何谓接地.docx
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何谓接地
何谓接地
介绍
1.
使用范围
所有之高、低压电气设备皆应施行设备接地。
2.
名词解释
（1）被接地线（GroundedConductor）：
接地之配电系统或电气设备电路被接地之导线。
（2）接地线（GroundingConductor）：
用以连接系统或设备被接地线至接地极之导线。
（3）设备接地线（EquipmentGroundingConductor）：
用以连接设备之非带电金属部份与系统被接地线或电极接地导线之导线。
（4）电极接地导线（GroundingElectrodeConductor）：
用以连接接地极与设备接地线或被接地线之导线。
（5）接地极（GroundingElectrode）：
埋于地下以维持被接地线电位等于大地电位之金属物体。
（6）接地总线（GroundBus）：
连接于各个接地极以维持均匀电位分布之保护性接地网络。
3.
型式种类、目的
（1）
设备接地系指将高低压电气设备之非带电金属部份接地。
此非带电金属部份包括：
金属导线管、金属线槽、电缆之金属装甲、出线匣、电动机框架、变压器外壳（干式变压器除外）、断路器之装甲保护箱、电动机操作器等金属外箱及各种电气设备之金属外箱。
（2）
设备接地的主要目地有三：
A.防止电击：
当电气设备因绝缘设备劣化、损坏引起漏电或因感应现象导致其非带电金属部份之电位升高或电荷积聚时，提供一低阻抗回路并疏导感应电荷至大地，使非带电金属部份之电位接近大地电位，以降低人员感电危险。
B.防止火灾及爆炸：
提供足够载流能力，使故障回路不致因高阻抗漏电产生火花引起火灾或爆炸，此载流能力须在过电流保护设备容许之范围内。
C.启动保护设备：
提供一低阻抗回路使流过之故障电流足以启动过电流保护设备或漏电断路器。
（3）
此外另有针对雷击、静电、电磁遮蔽、噪声、干扰等问题之接地问题，并非本文讨论范围。
4.
使用场所、行业、职种
（1）
由于几乎所有的地方都会使用到电气设备，因此几乎所有的人都会接触到电气设备接地的问题，就专业行业而言，电力公司、配电与配线系统设计施工、及电气设备制造、安装、维护管理等从业人员皆应具有电气设备接地之专业知识。
（2）
一般而言，会影响电气设备接地实施方法之作业环境区分方式可以分为高压与低压系统、接地与不接地系统、系统环境潮湿与否、及接地电阻大小等。
危害
1.
电气设备之金属组件可分为带电金属部份及非带电金属部份，因此发生感电之原因可分为接触带电导体之直接接触事故及接触因漏电而带电之非带电金属部份之间接接触事故，分别如图1及图2所示。
其中直接接触事故无法以接地方式预防，而必须依靠作业环境及个人之绝缘设备，并辅以高速高感度漏电断路器以减低感电危险。
2.
间接接触事故主要是因带电金属部份及非带电金属部份间之绝缘体发生劣化或损坏导致漏电，使原先之非带电金属部份带电所造成。
由于人员对非带电金属之警觉性较低，如果已发生漏电而未及时加以排除，造成人员感电事故的机率相当高。
3.
除接触带电金属部份及已漏电之非带电金属部份外，当设备电压或故障电流很大时，在不同点间可能会存在足以致命之电压差。
图3表示设备接地时两脚间之「步间电压」（StepVoltage）及其等效电路，如果没有良好之设备接地，且双脚没有穿着绝缘良好之鞋子，感电事故即可能发生，此种事故亦属间接接触事故的一种。
4.
如果没有良好之设备接地，因故障回路阻抗较大，使故障电流过小而无法及时启动过电流保护装置而使设备受损，在故障回路中的高阻抗点可能会发生火花而导致火灾或爆炸。
图1直接接触事故
图2间接接触事故
图3设备接地时之步间电压
图4保护接地原理图
使用
间接接触感电事故的防止对策包括设备接地、使用漏电断路器、及双重绝缘，漏电断路器仍须配合设备接地以提升其保护能力。
现将电气设备分成低压与高压设备两大类，分别说明常见之接地保护方法。
1.
低压电气设备之接地保护方式
（1）
保护接地法（ProtectiveEarthing）
A.
如图4所示，设备单独施行接地将非带电金属部份以设备接地线与接地极连接。
图4中RA为设备接地电阻，RB为系统接地电阻，RK为人体电阻，RF/2为两脚站立于地面上之接地电阻。
由图中可知当设备未实施接地时，且RB之值远小于RK及RF/2时，人体接触电压VK约等于VS*[RK/（RK+RF/2）]，则流过人体之电流IK可近似为IK（VS/（RK+RF/2）
B.
当双脚没有良好绝缘时（即RF/2较小时），流过人体之电流IK很容易就超过人体所能承受之范围。
实施设备接地后，假设RB及RA远小于RK+RF/2，则人体接触电压VK约为VS*[RA/（RA+RB）]*[RK/（RK+RF/2）]，而流过人体之电流IK可近似为IK（[VS/（RK+RF/2）]*[RA/（RA+RB）]=IK*[RA/（RA+RB）]
C.
由上式可知设备接地可有效降低流过人体之感电电流。
当系统接地及设备接地电阻皆为50（时，人体接触电压VK（0.5*VS*[RK/（RK+RF/2）]。
但如系统接地电阻为10（，而设备接地电阻为50（时，人体接触电压VK（0.833VS*[RK/（RK+RF/2）]。
由此可知，当设备接地电阻较系统接地电阻大很多时，接地效果会较差。
D.
使用保护接地法主要缺点为故障回路电阻较高，当设备漏电时故障电流较小，通常无法启动过电流装置，而无法清除接地故障，须装置漏电断路器才能侦测出故障现象。
此外当设备接地电阻较高时，人体接触电压亦会较大，对于触电者造成之伤害亦较严重。
因此使用此法时应尽量降低接地电阻，且最好搭配漏电断路器以确保人员安全。
（2）
多重保护接地法（ProtectiveMultipleEarthing,PME）
A.
此法又称设备与系统共同接地，系指设备接地与内线系统接地共享接地线或接地极，目的在于避免当图5中之PE或PEN线断线时，设备外壳处在无接地状态。
图5（a）为设备以内线系统被接地线（中性线）当接地线，而图5（b）中另外再拉一条专线供设备接地用，但与中性线共享一接地极。
国际电气技术委员会（IEC）将图5（a）称为TN-C系统，而图5（b）称为TN-S系统。
当中性线有流过负载电流时，其在中性在线形成的压降会加在TN-C系统上之设备接地点。
此外由于中性线平时即含有电流，欲以漏电断路器保护整条干线时，因较难分辨出故障电流与负载中性线电流，在应用上有无法侦测出高阻抗接地的困扰。
（a）设备以中性线当接地线
（b）单独设置设备接地线
图5设备与系统共同接地
图6单相三线供电时之多重保护接地接线
（a）
（b）
图7高压用户低压设备之多重保护接地接线
图8接地总线之接线情形
B.
图6为电力公司以单相三线供电时之多重保护接地接线，用户须实施内线系统接地，杆上变压器所拉出之中性线与设备接地线以一总线在用户配电盘内连接，该总线可直接固定于配电盘外壳上。
使用本法时最好将建筑物楼板面之钢筋与用户配电盘接地总线连接，以避免高压配电线路接地时，故障电流流经内线系统接地造成接地总线对地电压上升，影响人员安全。
C.
图7为高压用户自备配电变压器时，低压设备施行多重保护接地之接线，其中图7（a）表示配电变压器二次侧为Y接时，自中性点拉一条设备接地线接至配电盘之接地总线。
如果本来就有中性线，亦可直接将接地总线与中性线连接即可，图8为接地总线之接线情形。
图7（b）表示配电变压器二次侧为（接时，将接地总线与被接地线连接，以被接地线作为接地线。
使用图7的方法时，如配电变压器至配电盘间之线路并无断线之虞，则配电盘之接地总线可不用施行内线接地。
使用图7之方法时，有数点事项必需注意：
（1）尽量降低RG之大小，以降低线路接地故障时之接地总线对地电压，
（2）如无法降低线路接地故障时之接地总线对地电压至安全范围，应在地面下埋设接地栅网，再将配电盘之接地总线与接地栅网连接，降低接地总线与地面间之电位差，（3）用户厂区内如有高压配电系统，则应在高压配电系统装置接地电驿，以便发生接地故障时能迅速切离故障区域。
D.
使用设备与系统共同接地有数点优点：
（1）漏电发生时故障电流较大，较易启动保护设备，
（2）各接地极接成并联，接地电阻较低，（3）如有一接地极失去作用时，仍可由其它接地极接地，（4）减少接地极总数，节省成本。
使用设备与系统共同接地的主要缺点为，配电盘接地总线对地电压易受高低压线路接地故障之影响。
此外当一台设备发生漏电时，因故障电流较大，接在同一接地在线之设备外壳电压亦会上升，如果保护设备无法立刻排除故障，亦会造成危害。
前段所述之三点注意事项即是为降低这些缺点之危害。
（3）
漏电断路器保护（EarthLeakageCircuitBreaker,ELCB）
A.
由于漏电断路器已成为漏电保护的重要设备，且漏电断路器的安装会影响设备接地电阻的要求，因此有必要在此作一简略之介绍。
漏电断路器之工作原理如图9所示，当系统未发生故障时，通过零相比流器之电流为零，电驿不会动作。
当人体接触带电导体或接地故障发生时，通过零相比流器之导线电流和不为零，电驿动作切离电源。
表1为『屋内线路装置规则』对漏电断路器之分类。
如以防止触电为目的，应使用高速高感度型式，但如设备有良好之接地，亦可使用高速中感度型式。
图9漏电断路器动作原理
类别
额定动作电流（mA）
动作时间
高感度
高速型
5、15、30
额定动作电流0.1秒以内
延时型
额定动作电流0.1秒以上2秒以内
中感度形
高速型
50、100、200
300、500、1000
额定动作电流0.1秒以内
延时型
额定动作电流0.1秒以上2秒以内
表1漏电断路器种类
图10用户自备变压器外壳接地之情形
2.
高压电气设备之接地保护方式
高压设备对于接地之要求依照其供电系统为非接地、电阻接地、直接接地而有所不同，现将其分述如下。
（1）
非接地系统（UngroundedSystem）
当供电系统为非接地系统时，单相对地故障电流为充电电流，因充电电流不大，设备之接地电阻依照『屋内线路装置规则』所规定之25（以下即可，图10为用户自备变压器外壳接地之情形。
由于接地电阻并非很低，接地方式可使用埋设接地极方式。
（2）
电阻接地系统（ResistanceGroundedSystem）
通常将设备接地与系统之电阻接地使用同一接地电极，且在负载中心亦应再设辅助接地电极，辅助接地电极之接地电阻依照『屋内线路装置规则』所规定之25（以下即可，接地方式可使用埋设接地极方式。
高压设备接地线与辅助接地电极透过接地总线连接在一起，再由接地总线拉线至系统之电阻接地电极。
（3）
直接接地系统（SolidlyGroundedSystem）
由于接地故障时，会有很大的故障电流，因此要利用埋设接地极方式压抑设备外壳电压并不容易，应使用接地栅网设计，以维护运转人员之安全。
以接地栅网方式，即使综合接地电阻并不低，但如设计完善，在网栅之内的电位梯度却可保持在安全范围内，网格越多电位梯度越低。
3.
一般而言，用户之设备接地通常会连接至配电盘中之接地总线，接地总线再与接地电极连接，当然亦有直接将设备外壳与接地电极连接。
接地线之外皮应使用绿色，其它线路不可使用绿色。
首先讨论设备连接至接地总线这一部份，分为配线相关器材设备及负载设备的接地两种。
配线相关器材设备的接地很容易，首先各设备间需紧密的结合在一起，当设备间有绝缘物时或为安全的通过故障电流，需使用跳接线加以连接，此跳接线是否有绝缘外皮皆可，但如有绝缘外皮，应使用绿色，跳接线与设备之连接一般使用螺丝锁紧即可。
各种设备间之接合配件，例如螺丝圈、螺丝帽、垫圈、套件、接头、接合器等，皆必需确实连接，因为只要设备间有一连接处发生松动，造成接地不良甚或没有接地，则当漏电发生时即可能造成人员伤害。
配线相关器材设备之接地亦需与配电盘接地总线连接。
4.
负载设备可分为固定式设备及移动式设备两种，如是固定式设备，只需将设备之金属外壳或底盘上所附之接地接点与配电盘中之接地总线连接即可。
如果是移动式设备亦可以固定式设备接地方式，但会较为麻烦。
通常移动式设备之插头引线含有三条电线，其中第三条线（绿色线）与设备外壳连接，而插头与设备外壳连接的那一极长度通常较突出，可以先触及插座，亦即在接通电路之前先将设备外壳接地。
当然插座亦须为三孔式，且接地孔须确实与接地总线连接才会达到接地之目的。
由于国内有许多的三孔式插座并没有确实接地，使用时必需特别小心。
5.
接地总线至接地电极之接线非常重要，因这是维持接地总线电位的依据，由于接地电极的种类包含棒状电极（接地棒）、板状电极（接地板）、线状电极、接地网、建筑钢筋铁骨，且接地线与接地电极的连接处又常埋于地下，容易腐蚀生锈，因此接地线与接地电极的连接必需非常可靠。
由于施工方便且较不占空间，目前最常用的接地电极为接地棒，市售接地棒通常有引出端子可以利用，因此连接施工并不困难，其它之电极通常使用焊接或铜铝热剂熔接（火泥熔接）。
所谓铜铝热剂熔接是利用一般称为熔接粉（WeldPowder）的铝粉与氧化铜粉，令其发生化学反应并产生高温，与待接合之导体在铸模内一起熔融完成熔接。
6.
金属自来水管有时会被用来当接地极使用，省下材料与施工费用，但如发生泄漏电流时，有可能对自来水管之使用者产生感电，如时常有泄漏电流还会造成水管之电蚀。
要特别注意使用PVC材质水管，根本无接地功能，即使为金属水管，亦可能因防锈处理而减低其导电能力。
接地线与金属水管之连接可使用焊接方式，如焊接不便，可使用特制之接地夹子，当水管因水表或其它原因而产生电气不连续时，可使用跳接线加以连接。
7.
由于接地电阻值与接地电极之覆土深度、电极长度、电极半径、以及土壤电阻系数有关，在土壤电阻系数较差时，可以使用导电水泥或接地电阻递减剂。
导电水泥并无公害问题，可单独使用或与混凝土合用，在进行建筑物基础底部工事时就可使用，其强度与混凝土相似，而电极被其包围时不用与土壤接触，可避免恼人的腐蚀作用。
使用接地电阻递减剂时需考虑公害问题。
另外一个较常用来降低接地电阻的方法为在接地电极周围洒盐水，洒盐水亦无公害问题，但较不持久，需定期补充水份及盐份。
当有较大之故障电流发生后，电极周围土壤产生高温，可能会将水份排除，导致接地电阻增加，需补充接地电极周围之水份。
8.
使用单根接地极无法达到所要求之接地电阻值时，通常会多打入数根，再将其并联连接。
然而密集的接地极连接对接地电阻的改善并不大，接地极与接地极间之距离至少应为两接地极埋入深度之和。
由于一定面积内和一定的接地电极深度所能得到的接地电阻有一定限度，达到限度后再增加接地极并无任何意义，只有透过增加埋设深度及对土壤作适度处理，方能进一步减少接地电阻。
接地电极埋设的深度愈浅，大地表面的电位梯度愈大，危险性亦愈高。
为避免发生危险，高压设备之接地线应自地下0.6公尺起至地面1.8公尺处应以绝缘管或绝缘板掩敝。
同时接地极如靠近金属物体设施时，接地电极应距金属物体1公尺以上，以免有危险电位出现于金属物体上。
9.
虽然设备接地之接线非常简单，但仍要常常检查及维护。
设备外壳的接点因目标明显，通常以目视即可看出其是否有松脱及锈蚀情形，但埋于地下之接点及接地电阻之大小则必需借助仪器。
目前最常用来测量接地电阻的方法有两种，第一种为两极法，第二种为三极法。
其中两极法之误差较大，但因接地电阻本来就受湿度、气温等之影响而变化，因此只要使用得宜，仍可以使用两极法。
使用两极法时辅助电极之接地电阻需远小于受测电极，否则测量结果将会有很大的误差。
三极法的准确度较高，但仍需正确使用，否则测量误差仍会很大。
作接地电阻测量时需注意以下几点：
（1）辅助电极要尽量离开建筑物及地下构造物。
（2）测试电极与辅助电极应成一直线，且电极间之间隔应尽量拉长。
（3）测试电流越大越好。
（4）地下不得有其它泄漏电流。
10.
设备接地线应尽量安装在不易受机械损伤之处，且设备接地线本身应有足够的机械强度，如果可能应安装于管路之内。
设备接地线应以使用铜线为原则，且其绝缘皮应为绿色，当不得已使用其它颜色时最好整条导线皆以绿色胶带捆绑，或至少以绿色胶带捆绑在接头两端。
此外接地线路不可安装任何开关设备或熔丝，以免发生断路现象而失去保护功能。
相关法令、标准
1.
劳工安全卫生设施规则
第二百三十九条：
『雇主对电气设备装置及线路，应依电业法规规定施工，所使用电气器材及电线等，并应符合国家标准规格。
』
第二百四十三条：
『雇主对于使用对地电压在一百五十伏特以上之移动式或携带式电动机具及临时用电设备，为防止因漏电而生感电危害，应于各该电路设置合其规格，具有高度敏感，能确实动作之感电防止用漏电断路器。
雇主采用前项规定之装置有困难时，应将机具金属制外壳及电动机具金属制外壳非带电部份，依左列规定予以接地使用：
一、将非带电金属部份，以左列方法之一连接至接地极：
（一）使用具有专供接地用芯线之移动式电线及具有专供接地用接地端子之连接器，连接于接地极者。
（二）使用附加于移动式电线之接地线，及设于该电动机具之电源插头座上或其附近设置之接地端子，连接于接地极者。
二、采用前款
（一）之方法时，应有防止接地线与连接电路之各电线，及接地端子与连接电路之各端子，误接之设施。
三、接地极应充分埋设于地下，确实与大地连接。
第二百四十四条：
『电动机具合于左列之一者，不适用前条之规定：
一、连接于非接地方式电路（该电动机具电源侧电路所设置之绝缘变压器之二次侧电压在三百伏特以下，且该绝缘变压器之负荷侧电路不可接地者）中使用之电动机具。
二、在绝缘台上使用之电动机具。
三、双重绝缘构造之电动机具。
2.
屋内线路装置规则
第二四条：
『接地方式应符合左列规定之一：
一、设备接地：
高低压用电设备非带电金属部分之接地。
二、设备与系统共同接地：
内线系统接地与设备接地共享一接地线或同一接地电极。
第二五条：
『接地之种类及其接地电阻如表25』
第二六条：
『接地导线之大小应符合左列规定之一办理：
一、特种接地
（一）变压器容量500千伏安以下应使用22平方公厘以上绝缘线。
（二）变压器容量超过500千伏安应使用38平方公厘以上绝缘线。
二、第一种接地应使用5.5平方公厘以上绝缘线。
四、第三种接地：
（三）用电设备单独接地之接地线或用电设备与内线系统共同接地之连接线按表26-2规定。
第二七条：
『接地系统应符合左列规定施工：
三、用户自备电源变压器。
其二次侧对地电压超过150伏，建议采用「设备与系统共同接地」。
四、设备与系统共同接地，其接地线之一端应妥接于接地极，另一端引至接户开关箱内，再由该处引出设备接地连接线，施行内线系统或设备之接地。
种类
适用场所
电阻值
特种接地
三相四线多重接地系统供电地区之高压用电设备接地
10Ω以下
第一种接地
非接地系统之高压用电设备接地
25Ω以下
第三种接地
1.低压用电设备接地。
2.支持低压用电设备之金属体接地
1.对地电压150V以下~100以下。
2.对地电压151V至300V~50Ω以下。
3.对地电压301V以上~10Ω以下。
注：
装用漏电断路器，其接地电阻值可按表62-2办理。
表2接地种类
过电流保护器之额定或标置
铜接地导线之大小
20A以下
30A"
60A"
100A"
200A"
400A"
600A"
800A"
1000A"
1200A"
1600A"
2000A"
2500A"
3000A"
4000A"
5000A"
6000A"
1.6mm（2.0mm2）
2.0mm（3.5mm2）
5.5mm2
8mm2
14mm2
22mm2
38mm2
50mm2
60mm2
80mm2
100mm2
125mm2
175mm2
200mm2
250mm2
350mm2
400mm2
注：
移动性电具，其接地线与电源线共同置于软管或电缆内时，得与电源线同等线径。
表3用电设备单独接地之接地线或用电设备与内线系统共同接地之连接线线径
六、接地线以使用铜线为原则。
七、被接地导线之绝缘皮应使用白色或灰色，接地线之绝缘皮应使用绿色，以资识别，接地导线不得作为其它配线。
十、低压用电设备应加接地者如左：
（一）低压电动机之外壳。
（二）金属导线管及其连接之金属箱。
（三）非金属管连接之金属配件如配线对地电压超过150伏或配置于金属建筑物上或人可触及之潮湿处所者。
（四）电缆之金属外皮。
（五）X线发生装置及其邻近金属体。
（六）对地电压超过150伏之其它固定设备。
（七）对地电压在150伏以下之潮湿危险处所之其它固定设备。
（八）对地电压超过150伏移动性电具，但其外壳具有绝缘保护不为人所触及者不在此限。
（九）对地电压150伏以下移动性电具使用于潮湿处所或金属地板上或金属箱内者，其非带电露出金属部分需接地。
』
第二八条：
『用电设备应符合左列规定之一接地：
一、金属盒、金属箱或其它固定设备之非带电金属部分，按左列之一施行接地：
（一）妥接于被接地金属导线管上。
（二）在导线管内或电缆内多置一条地线与电路导线共同装配，以供接地。
该地线绝缘皮，应使用绿色，但得不绝缘。
（三）个别装设地线，以供接地。
（四）固定设备牢固装置于接地之建筑物金属构架上，且金属构架之接地电阻符合要求，并且保持良好之接触者。
二、移动设备之接地应按左列方法接地：
（一）采用接地型插座（GroundingReceptacles），且该插座之固定接地接触极应妥予接地。
（二）移动电具之引接线中多置一条地线，其一端接于接地插头之接地极，另一端接于电具之非带电金属部分。
（三）220伏额定冷气机、电灶、干衣机，其电源如由单相三线1
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