浅析交流电气设备金属外壳接地的必要性

2020-12-08 17:37朱亮亮
世界有色金属 2020年1期
关键词:极板漏电电气设备

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。

猜你喜欢
极板漏电电气设备
基于附加直流的选择性低压漏电保护实现方法
铅酸蓄电池极板高温固化工艺的研究
建筑电气施工中的漏电保护技术探讨
PLC技术在电气设备自动化控制中的应用研究
隧道电气设备养护维修和管理探讨
扇区水泥胶结测井仪DTMX 和DTMN 响应异常典型案例分析
横向双极电除尘器内气流分布
电气设备检查与维修方法探析
锅漏电
行李厢灯漏电故障排除