地線(Earth wire),是用于將電線接入到地上的裝置的簡稱,又稱為架空避雷線,是一種參考電勢是零的,并用于接大地等的導線裝置,是在電系統或電子設備中,接大地、接外殼或接參考電位為零的導線。
地線的主要作用是保護安全。當電路故障或設備損壞時,外殼可能會帶電。地線通過金屬導體將這些帶電的外殼部分引導到大地,從而避免觸電事故的發生。地線是接地裝置的簡稱,分為工作接地和安全性接地。為防止人們使用家電及辦公設備時發生觸電事故而采取的保護接地,是一種安全性接地。具體類型包括防雷擊接地和防電磁輻射接地。地線具有低阻抗、大電流負載、導電性能好、耐腐蝕性強、安全可靠等特點。地線按照信號可以分為安全地線、模擬信號地線、數字信號地線、信號源地線、負載地線,按照功能可以分為供電地線與電路地線,按照其他分類有保護地線、屏蔽地線、保護接地線、N線、PEN線、靜電導線。
地線的核心原理是,利用電氣設備內部的金屬部件,通過良好的導電性將異常帶電的外殼部分導向地面。這種保護作用在家用電器、辦公電子設備等絕緣體損壞時尤為重要,用電規程規定保護接地電阻應≤4 Ω。而人體的電阻一般大于2000Ω,根據歐姆定律,絕緣損壞時通過人體的電流僅為總電流的1/500,進而起到保護作用,能有效防止觸電事故的發生。
定義
地線是指在電系統或電子設備中,接大地、接外殼或接參考電勢為零的導線。在一般電器上,地線接在外殼上,以防電器因內部絕緣破壞外殼帶電,而引起觸電事故。
地線是用于將電線接入到地上的裝置的簡稱,是一種參考電勢是零的,并用于接大地等的導線裝置。
地線接地的含義是為電路或系統提供一個參考的等電位面,如果接真正的大地,則這個參考點面就是大地電位;地線接地的另一個含義是為電流流回電源提供一條低阻抗的路徑。設計良好的地線網絡可明顯提高系統的電磁兼容性能。
等電位連接是將分開的裝置、諸導電物體用等電位連接導體和浪涌保護器連接起來以減小雷電流在他們之間的電壓。
分類
按信號
安全地線
接地起源于強電技術,它的本意是接大地,主要著眼于安全。
模擬信號地線
模擬信號地線是模擬信號的零電勢公共線,因為模擬信號有時較弱、易受干擾,所以對模擬信號地線的面積、走向、連接有較高的要求。
數字信號地線
數字信號地線是數字信號的零電平公共線。由于數字信號處于脈沖工作狀態,動態脈沖電流在接地上產生的壓降往往成為微弱模擬信號的干擾源,為了避免數字信號的干擾,應與模擬信號地線分別設置。
信號源地線
傳感器可看作是測量裝置的信號源,通常傳感器裝置設在生產設備現場,而測量裝置設在離現場一定距離的控制室內,從測量裝置的角度看,可以認為傳感器的地線就是信號源地線。它必須與測量裝置進行適當的連接才能提高整個檢測系統的抗干擾能力。
負載地線
負載電流一般都較前級信號電流大得多,負載地線上的電流有可能干擾前級微弱的信號,因此負載地線必須與其他地線分開,有時兩者在電氣上甚至是絕緣的,信號通過磁耦合或光電耦合器傳輸。
按功能
供電地線
從變壓器中心點接地后引出主干線,根據標準,每間隔20-30米重復接地,在電路中起安全保護作用。在漏電的情況下,用電者和地線形成了一個并聯電路,有了地線,由于地線的電阻比較小,電流會迅速流入大地,使用電者避免觸電。
電路地線
在電路設計時,主要是防止干擾與提高無線電的輻射效率。地線被廣泛作為電勢的參考點,為整個電路提供一個基準電位。此時,地線未必與真正的大地相連,而往往與輸入power cord的一根相連(通常是零線),其電位也與大地電位無關。
其他分類
保護地線
為安全緣故電氣設備的機殼、底盤都應接保護地線。通常墻上的電源插座或配電板上都有保護地線。保護地線的有三根線:相線、中線、保護地線。正常工作時電流從火線流經負載,然后由中線返回,保護地線中無電流流過。如果由于某種原因,例如絕緣擊穿或出現故障等,使火線與機殼連通,則保護地線將流過很大的故障電流,使火線上的保險絲熔斷,從而切斷電源。
屏蔽地線
屏蔽地線的主要原則是使屏蔽電流(包括靜電放電電流)按原設計的路徑流動,并盡可能避免或減小屏蔽電流產生的輻射影響和屏蔽電流形成的噪聲電壓的擾動。
保護接地線
保護接地線是保護接地線,通常用于保護人身安全的接地。在電氣設備安裝中,保護接地線需要連接到設備外殼上,并與建筑物的接地網絡相連。
N線
N線也是一種地線,經常用于配電系統中的中性點,通常可以連接到設備的中性點上,這種線路被稱為“TT系統”。
PEN線
PEN線是將保護接地線和N線結合在一起,可以同時作為保護接地線和中性線。需要注意的是,在電氣設備安裝時,PEN線需要與保護接地線分開連接,并且要連接到設備的專用線路上。
靜電導線
對于一些易于積累靜電的場所,需要使用靜電導線,將積累的靜電通過導線導出,保護人身安全和設備運行穩定。
作用
1、降低電壓:當電氣設備出現故障或絕緣損壞時,設備外殼可能帶電。通過將外殼與大地可靠連接,形成一個等電位作業保護區域,降低了人體與大地之間的電位差,從而有效防止觸電事故發生。
2、快速切斷電源:當接地良好時,一旦出現漏電現象,接地電流能夠迅速通過接地回路送到接地設施,引發瞬時短路。這樣能夠快速觸發過流保護裝置,瞬時切斷電源,防止事故擴大。
3、泄放靜電:接地線能夠有效泄放設備表面和線路上積聚的靜電,避免因靜電放電而產生的危險。同時也可以消除雷電感應導致的電壓脈沖。
原理
地線的原理是將電氣設備或電柜電箱等帶電設備金屬外殼導電部分,和大地連接形成等電位體。這樣即使電氣設備外殼因意外漏電,也會因為電流經過接電線流向大地,和大地電勢相同,所以人站在地面接觸電箱電柜和電氣設備外殼不會有電壓加在人體上。(當人體觸及到外殼已帶電的電氣設備時,由于接地體的接觸電阻遠小于人體電阻,絕大部分電流經接地體進入大地,只有很小部分流過人體,不致對人的生命造成危害。)
特點
1、低阻抗:地線主要是用來導電的,在電流通過的時候,要保證阻抗盡量小,以保證電流的正常流動。地線的電阻很低,能夠有效降低系統的阻抗,提供穩定的電源接地。
2、大電流負載:地線不僅要能夠導電,還要承受大電流負載。因此地線的截面積一般都比較大,以提高電流的負載能力。
3、導電性能好:地線一般采用銅材質制作,銅的導電性能較好,所以地線具有良好的導電性能。
4、耐腐蝕性強:地線經常暴露在室外環境中,易受到風吹雨淋、各種腐蝕物質的侵蝕,因此要求地線具有耐腐蝕性能強的特點,常見的地線金屬材質有鍍鋅、鋁鎂合金等,可有效防止腐蝕。
5、安全可靠:地線是電氣系統的一個重要組成部分,它的安全可靠性關系到整個電氣系統的安全性,因此對地線的設計、制造、安裝等方面都有嚴格的要求,確保地線能夠長期穩定的工作。
零線、火線的區別和特點
進戶線分為零線和火線,火線與大地間的電壓為220V。零線和火線之間的電壓是 220V,地線和火線之間的電壓也是 220V,但是地線不能當零線使用,因為兩者的作用不同。零線的主要作用是和火線構成回路,而地線的作用是保護電器,防止電器被雷擊毀。火線跟地線也不能直接連在一起,否則會造成電路短路,甚至造成人體觸電事故。
零線和火線的區別之一是電源的兩個端子其中的一個接了大地。零線是變壓器中性點接地所拉出來的線,地線是建筑物接地裝置所拉出來的線。正常情況下,零線的干線部分將通過較小的不平衡電流,且每一相零線所通過的電流和這一相火線所通過的電流是相等的;地線在正常情況下沒有任何電流通過,和地線相連接的電氣設備金屬外殼在正常運行時不帶電位。在顏色方面,火線通常使用黃、綠、紅三種顏色絕緣皮的導線;零線通常使用藍色絕緣皮的導線;地線通常使用黃綠雙色絕緣皮的導線。
實際使用相關
接地裝置是由接地體和接地線(包括地線網)組成。接地體也叫接地極,是指全部埋入土壤的金屬體,接地體的材料可采用銅管、角鋼、扁鋼、圓鋼等。接地線是指各接地體之間以及接地體與電氣設備之間的連接導線。
裝接的一般要求
接地裝置的安裝
接地裝置的連接
安裝方法
1.選擇適合的地線材質
在選擇地線的材質時,需要考慮到土壤的環境及使用條件。通常地線的材質有銅、銅包鋼、鋁等,根據實際情況選取最合適的材質進行安裝。
2.挖掘地槽
首先需要在需要安裝地線的區域進行地槽的挖掘工作,通常地槽的深度在60厘米左右,寬度要適當留有余地。
3.放置地線
把地線放置到地槽內,注意不要將地線彎曲或折疊。地線的長度應該與主體建筑和分支電路設備的距離相應的增長,各段地線之間應該用螺栓連接。
4.填充土壤
地線放置后需要將周圍的土壤填充到地槽內,尤其需要注意地線的凈空間,一般來說,在地槽的頂端距離地面至少應該保留10厘米的空間。
注意事項
1.地線的鋪設應該與電纜和電線分開進行,以免互相干擾。
2.安裝地線的深度應該滿足《電氣設備安裝工程施工及驗收規范》的要求,通常情況下應該不低于60厘米。
3.地線應該與建筑本體牢固連接,以保證地線的電氣性能。
4.在安裝地線的過程中,應該及時銷毀遇到的障礙物,如石頭、木板等。
5.地線的連接應該牢固可靠,接觸面積不小于10平方毫米。
應用
電器類
在設計電源插頭時,為考慮到使用者的安全,有意識地將接地腳設計得比導電腳長幾個毫米。這是因為在插入三腳插頭時,接地腳先接觸插座內的接地線,這樣可先形成接地保護,后接通電源。反之,在拔出三腳插頭時,導電腳先與電源插座內的導電端分開,接地腳后斷開。如果家用電器的金屬外殼由于絕緣體損壞等原因而帶電,這時接地腳就會形成接地短路電流,使家用電器的金屬外殼接地而對地放電,從而使人不被觸電,起到安全保護的作用。
電力領域
在電力傳輸和變壓器附近等地方,地線被廣泛應用于電氣系統的接地保護。
通訊行業
在通訊行業中,地線作為天線接地系統的一個重要組成部分,用于保護通訊設備免受靜電、雷電等自然因素的影響。
建筑領域
在建筑領域,地線也被廣泛應用于建筑物的接地和防雷保護等方面,為建筑物提供穩定的電源接地保護。
地鐵架空地線雷電防護作用研究
文獻采用電氣幾何模型法研究得出架空地線安裝位置與雷擊閃絡次數、避雷器放電電流的關系,提出了架空地線防雷接地解決措施,最后提出工程應用建議并得出了以下結論:地鐵架空地線可降低接觸網雷擊閃絡次數,且導線高度越高時效果越明顯,地鐵工程中利用架空地線進行雷電防護是有益的;架空地線安裝在導線上方和安裝在支柱頂部時接觸網總閃絡次數差別不大,工程中推薦采用安裝在支柱頂部方案;架空地線對保護懸式絕緣子用帶串聯間隙金屬氧化物避雷器的動作沖擊電流具有分流作用。
參考資料 >
【電力科普】地線怎么接才是對的,專業的老師傅告訴你.微信公眾平臺.2024-05-17
三相電的零線與地線. 三相電的零線與地線.2024-06-24
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