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为什么要装地线地线的原理(地线,不容忽视的“安全防线”)

一、家庭用电地线设置的重要性

(一)避免漏电触电风险

在家庭用电的环境中,电器设备出现漏电情况是存在一定安全隐患的。而地线的设置就能很好地应对这一问题,它起着至关重要的保护作用。地线本质上是与大地相连接的导线,当电器设备由于内部绝缘损坏等原因出现漏电时,电流就会顺着地线这个路径,直接被引入大地之中。这是因为大地可以看作是一个电阻相对非常小的导体,它的电阻远远小于人体的电阻。

根据电学原理,在电压相同的情况下,电流更倾向于通过电阻小的路径流通。所以,漏电产生的电流会优先选择通过地线流入大地,而不是流经人体,这样就能有效地避免人体触电事故的发生,极大地保障了家庭成员在日常使用电器过程中的人身安全。比如,像洗衣机、电热水器这类经常和水接触的电器,如果发生漏电,而又没有地线将电流导走的话,使用者在接触电器或者水时,就很容易触电,后果不堪设想。但有了地线,就能把漏电风险化解,让我们可以更安心地使用各类电器。

(二)保障电器正常运行

地线对于家庭中电器的稳定、正常运行也有着积极的影响。很多电器在运行过程中,会受到静电或者其他电磁干扰等因素影响,如果这些干扰不能得到妥善处理,就可能导致电器出现故障。以电脑为例,电脑主机壳接地就是一种常见的防静电措施,当电脑内部电路运行产生静电时,静电产生的电荷可以通过地线释放到大地中去,避免静电在主机壳上积累,从而在一定程度上防止电脑出现死机、蓝屏等异常现象,保障电脑能够持续稳定地工作。再比如一些精密的电子设备,如音响设备等,良好的接地能减少外界电磁干扰对其音质等方面的影响,让其可以正常发挥性能,同时也能减少因这些干扰因素对电器内部元件造成的损坏,延长电器的使用寿命,从整体上保障家庭中各类电器都能在一个相对稳定的电气环境下正常运行。

(三)防范雷电波侵入危害

在日常生活中,雷电天气是比较常见的,虽然现在很多建筑都有一定的防雷措施,但有时候也可能存在防雷不到位的情况。特别是居住在楼层较高的住户,如果雷电波顺着线路等途径侵入到室内,那对于家中的电器设备来说,无疑是一个巨大的威胁,很可能会导致电器被烧坏。而此时,有效的地线就能发挥出防范雷电波侵入危害的作用了。当雷电波顺着线路传导过来时,地线可以像一个 “安全通道” 一样,将雷电波产生的强大电流导入大地之中,使电器设备免受雷电波带来的高电压、大电流冲击,从而保护电器设备的安全。例如,在一些没有完善防雷系统的老旧小区或者自建房中,若遭遇雷电天气,有地线的家庭,电器被雷电损坏的概率就会相对小很多,它就像是给家里的电器设备穿上了一层 “防雷铠甲”,让我们在雷电天气时也不用过于担心电器会因雷击而损坏。

二、不设置地线的常见隐患

(一)电器金属外壳带电隐患

在日常生活中,很多家用电器设备由于绝缘性能不好,或者使用环境比较潮湿等原因,其金属外壳容易带上一定的静电。要是这种情况持续发展,严重时就可能使金属外壳带有较高的电压,进而发生触电事故。而地线在这里起着关键的保护作用,它能够将电器金属外壳上的电导入大地。然而,要是没有设置地线,当我们不经意间触碰这些带静电的电器金属外壳时,电流就没有一个安全的路径被释放掉,很容易通过人体流入大地,从而引发触电危险,像我们有时候触摸电器感觉金属外壳麻手,就是这种隐患的一种体现。比如常见的电热水器、洗衣机等带金属外壳且经常接触水的电器,一旦绝缘老化出现漏电,没有地线把电导走,使用者就极易触电,后果不堪设想。

(二)增加维修人员作业风险

在进行电器维修工作时,地线的缺失也会带来不小的麻烦。例如维修人员使用电烙铁焊接电路的过程中,电烙铁有可能会因为各种原因而带电。正常情况下,如果有地线,电流就可以通过地线被导入大地,避免对电器中的集成电路等关键部件造成影响。但要是没有地线,这些多余的电流就无法被有效引导走,很可能会击穿、损坏电器中的集成电路,这一方面会危及维修人员的安全,另一方面也会影响电器维修的效果,使得原本可以正常修复并使用的电器,可能因为这样的意外情况而出现更严重的故障,增加维修成本和难度。

(三)缺少额外漏电保护手段

虽然现在不少家庭都安装了漏电保护开关,不过在实际生活中,可能存在部分家庭没有按照规范去布置这些开关的情况,导致其漏电保护功能并不能很好地发挥作用。而地线作为对漏电情况的另一种重要保护方式,其重要性就凸显出来了。当电器发生漏电时,即便漏电保护开关没能及时响应,地线也可以将漏电电流引入大地,避免人体触电。但如果缺失了地线,在漏电保护开关失效或者未能规范安装、正常工作的情况下,一旦出现漏电,就完全缺少了额外的保障手段,漏电电流就很可能会通过人体,大大增加了安全风险,使得家庭成员在使用电器时时刻处于一种潜在的危险之中,随时可能遭遇触电事故,危及生命健康。

三、家庭用电地线设置的规范要求

(一)导线选择相关要求

在家庭用电环境中,地线导线的选择至关重要,需要依据不同的使用环境以及电压等级等因素来确定,以此确保其导电性能良好。按照国家相关标准,家庭地线使用 2.5 平方(1.78mm)的即可,但使用 1.5 平(1.38mm)的也可以,因为地线是在电器绝缘状态下使用,不带电的,只有当电器发生漏电,才有电流通过,不过其电阻不能大于 4 欧姆。同时,接地线的线径选择主要根据设备的工作电流大小决定,一般来说,实际设备的保护接地线线径选取应大于等于表中额定电流对应的截面积,且地线线径不小于 1.5 倍相线的线径。例如,对于一些功率较大的电器设备,对应的地线线径就要适当选大一些,才能在漏电情况发生时,迅速且有效地将电流引入大地,保障使用安全。

(二)接地装置设置要点

接地线设置有着严格的规范要求。首先,每一接地装置的接地线应采用合适的导体数量,通常要保证能稳定承载可能出现的漏电电流。接地体材质方面,像垂直接地极的材质可为角钢、钢管或者圆钢等,角钢的厚度应不小于 4mm,钢管壁厚不小于 3.5mm,圆钢的直径不应小于 18mm,垂直接地极的长度宜为 2500mm;水平接地线的材质多为扁钢或者圆钢,扁钢截面不应小于 100mm²,其厚度不应小于 4mm,圆钢直径不应小于 10mm,水平接地线的长度为 10m。而且在腐蚀性较强的土壤中,要对垂直接地极和水平接地线采取热镀锌等防腐措施或加大其截面。

另外,接地点重复接地也很关键,接地装置应远离由于砖窑、烟道等高温影响使土壤电阻率不断升高的地方。在高土壤电阻率地区,降低防直击雷接地装置的接地电阻可采用多支线外引接地装置(外引长度不应大于有效长度)、接地体埋于较深的低电阻率土壤中、采用降阻剂、换土等方法。同时,防直击雷的接地体距建筑物出入口或人行道不应小于 3m,当小于 3m 时应采取水平接地线局部深埋不应小于 1m、水平接地线局部应包绝缘物(可采用 50—80mm 厚的沥青层)或采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设 50—80mm 厚的沥青层(其宽度应超过接地体 2m)等措施。

(三)与其他线路的区别与联系

地线与零线等其他线路在功能、连接方式、电阻要求等方面存在明显区别。

从功能上看,零线主要用于工作回路,与火线构成回路,对用电设备进行供电,有电流经过,每一相零线所通过的电流和对应一相火线所通过的电流是相等的;而地线主要是保护线,正常情况下没有电流经过,它的作用是当电器设备漏电或感应带电时,能够快速通过接地线将电流引入大地,从而使设备外壳不再带电,保障人员和设备的安全。

在连接方式方面,零线是变压器的中性点接地然后拉出来的线,而地线是建筑物接地装置中拉出来的线。

对于电阻要求,一般交流工作电接地电阻,地线应控制在 4 欧姆以下,而零线并不用遵循这样的接地电阻标准。

需要强调的是,绝不能将零线与地线混用,如果接反了或者混接,虽然电器可能暂时可以正常工作,但是会非常危险。当零线出现故障时,会导致所有的设备外壳带电(正常的用电器也不例外),如果装有漏电断路器,混接会使漏电开关跳闸。并且,进户的地线做临时零线用(这样电表不转,属于偷电行为),若长久使用,会因接地点环境变化(雷雨、湿度等)导致电压不稳,变电所因素还可能使火线对地电压达到 380V 等,容易使用电设备受到影响甚至严重损坏,所以一定要清晰区分地线和零线,严格按照规范接线,防止因错误接线带来安全隐患。

四、地线安装过程中的注意事项

(一)电线检查环节

在进行地线安装时,对电线展开全面且细致的检查是十分关键的第一步。我们要知道,电线的状态直接关系到后续地线能否正常发挥作用以及整个用电环境的安全性。一般来说,安装前要着重检查电线是否存在断头情况,因为断头的电线无法形成有效的电流通路,也就不能在漏电时将电流顺利导入大地,会让地线形同虚设。同时,螺丝连接处也不容忽视,需查看其有无松动,螺丝松动可能会导致连接点电阻增大,影响导电性能,甚至在电流通过时产生过热现象,引发安全隐患。另外,线钩的弹力是否正常也是检查要点之一,线钩弹力不正常可能使电线连接不稳固,容易出现脱落等问题。

而且,在选择连接线时,通常会优先考虑软铜线,因其施工较为方便。如果在检查过程中发现电线存在上述不符合要求的情况,一定要及时修复或者更换,只有这样,才能保障后续地线安装工作的正常开展,为家庭用电安全筑牢基础。

(二)电源确认问题

安装地线时务必要提前确认用电线路是否存在电流,这一点至关重要,关乎着安装人员的生命安全。在实际操作中,有些疏忽大意或者缺乏安全意识的人员,未检查就贸然连接地线,这其实是一种极为严重的危险行为。我们进行线路电流检查的目的,就是要确认现场是否已经关闭了电源开关,尽力消除停错电、未停电这样的人为失误情况。

要知道,一旦在带电状态下接地线,强大的电流瞬间通过人体,很可能会造成触电事故,后果不堪设想。所以,无论是专业的电工师傅,还是自行安装地线的普通用户,都必须严格遵守这一要求,在确保电源已关闭、无电流的情况下,再着手进行地线的安装工作。

(三)电压匹配原则

家庭装修时安装地线,必须严格按照不同的电压等级选择相同规格的电线接入。简单来讲,就是在为家用电器设备接地线时,要挑选与电器设备自身电压等级相匹配的电线。比如,对于一些额定电压较低的小型电器,就不能使用规格过高、适配高电压的电线来做地线;反之,对于大功率、高电压的电器设备,也不能随意用低规格的电线作为地线。

之所以要遵循电压匹配原则,是因为只有这样,当发生触电、漏电危险时,才能保障电流可以顺利导入地面,避免触电危险的发生。倘若电线规格与电压等级不匹配,要么可能因电线承载能力不足,在漏电时无法及时将电流全部导入大地,导致电器设备外壳依然带电,威胁人体安全;要么会造成资源浪费,增加不必要的成本。所以,在选择地线时,一定要充分考虑电压匹配这一关键因素。

五、判断家中地线是否有效的方法

(一)观察入户处情况

判断家中地线是否有效,最简单直接的方式就是观察入户处的情况。一般来说,我们可以查看入户配电箱或者电表箱附近,看看有没有引入的地线线路。按照标准的布线规范,入户的电线中是会包含地线的,它通常是黄绿相间颜色的导线,比较容易辨认。如果在这里看不到这样的导线,那很可能家里就没有铺设地线,或者地线在后续的使用过程中出现了损坏、断开等异常情况。另外,也可以查看一下家里的插座,特别是三孔插座,正常情况下,上面那个孔对应的就是地线连接,如果插座安装规范,从这里也能初步判断地线是否存在。不过这种观察入户处的方法只能做一个初步的判断,无法准确知晓地线是否真正有效地起到了接地作用,还需要结合其他检测手段进一步确认。

(二)利用 RCD 进行检测

RCD 也就是剩余电流动作保护器,俗称漏电保护器,我们可以借助它来检测地线是否有效。具体操作方法是,在确保操作安全的前提下,将 RCD 的输出端相线快速对地短接一下,然后观察 RCD 是否会动作。这里面的原理是,当存在有效的接地线且接地线路良好时,短接相线后,电流会通过地线流入大地,这样就会产生剩余电流,RCD 检测到这个剩余电流后就会触发动作,从而跳闸切断电路。但要是没有接地线,或者接地线路出现故障,比如接地电阻过大、线路断路等情况,短接相线后就不会形成有效的剩余电流回路,RCD 也就不会动作。所以,通过这种方式能够较为直观地判断家里是否有接地线以及接地线路的状况是否良好。不过在进行这个操作时,一定要由专业人士或者在专业人士指导下进行,避免因操作不当引发触电等安全事故。

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