雷电试验时，在大地上安装了接线端子，即实施了人类的第一次所谓的接地技术。其实，接地和“引雷入地”技术发明的真正鼻祖，应追溯到300年前，来华传教士、葡萄牙人安文斯（1609—1677）在《中国的十二大奇迹》一书中，对中国建筑的特点和渊源的述说。他在书中介绍，屋顶脊吻龙上的金属条一端插入地里，这样，当闪电落在屋顶或皇宫时，闪电就被龙舌引向金属条通路，并且直奔地下消散，因而不致伤害人。

他的记述比起富兰克林要早一个世纪。由此可见，接地技术真正的发明者应该是在中国。

1.1.2　接地的拓展

1835年，莫尔斯对有线电信采取了接地技术，将用于有线电信架起来的两根往复电线除去一根，即只将一根发出信号的电线架起来，而利用大地返回信号，这叫做大地回路（earthreturn），如图1-2所示。在实现大地回路时，发信点及受信点必须接地，这种接地是把大地认为是电路的一部分，也称为设备功能的接地。

1.1.3　接地的发展

1876年，贝尔研究成功了电话，电话用的架空线网广泛地在大地上覆盖起来。这些线路更容易受到雷的直接或间接的攻击，造成雷电冲击电压的陡波前冲击波在线路上疾走，甚至雷电冲击电压到达住宅内的电话机，带来灾害。

为此在电话网采用避雷器，如图1-3所示，也就是现在的电话保安器。用两个避雷器与保险丝接在一起再接入线路并接地，电话线就不需要采用大地回路了。

避雷器与避雷针同样都是为了把雷电能量释放入大地的设备，所以一定要把避雷器的一端接地。由此可见，电话的接地，比起后发达起来的电力用的接地技术历史更早。

1.1.4　接地的突破

1889年，日本出现了交流配电技术，在大阪以1kV电压开始。初始时期，电力系统的变压器二次侧是不接地的，是以非接地方式供电的，即在配电用变压器的二次侧以下，电路任何地方都不与大地连接的一种方式。

在这种非接地方式中，如果变压器的一、二次侧间的绝缘破坏，一次侧的高电压就会侵入二次侧，把二次侧电路的电位提升得异常高，造成危险。这种现象称为高低压混触事故，如图1-4所示。这种混触事故不只产生触电事故，也发生火灾事故，所以，作为对策，把变压器二次侧的电路进行接地，把非接地方式转换为接地方式，如图1-5所示，就能防止二次侧电路的电位异常上升。因此，低压配电系统都采用接地方式。

配电用变压器二次侧电路接地，也称为第二种接地方式。另外，也有依然采用非接地方式的电力系统，如医院的集中治疗室（ICU）的配线和游泳池有些设备的配线。

在电力系统中，将机电设备的某些部位、电力系统的某点与大地用导体做良好的电气连接，叫做接地。通常，“接地”术语中的“地”就是指大地。接地可看作是建造一个导体系统，使电子按照指定路径流入大地，沿这条路径传输的电子可以是静电、漏电流、雷电、浪涌或故障电流。

接地是人类最早使用的电气安全措施。直至今天，接地仍然是应用最广泛的电气安全措施之一，对防雷电至关重要，对机电设备的正常使用和保护更是不可缺少的，也是确保电力系统运行人员及其设备工作人员人身安全的措施。