家用電器接地系統(tǒng)分析

鄭杰昌 王超

（中國家用電器研究院 北京 100053）

接地系統(tǒng)通常分為以下幾類：工作接地、系統(tǒng)接地、防雷接地、保護接地等。大多數(shù)家用電器的安全都依賴于保護接地。

那么家用電器的保護接地工作原理是什么？是否如傳統(tǒng)觀點所認為的那樣，故障電流會通過接地線流入大地而進行保護呢？針對這個問題，下文從三個方面來分析家用電器接地系統(tǒng)。

1 供電系統(tǒng)的接地

供電系統(tǒng)的接地型式分為：TN-系統(tǒng)（包括TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)）、IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)（如圖1-5）。

其中，第一個字母表示供電系統(tǒng)與大地的連接：

T：供電系統(tǒng)直接與大地連接。

I：供電系統(tǒng)與大地隔離，或者與大地之間有一個大的阻抗。

第二個字母表示設(shè)備的易觸及金屬外殼與大地的關(guān)系：

T：易觸及金屬外殼直接與大地連接。

N：易觸及金屬外殼直接與供電系統(tǒng)的接地連接。

后續(xù)字母表示接地線與N線關(guān)系：

S：接地線與N線分離。

C：接地與N線一體。

國內(nèi)家庭供電系統(tǒng)一般采用TN系統(tǒng)。TN系統(tǒng)保護接地的實質(zhì)是提高動作電流，將漏電流變成單相短路電流。因此TN系統(tǒng)的線路中必須要有保護裝置，否則過高的短路電流會損害設(shè)備。所以大部分家用電器保護接地的工作原理是發(fā)生短路故障時，通過外部線路中保護裝置動作的方式來達到保護目的。

傳統(tǒng)觀點認為家用電器的保護接地是通過把短路電流引入大地而起到保護作用，事實卻并非如此。只有在特殊情況下，比如IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)中，保護接地的工作原理才是如此。但這兩種系統(tǒng)由于成本比較高，較少在家庭中使用。

為什么會產(chǎn)生這種誤解呢？因為國內(nèi)習慣上把器具直接連接大地叫做保護接地（也即上文提到的IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)），把器具通過接地線連接供電系統(tǒng)的中性線接地叫做保護接零（也即上文提到的TN系統(tǒng)）。而在IEC標準體系下，卻都叫保護接地，是按照TN-系統(tǒng)（包括TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)）、IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)進行區(qū)分的。

2 家庭供電線路

一般裝有斷路器或保險絲等保護裝置。一旦家用電器發(fā)生絕緣失效，保護接地為短路電流提供一條旁路，觸發(fā)家庭供電線路中的保護裝置動作來斷開電源。

家庭供電線路一定要提供良好的接地連續(xù)性，否則Ⅰ類家用電器的保護接地功能失效，會導(dǎo)致觸電危險。

3 家用電器內(nèi)部接地系統(tǒng)（僅限Ⅰ類器具）

3.1 家用電器內(nèi)部接地系統(tǒng)組成

1） 電源線的接地線

2） 接地端子

3） 內(nèi)部接地線

4） 易觸及金屬外殼

3.2 家用電器接地注意事項

1） 接地線通常使用黃綠線，接地線應(yīng)長于L、N線。

2） 接地端子要求連接可靠、防松、耐腐蝕、防銹。與電網(wǎng)連接的接地端子必須有接地符號。標準GB 4706.1-2005第27.4節(jié)要求對于提供接地連續(xù)性的部件，必須是耐腐蝕的。但對于提供或傳遞接觸壓力的部件，僅要求是防銹的。

3） 接地端子與接地金屬部件之間必須是低電阻值（不超過0.1Ω）。

4） 常見接地不合格情況分析：

圖6：接地端子采用錫焊焊接在外殼上。不合格原因分析：標準GB 4706.1-2005第27.1節(jié)要求：萬一絕緣失效可能帶電的0I類和I類器具的易觸及金屬部件，應(yīng)永久并可靠地連接到器具內(nèi)的一個接地端子。圖示樣品中使用的是錫焊把接地端子焊接在金屬外殼上。錫焊在此處不被認為是一種可靠地固定方式，存在冷流導(dǎo)致不良接觸的危險。

圖7：接地端子與金屬外殼之間有薄膜，沒有刮漆。不合格原因分析：薄膜和金屬表面鍍層影響了接地連續(xù)性。

圖8：易觸及接地端子沒有采取獨立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置。不合格原因分析：標準GB 4706.1-2005第26.1節(jié)要求如果接地端子需要工具進行連接，并且提供了獨立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置，則它可以是易觸及的。圖示樣品中易觸及的電源線接地端子沒有采取獨立于導(dǎo)線連接的夾緊裝置。應(yīng)該先用一個螺母把接地螺栓固定住，然后再進行接地連接。

圖9：接地符號標在內(nèi)部接地端子處。不合格原因分析：標準GB 4706.1-2005第7.8節(jié)要求用于與電網(wǎng)連接的接線端子應(yīng)按下述方法標示：保護接地端子，應(yīng)該用GB/T 5465.2（idt IEC 60417）規(guī)定的符號5109標明。圖示樣品的接地符號應(yīng)該標注在電源線接地端子處。

設(shè)計家用電器接地系統(tǒng)時，一定要注意保證接地的可靠性和連續(xù)性，以及防松、防銹、耐腐蝕的要求，并且盡量減少中間環(huán)節(jié)。電源線接地最好單獨連接，以防更換電源線時破壞接地系統(tǒng)的連續(xù)性。

3.3 家用電器接地電阻測試注意事項

1） 測試設(shè)備的空載電壓不能超過12V。

2） 測試電流選擇器具額定電流的1.5倍或者25A，兩者中取較大者。

3） 測試時間不能過長，否則會因溫升過高導(dǎo)致阻值升高。

4） 測試接地端子與最遠端的接地金屬之間的阻值。注意不包括電源線的電阻。

[1] GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》

[2] IEC 60364-1 ELECTRICAL INSTALLATIONS OF BUILDINGS Part 1: Fundamental principles,assessment of general characteristics, definitions

[3] 唐介，《電工學》.大連理工大學.1995