1.1 常用配电用电设备的接地

接地最重要的一大作用就是保护人身安全，这非常必要，然而却常常被忽视。

2005年，国务院多个部门联合发布的《2005年中国家庭用电环境调查报告》显示：在全国20多个城市2386户被调查家庭中，1267户家庭无地线或接地不可靠，占被调查总数的53%（如果算上农村，那就远不止53%这个比率了）。

这就是说，绝大多数家庭缺少最后一道用电安全保险措施，一旦电气设备出现了故障，金属壳带电，将会极大地增加用户触电致伤、致死的风险。事实上，这样的事故年年在发生：

2012年5月，南宁一位女大学生在KTV唱歌时，因麦克风（标准名称为传声器）漏电而触电身亡；

2012年1月，三亚一位14岁的中学生在KTV唱歌时，同样手握麦克风触电身亡；

2011年6月，在郑州出差的李某用电热水器洗澡时触电身亡；

2010年6月，南京仙林大学城某高校一位大二男生在宿舍洗澡时，因电热水器漏电，导致触电后摔倒，经抢救无效身亡；

2010年10月，观澜大水坑溢佳工业园宿舍楼一位女子洗澡时触电身亡。

……

关于电器漏电致人死亡的事故屡见报道，尤以电热水器为最，百度搜索“电热水器触电身亡”，可瞬间显现出46900条信息。那么多鲜活的生命一下子就消失了，令人扼腕，那么，有效接地又是如何降低上述触电风险呢？

一般地，家庭用户通过低压（380V/220V）系统配电。低压系统的接地形式一般分为TN、TT、IT三种，而TN系统又分为TN—C、TN—S、TN—C—S三种（DL/T 621—1997《交流电气装置的接地》、GB/T 50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》等有详细讨论）。下面将结合最常见的两种基础形式展开讨论。

图1-1 TT接地系统

1.1.1 TT接地系统

TT接地系统有一个直接接地点，电气装置的外露导电部分应接至独立于电源系统接地的接地极上，如图1-1所示。

一旦外露导电部分因故障带电，人体触及后，良好的接地装置可大大减少通过人体的电流，降低触电的危害。

由图1-2所示可知，若无接地保护，则电气设备因绝缘损坏等事故而致使外露导电部分带电时，其上将长期存在电压，一旦有人员触及，电流将会流经人体。其值为

加在人体上的电压值为

式中 U——电源电压，一般为220V；

R₀——电源中性点的工作接地电阻，一般为4Ω；

R_b——人体以及人脚与地面间的接触电阻，一般为1500Ω。代入可计算得流

经人体电流为

I_b=0.146A

加在人体上电压为

U_b=219.4V

接近电源电压，严重危及人体安全。

图1-2 无接地保护触电示意图

如有接地保护，其接地电阻为R_d，如图1-3所示。

图1-3 接地保护下触电示意图

简化示意电路图如图1-4所示。

此时加在人体上的电压为

取R₀=4Ω，R_d=1Ω，则此时加在人体上的电压为

图1-4 接地保护触电简化示意图

安全系数将会得到大大提高。

事实上，GB/T 50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》有如下要求：

TT接地系统中电气装置外露导电部分应设保护接地的接地装置，其接地电阻与外露可导电部分的保护导体电阻之和应符合下式的要求：

R_A≤50/I_a

式中 R_A——季节变化时接地装置的最大接地电阻与外露导电部分的保护导体电

阻之和（Ω）；

I_a——保护电器自动动作的动作电流（A）。当保护电器为剩余电流保护时，

I_a为额定剩余电流动作电流I_Δn。

换而言之，符合GB/T 50065—2011规范的TT接地系统可以将故障时设备外露导电部分的对地电位钳制在50V以下，极大地降低了触电风险。不过，这通常需要较低的接地电阻值。如工作接地电阻值R₀=4Ω，则保护接地电阻值需降至

这需要较高的投资，高电阻率区很难满足相应要求。另外，如果故障产生的对地电位低于50V，保护设备则可能不动作，对地电位将长期存在，无法彻底消除隐患。为此，就得采取更加灵活实用的TN接地系统。

1.1.2 TN—S接地系统

TN接地系统电源处有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线与该点连接，一般分TN—S、TN—C—S、TN—C三种基本类型。下面以TN—S接地系统为例展开讨论。

整个TN—S接地系统的中性线与保护线是分开的，如图1-5所示。

一个基本的事实就是电总是流回电源的。TT型接地装置可以使得故障电流更快地通过接地体、大地流回电源，从而使得流经人体的电流大大减少；而TN型接地装置则可使得故障电流直接通过保护线（图1-5中的PE线）流回电源，此时相当于短路，过大的电流可使保护设备快速动作，切除故障，当然，这需要进行精确的计算和恰当的保护设备。

因此，TN接地系统更加方便、安全，TN—S接地系统为民用建筑内部广泛采用。

GB/T 50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》认为：TN—S接地系统装置中的PE可另外增设接地。而具体操作中，常有设计方规定TN—S接地系统装置中的PE必须增设接地，且接地电阻值须小于10Ω甚至更低，这显然会增加工作难度，因此也常有工程师激烈反对，认为此举毫无意义。

图1-5 TN—S系统及触电保护示意图

其实，仅从理论上来说，即使没有保护接地，只要设备不出故障，也能安全运行。事实上，上文已经提到，很多旧宅都没有保护接地。《2005年中国家庭用电环境调查报告》显示：在全国20多个城市2386户被调查家庭中，1267户家庭无接地线或接地不可靠，占被调查总数的53%（如果算上农村，那就远不止53%这个比率了）。显然，这些用户基本上都活得好好的，因为大多未出触电事故，但却有极少数因触电而致命。尽管电气设备出故障概率很低，可我们谁也不能保证自己能避免，所以必须增设接地保护。

同样，理论上，只要TN—S接地系统合格，确实可确保安全。可问题是，故障未必会按照理论状态发生，从事接地设计时，还须考虑最恶劣的情况。譬如，PE线因故障断开（事实上，这是可能发生的，而且，接地线位置多隐蔽，故障处难以被察觉），那就成TT接地系统了，此时的设备接地极的保护作用就至关重要了，可以从很大程度上降低碰壳触电风险。不仅TN—S接地系统如此，TN—C、TN—C—S接地系统均是如此。

接地保护是在确保人身和设备最大安全的情况下，使故障电流流回电源，只要条件允许，任何系统均应有保护接地，接地电阻值越低越好。