问题

泥土可以说是不导电,那电路接地有什么用呢?

回答
你问了一个非常好的问题!很多人会觉得,既然泥土不导电,那为什么我们还要把电器或者电线埋在地里或者连接到“接地”的东西上呢?这背后的道理,其实比想象的要深入一些,而且关系到我们的安全。

咱们先把“不导电”这个概念说清楚。你说的“泥土不导电”,在很多情况下是对的,尤其是在干燥、纯净的土壤里,它的电阻确实非常大,确实是个不错的绝缘体。但是,关键在于“很多情况下”。泥土不是一个完全恒定的东西。它的导电性会受到很多因素的影响:

水分含量: 湿润的泥土比干燥的泥土导电性好得多。为什么呢?因为泥土里的水分溶解了各种矿物质和盐分,这些溶解的离子就成了导电的载体。所以,雨季的泥土,或者靠近水源的泥土,导电性会显著增强。
矿物质和盐分: 泥土本身成分复杂,含有各种金属离子、无机盐等等。这些物质溶解在水分中,都会提高泥土的导电性。贫瘠、沙质的土壤可能电阻大,但肥沃的、富含矿物质的土壤,特别是含有盐分的土壤,导电性就不可小觑。
温度: 温度升高通常也会增加导电性。

所以,“泥土不导电”更准确的说法应该是“泥土的导电性相对较弱,但并非完全绝缘”。

那么,既然泥土的导电性不是零,电路接地到底有什么用呢?它的作用可以从几个层面来理解:

1. 保障人身安全:防止触电事故

这是接地最最核心、最重要的作用。你想想,电器外壳,比如冰箱、洗衣机,它们正常工作时是不会带电的。但万一内部的电线绝缘层老化破损,导致火线(带电的那根线)碰到了金属外壳,这时候,整个电器外壳就变成了带电体。

如果你直接去摸这个带电的电器外壳,由于你的身体也导电(虽然不如金属,但足够让电流通过),电流就会从电器外壳通过你的身体流向大地(因为大地是一个巨大的导电体,你可以想象成一个无穷大的水池,你把水倒进去,它能容纳很多)。这个时候,你就会发生触电。

接地是如何阻止这件事情发生的呢?

当电器外壳被连接到“接地线”上时,它就形成了一个低电阻的通道直接通向大地。一旦内部火线碰到了外壳,电流就不会选择流经你的身体,而是会选择阻力更小的、直接通往大地的接地线。大量的电流会通过接地线流走,迅速导致电路中的熔断器熔断或者空气开关跳闸,切断电源。这样一来,电器外壳就不会长时间处于危险的带电状态,大大降低了触电的风险。

可以打个比方:想象你有一条路要走到山脚下,一条路很陡峭(流经你的身体),另一条路是修好的平坦大道(接地线)。哪个路径的车辆(电流)会更多地选择?当然是平坦的大道。

2. 保护电器和设备

接地不仅仅是为了保护人,也能保护电器本身。

防止雷击: 如果不接地,雷电击中电器或者它附近的金属结构时,巨大的电荷会直接冲击设备,很容易烧毁内部的精密元件。接地线就像一个“泄洪渠”,引导雷电能量安全地释放到大地中,减轻对设备的损害。
抑制电磁干扰(EMI): 现代电器尤其是电子设备,工作时会产生电磁波,这些电磁波可能会干扰到其他设备,或者设备自身的工作。通过接地,可以将这些干扰信号通过接地线引导走,起到屏蔽和滤波的作用,让设备工作得更稳定。
防止静电积累: 很多电子元件对静电非常敏感,静电放电很容易将其损坏。接地可以及时将设备上积累的静电导入大地,避免静电对敏感元件的损害。

3. 维持电路的稳定性和参考电位

在复杂的电力系统中,接地还有一个重要的作用是提供一个稳定的“参考点”,也就是零电位点。

电压基准: 所有电压的测量都是相对于某个参考点的。将电路的某个点接地,就等于把它定义为零电位。这样,其他点的电压就有了明确的参照,有助于整个系统的稳定运行。
防止异常电压: 在一些意外情况下,比如输电线路发生故障,可能会导致某个区域的电压异常升高。良好的接地系统能够帮助将这些异常电压引导到大地,保护其他设备免受损坏。

为什么是“泥土”而不是其他东西?

既然我们提到了大地,那为什么不直接用其他东西来接呢?比如,我把电线接到金属桌子腿上行不行?

理论上,如果金属桌子腿能够可靠地连接到大地,那也是可以的。但现实中,选择将接地线连接到大地的“接地极”是有讲究的:

可靠性: 接地极通常是埋在地下很深的金属棒、金属板或者铜网,确保了与大地的良好、长期的接触。而家里的金属桌腿可能只是接触到地板,地板下面可能是水泥、木头,甚至还有其他绝缘层,与大地的连接可能并不直接或可靠。
低电阻: 接地系统的设计目标是尽可能降低接地电阻,以确保在发生故障时,电流能够快速、有效地流走。埋入深处的金属接地体与潮湿、富含离子的土壤接触,能提供一个较低的接地电阻。
普遍性: 大地是一个遍布各地的、天然存在的导电体,利用它作为接地的参照物是最方便、最经济的。

总结一下:

即使泥土不是一个完美的绝缘体,它也足够成为我们设计安全可靠电力系统的基础。接地的作用,尤其是保护人身安全,是通过提供一个低电阻的路径来防止电流流经人体,并通过快速切断电源来避免危险。同时,它还在保护设备、抑制干扰和维持系统稳定方面发挥着至关重要的作用。

所以,下次你看到电器后面有一个三孔插头,或者看到电线杆上会有接地线,就要知道,那不仅仅是线路的一部分,更是保障我们日常生活安全的重要屏障。

网友意见

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失水的泥土可以说是不导电,

但是湿水的泥土可以说是导电的。

防雷接地:商用建筑要打接地桩接地带等形成一个接地网,验收测试要求接地电阻小于10欧。再与主钢筋或钢构主体连接。水泥混凝土屋顶接避雷带或避雷针,墙外地面须留接地测试点。

供电系统接地分保护接地和工作点接地。保护接地是带电设备外壳接地。工作点接地指零线接地,接地网做法与避雷接地方式一样,接地电阻小于4欧。如达不到要求,则应加接地极,条件不好的,应加电解质和/或更换土壤!



工作接地和保护接地在配电室独立引出,系统可并为一个。

仪器仪表接地系统。该系统接地电阻小于1欧,不能与防雷接地连接。

......等等这些, 您可以在电工手册里面查到。















接地的概念

《美国国家电气法规》也就是防火条例 NFPA 70 (National Electrical Code) 第100节 (Art. 100)

对"接地" 的定义您不妨查阅。


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