分析常見的接地錯(cuò)誤

    應(yīng)廣大讀者的要求本刊組織了若干電氣檢驗(yàn)人員進(jìn)行了討論，列舉了12個(gè)有關(guān)接地的最常見易犯的錯(cuò)誤并加以詳細(xì)的說明。如果一個(gè)電氣技術(shù)人員說他沒有犯過這些錯(cuò)誤，假如他沒有撒謊的話，那是值得祝賀的。有些錯(cuò)誤不算太嚴(yán)重，有些則潛在很大的危險(xiǎn)。本文將按《美國(guó)國(guó)家電氣法規(guī)》內(nèi)的條文次序?qū)�這些錯(cuò)誤進(jìn)行闡述，以便讀者了解條文制訂的依據(jù)。 第250-53(b)條[漏裝聯(lián)結(jié)端子]　聯(lián)結(jié)端子可能是電氣系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)最重要的電氣接線端子，它的漏裝則可能是最常見的對(duì)法規(guī)的違犯，特別是在住宅內(nèi)和用作進(jìn)線箱的小型商品配電箱處。通常配電箱到貨時(shí)都會(huì)有用作聯(lián)結(jié)端子的10號(hào)螺栓，但它每每被漏裝（見照片1：照片1中為一老式的配電箱，左方的總斷路器是電源總開關(guān)。其10-32號(hào)螺栓本應(yīng)安置在箭頭所指處，并用作聯(lián)結(jié)端子。讀者可看到它仍插在下側(cè)的中性干線連接片上而未安裝就位，30年前配電箱到貨時(shí)就放在該處，迄今未挪動(dòng)。）如果建筑物內(nèi)全部采用非金屬護(hù)套電纜布線，則設(shè)備接地線和被接地線（譯注：分別指PE線和中性線）一般都接于同一端子母排上，但配電箱外殼則因漏裝聯(lián)結(jié)螺栓而未予接地。

    如果配電箱內(nèi)的絕緣損壞，其外殼必然帶電壓。所以漏裝聯(lián)結(jié)螺栓十分危險(xiǎn)。如果后來(lái)增加線路時(shí)采用穿金屬管布線或采用鎧裝電纜布線，則此等回路都將失去接地故障電流返回電源的通路。這將引起更大的電擊危險(xiǎn)。（譯注：穿線金屬管和電纜鎧裝通過與配電箱外殼連接而實(shí)現(xiàn)接地。）

    第250-57(b)條［在電線管道內(nèi)用具它顏色的6號(hào)或更小的電線代替綠色同號(hào)電線用作設(shè)備的接地線］　大家都知道該條正文要求用綠色標(biāo)志的電線或裸導(dǎo)線作接地線，但有例外情況。第一個(gè)例外情況是大于6號(hào)的電線可在電線的終端或電線的其他可接近處將非綠色電線的絕緣剝除，或加標(biāo)綠色作為設(shè)備接地線。這已為大多數(shù)人所熟知。

    在被認(rèn)為具有合格的電氣裝置維護(hù)和監(jiān)察人員的場(chǎng)所，這條的運(yùn)用常被誤解。該條第4個(gè)例外情況是對(duì)于線芯大于6號(hào)線的多芯電纜也可用上述同樣的方式處理。應(yīng)注意，不論該場(chǎng)所的監(jiān)察人員是多么合格，這一例外情況不適用于電線管道。當(dāng)然，在任何情況下都可用裸導(dǎo)線作接地線。

    第250-74條的第4例外情況[不正確地敷設(shè)引至弧立的接地端子的設(shè)備接地線]　這是個(gè)有潛在危險(xiǎn)的違反電氣法規(guī)的錯(cuò)誤，因?yàn)檫@使負(fù)荷沒有有效的返回電源的接地通路�，F(xiàn)在檢驗(yàn)人員仍不斷的發(fā)現(xiàn)有些人從這些端子引出接地線后，錯(cuò)誤地將此接地線遠(yuǎn)離回路導(dǎo)線（譯注：回路導(dǎo)線即相線和中性線）敷設(shè)，再接至某接地處。

    掌握兩個(gè)簡(jiǎn)單而正確的敷設(shè)接地線的要點(diǎn)可不致錯(cuò)誤施工。第一、必須將設(shè)備接地線緊靠電源線敷設(shè)。如果采用電纜，必須多加一根用作接地線的電纜芯線。如果采用穿管道的電線，接地線和電源線必須穿同一管道。如果有人要求將接地線異途敷設(shè)，應(yīng)予拒絕。

    這一點(diǎn)至關(guān)重要，因在交流系統(tǒng)內(nèi)如將接地線和電源線分開敷設(shè)將使此交流系統(tǒng)不能將導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消。如果回路往返的兩根導(dǎo)線（譯注：指L線和PE線）互相緊靠則磁場(chǎng)可以抵消。這是因?yàn)榄h(huán)繞電源回路相線上的磁場(chǎng)總是和環(huán)繞返回電源的接地線上的磁場(chǎng)方向相反的。如將這兩根線拉開，則磁場(chǎng)不再抵消。當(dāng)電流每次過零時(shí)，磁場(chǎng)在以相反方向重建前是衰減的。衰減的磁場(chǎng)在導(dǎo)線中感應(yīng)產(chǎn)生的電流與正常流動(dòng)的電流方向是相反的，即它阻礙了正常電流的流動(dòng)。

    這就大大增加了故障電路內(nèi)的阻抗。應(yīng)記住過流保護(hù)電器在達(dá)到某足夠電流值時(shí)幾乎是瞬時(shí)動(dòng)作的。在小于此電流值時(shí)其跳閘將不同程度地延緩，這需視過載多少而定，以避免錯(cuò)誤切斷電源�；芈穬�(nèi)的大故障電流原本應(yīng)使保護(hù)電器瞬時(shí)動(dòng)作來(lái)切斷故障，而故障電路內(nèi)的阻抗即使是少量的增加也能使故障電流變小，使它看來(lái)似是不應(yīng)瞬動(dòng)的故障電流，而是應(yīng)延時(shí)動(dòng)作的過載電流。發(fā)生電弧短路時(shí)延緩的跳閘或熔片的延遲熔斷都是電氣火災(zāi)的多發(fā)起因。

    第二個(gè)要點(diǎn)是除接地線與電源線應(yīng)緊靠敷線外還應(yīng)做好接地線的接頭，它應(yīng)是電流返回電源的通路中緊密可靠的電氣連接。換言之，它應(yīng)使流經(jīng)接地線返回電源的接地故障電流成為短路電流，否則將不能切斷接地故障而導(dǎo)致火災(zāi)或電擊事故。

    綜上所述，不論在公用電網(wǎng)或自備電源的系統(tǒng)內(nèi)沿故障電流返回電源的電路上任一點(diǎn)需滿足以下要求：設(shè)備接地線是否符合第250-91(b)條規(guī)定的要求，其中包括設(shè)備接地線緊靠回路導(dǎo)線或包繞回路導(dǎo)線的要求?設(shè)備接地線是否接向與電源系統(tǒng)中的被接地的回路導(dǎo)線（譯注：指PEN線）相連通的總聯(lián)結(jié)端子？設(shè)備接地線是取道正常的電流流通路徑？還是取道大地返回電源？或兩條路徑都通過？（譯注：前者為TT系統(tǒng)，后者為有重復(fù)接地的TN-C-S系統(tǒng)。）對(duì)這兩個(gè)問題，都應(yīng)回答：“是”。

    第250-80（a）條[建筑物內(nèi)水管的聯(lián)結(jié)不正確］　建筑物內(nèi)部的水管常通過一個(gè)建筑物的大片面積，并和其他被接地的系統(tǒng)靠近。如果因種種原因水管帶有對(duì)地高電壓，則同時(shí)接觸水管和被接地物體的人難免遭遇不幸。

    此外，電氣法規(guī)內(nèi)的其他條文要求或允許利用建筑物水管做接地極。例如關(guān)于獨(dú)立電源的第250-26（c）條和關(guān)于信息系統(tǒng)的第8章內(nèi)的若干條文都是如此規(guī)定的。這些條文的依據(jù)即是第250-80(a)條。如果對(duì)水管不作聯(lián)結(jié)，以后的施工人員在改建或擴(kuò)建這些設(shè)施后就可能留下危險(xiǎn)隱患。

    施工完畢后與水管聯(lián)結(jié)的連接點(diǎn)必須是可接近的以方便維護(hù)，按第250-81(a)條規(guī)定，聯(lián)結(jié)的導(dǎo)通性必須不受水表或水過濾器的影響。一個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法是加長(zhǎng)接地極引線來(lái)跨接水表和水過濾器。這樣同一根導(dǎo)線既可用來(lái)連接第250-80(a)規(guī)定的建筑物內(nèi)部水管，又可用來(lái)連接第250-81(a)規(guī)定的建筑物外部水管。（見照片2的示例　照片所示為建筑物內(nèi)金屬水管（照片上方）的聯(lián)結(jié)受到了水表的影響。再增加第二個(gè)接地夾子將水表跨接就使水管的聯(lián)結(jié)臻于完善。）

    只要我們還在從事電氣施工這項(xiàng)工作，水過濾器對(duì)我們總是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的麻煩問題�？傆性S多水管是漏做聯(lián)結(jié)的，因?yàn)楣艿拦ね�往在沒有電工的配合下在水管上安裝塑料的水過濾器使水管的聯(lián)結(jié)不導(dǎo)通。

    第250-81、250-54條[現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)所有符合要求的各類接地極沒有納入一個(gè)接地極系統(tǒng)內(nèi)]　我們都聽說過“四字警句”，現(xiàn)在應(yīng)是記住第250-81條內(nèi)的“二字警句”的時(shí)候了：

    “在每個(gè)建筑物或構(gòu)筑物處如有下列(a)至(d)項(xiàng)規(guī)定的可資利用的自然接地極以及符合第250-83(c)條規(guī)定的人工接地極，則這些接地極應(yīng)互相聯(lián)結(jié)以形成一個(gè)接地極系統(tǒng)”。這條并非規(guī)定必須設(shè)置這些接地極，而是規(guī)定所羅列的這些接地極必須——納入一個(gè)接地極系統(tǒng)內(nèi)。它沒有只允許將鄰近的接地極聯(lián)結(jié)在一起的意思。第250-54條還規(guī)定由于某些原因需用多個(gè)電源進(jìn)線，則這些電源應(yīng)采用同一個(gè)接地極系統(tǒng)。它也沒有規(guī)定如果兩電源進(jìn)線相距甚遠(yuǎn)可不滿足這一要求。

    應(yīng)注意，并未要求每個(gè)電源進(jìn)線分別用單獨(dú)的接地極來(lái)構(gòu)成電流返回電源的通路。接地極和接地極之間可互相聯(lián)結(jié)，但所有的接地極都——必須互相連通。利用水管作接地極時(shí)需在水管入戶后5ft(1.5m)距離內(nèi)進(jìn)行連接（除非被用作接地極的水管在建筑物內(nèi)全部是敞露的，并在有合格的維護(hù)和監(jiān)察人員管理的商業(yè)和工業(yè)單位內(nèi))。

    第250-83（c）（3）條[人工接地板的施工不正確]　棒形或管形接地板長(zhǎng)度不應(yīng)小于8ft(2.4m)，施工時(shí)必須將8ft全長(zhǎng)打入土壤內(nèi)。施工完畢后此8ft的接地極如有部分露出地面即構(gòu)成對(duì)電氣法規(guī)的違反（見照片3　照片中所示為8ft長(zhǎng)的接地極的地面上露出的一端，表明接地極的全長(zhǎng)8ft沒有全部埋入地下。照片中45°的傾斜角度則是允許的。)。此外，接地極與垂直線間的夾角不應(yīng)超過45°。如地下有巖石難以打入，可改為將接地棒平埋在土溝內(nèi)，但埋設(shè)深度至少為2．5ft(0．76 m)。這兩處施工方式都需用接地夾來(lái)連接接地極和接地引線。這種接地夾能用于在土壤內(nèi)直埋，接地夾上應(yīng)標(biāo)志有“直埋”（Direct burial）或“DB”字樣。

    在最近一次檢驗(yàn)人員會(huì)議上，有一件事被與會(huì)者引為笑談。某工地一長(zhǎng)7ft的接地極打入地下，其上端長(zhǎng)1ft的一段被鋸，被橫置于接地極正上方地面上。檢驗(yàn)人員理所當(dāng)然判定施工不合格。他不能抑制自己的好奇心，問施工人員為為什么這樣施工。回答竟是：“我想讓檢驗(yàn)人員知道，下面埋的接地極是有標(biāo)志的正品接地極”。

    第250-91(b)［錯(cuò)誤地用金屬軟管作設(shè)備接地線]　只有在不大于20A的回路內(nèi)才可用金屬軟管作設(shè)備接地線。這是此條的第一例外情況的規(guī)定。如果過流保護(hù)器額定電流大于20A，或回路內(nèi)無(wú)法裝設(shè)過流保護(hù)器時(shí)。例如一個(gè)電源系統(tǒng)內(nèi)，從變壓器到三相開關(guān)的一段套金屬軟管線路上無(wú)法裝設(shè)過流保護(hù)器的情況，這時(shí)必須另外加裝一根保護(hù)地線。

    如果回路電流大于20A，——用金屬軟管作保護(hù)接地線往往不能切斷故障，因故障電流需旋繞著導(dǎo)線而通過，而在AC型銷裝電纜中并不帶專用的接地芯線。如果讓故障電流借道纏繞的鋼絲鎧裝中通過，無(wú)異在故障電流通路中增加一個(gè)線圈阻抗。如前所論及，這可能造成嚴(yán)重后果。

    第250-91(c)條［不恰當(dāng)?shù)赜么蟮刈鲈O(shè)備接地的返回電源的通路］　如果將重復(fù)接地作為設(shè)備接地返回電源的輔助通路原無(wú)可非議。但應(yīng)保證一個(gè)設(shè)備的接地故障電流返回其電源的通路必須是合格的低阻抗的。以大地為通路的輔助接地其阻抗往往是幾百歐，此阻抗對(duì)用過流保護(hù)來(lái)切斷故障是太大了。切不斷接地故障的后果是人身電擊危險(xiǎn)。許多記錄在案的災(zāi)難性事故正是因這種錯(cuò)誤而引起的。

    第250-92(b)條［未將接地極引線與穿線的全屬管道的兩端聯(lián)結(jié)］　當(dāng)交流電流流經(jīng)導(dǎo)線時(shí)，它“愿意”在導(dǎo)線的最外層表面通過（集膚效應(yīng)）。如果導(dǎo)線位于金屬管道內(nèi)，則它“愿意”流經(jīng)管道而不“愿意”流經(jīng)電線本身。多次試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。試舉一例，將一100 A的故障電流通過一6號(hào)（13．3 mm2）銅質(zhì)接地板引線，此導(dǎo)線穿過一長(zhǎng)100 ft （30．5m），直徑3／4-in（ 19 mm）的鋼管，并將導(dǎo)線與鋼管兩端連接，則100 A中的97 A將流過鋼管而不流過導(dǎo)線。如果將與鋼管一端的連接斷開（或根本沒有做此連接），則這一良好的電流通路受到破壞，實(shí)際上是強(qiáng)迫這一電流通過一個(gè)感性軛流圈。[見照片4　照片中的導(dǎo)線未與它所穿過的３／4-in鋼管的兩端進(jìn)行聯(lián)結(jié)。此鋼管對(duì)接觸極引線而言就是一個(gè)軛流圈。用無(wú)螺紋接頭、聯(lián)結(jié)套筒或聯(lián)結(jié)線都可方便地進(jìn)行此等聯(lián)結(jié)。]

    第250-92(c)（Ｉ）條[接地回路中固定螺栓、承壓套筒、防松螺母等金具的安裝不牢固］　在這方面多加強(qiáng)調(diào)是很重要的。對(duì)一個(gè)承包商而言，不論是出于對(duì)施工質(zhì)量的重視，還是為了對(duì)雇傭的施工人員提出要求，這點(diǎn)都是重要的。接頭連接不緊固的情況太多見了。(見照片5　照片中左邊的螺栓未擰緊。)