建筑电气接地的基本概念：接地分类和接地作用，是电气学者必备的
建筑电气中，接地是比较重要的组成部分。接地的内容看似简单，其实是比较难的，下面通过接地的概念、接地的分类、接地的作用等内容来学习了解一下，电气设计在线教学狄老师。
（1）什么是接地？
首先需要了解一下与接地相关的一些术语的意义，依据国标GB/T50065-2011《交流电气装置接地设计规范》和GB50169-2016《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》对接地相关的术语解释如下：
接地：是指将电力系统或建筑物电气装置、设施、过电压保护装置用接地线与接地极连接。
接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极，分水平接地极和垂直接地极。
系统接地：电力系统的一点或多点的功能性接地。
保护接地：电气装置的金属外壳、配电装置的构架等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身或设备的安全而设的接地。
接地导体(线)：在系统、装置或设备的给定点与接地极或接地网之间提供导电通路或部分导电通路的导体(线)。
接地网：接地系统的组成部分，仅包括接地极及其相互连接部分。
接地装置：接地导体(线)和接地极的总和。
从以上的解释可以概况为：接地是指在系统、装置或设备的给定点通过接地导体与接地极的连接。也就是说，为了电气系统能够安全可靠地运行和人身、设备安全保护的需要，将电力系统的中性点、电气装置的金属外壳、不属于电气装置的导体（例如水管、风管等）和建筑物的金属构件等通过接地导体与接地极的连接。
（2）为什么要接地？
为什么要接地呢？则需要了解一下接地的分类，因为不同类型的接地有不同的作用，按接地的作用不同可以分为两大类：功能性接地和保护性接地。
1. 首先是功能性接地，有系统接地、逻辑接地、信号接地等。
■系统接地：也叫工作接地，其目的是使电网的中性点与大地之间的电位接近于零。如果不做系统接地，那么在其中一个相线出现碰壳接地故障后，其余两相对地电压将由相电压220V升至线电压380V（具体分析可以见我的“系统接地与保护接地的区别”的文章），这对线路和设备的绝缘是很不利的，且电压的升高也提升了触电的危险性，因此需要做系统接地。
■逻辑接地：弱电系统需要稳定的零电位参考点，才能正常运行，所以也需要有可靠的接地。不然弱电系统可能无法正常工作。
■信号接地：为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。信号系统也是需要有准确的基准电位，才能保证信号系统的正常工作，因此需要做接地。
2. 其次是保护性接地，有保护接地、防雷接地、防静电接地等。
■保护接地：其目的是为了降低电气装置的金属外壳在出现接地故障时的接触电压，以保障人身接触其金属外壳而免于受到电击。保护接地对于电气设备安全是非常重要的，除了采用Ⅱ类设备和Ⅲ类设备以及采用隔离变压器作为电气分隔来供电等特殊供电外，电气装置的金属外壳部分都必须做保护接地，才能在用电设备发生相线碰壳时使前端保护电器动作，及时切断接地故障。
■防雷接地：为了保护建筑物及其用电设备免受雷击的破坏，就需要将雷电流引接入大地，因此需要做防雷接地。建筑物只有设置防雷接地，才能消除或减轻雷电危及人身安全和设备损坏。
■防静电接地：由于静电积聚会对设备造成危害，因此在易燃物品场所、易爆管道等需要设置防静电接地，避免管道之间出现电位差引起火花而发生火灾或爆炸。
（3）接地装置的分类
接地装置按其结构可分为自然接地极和人工接地极。
■自然接地极：工程中基本都采用建筑物的基础作为自然接地极，基础中基本都有钢管桩和水泥桩，桩基和地梁中均含有钢筋，因此可以作为接地极，接地极中电流可以通过基础在潮湿的土层中可以向四周流散。对于10kV变电所，在接地电阻满足规定值时，也可以采用建筑物基础做自然接地极。
■人工接地极：在自然接地极达不到规范要求时，需要人为设置人工接地极。接地装置的人工接地极包括水平敷设的接地极和垂直敷设的接地极，接地极可以采用圆钢、角钢等，接地极地下埋深不小于0.7m，腐蚀较严重的地区的人工接地极应采用铜或铜覆钢材料。
（4）接地与不接地？
既然接地可以实现这么多功能，那么是不是所有电气装置都要接地，所有进线都要接地呢？其实并不是，该接地的需要接地，不能接地的就不该接地，下面举三个不应接地的例子来说明：
1. 采用TT系统时，其进线的N线就不能再做重复接地了，如果其N线做了重复接地，那就变相地变成TN系统了，失去TT配电系统的初衷，会带来配电的安全隐患。
2. 采用TN-C-S系统时，当PE线和N线从某一点分开后，N线就不能再接地了，不然会产生杂散电流，杂散电流的存在将导致总配电箱的RCD脱扣或者合不上闸，以及会使用电设备外壳带危险电压等风险。
3. 采用隔离变压器供电的电气装置的金属外壳就不能接地，这样在用电设备发生相线碰壳时，故障电流没有返回电源的导体通路，只能通过设备与大地之间的接触电阻和地面电阻以及另一无故障导体对地电容返回电源，因为容抗很大，所以故障电流很小，设备外壳上的预期接触电压也很小，不致于产生电击事故。反之如果将用电设备的外壳接地，与地面接触的人如果接触另一根进线将导致电击，反而不安全。
因此需不需要做接地，需要依据国家规范标准根据配电系统型式具体情况具体分析，不应该只凭直觉或经验设计实施。
（5）为什么要做重复接地？
民用建筑电气设计中，依据GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》第7.2.2条要求，配电变压器设置在建筑物外其低压采用TN系统时，低压线路在引入建筑物处，PE或PEN应重复接地，接地电阻不宜超过10Ω。
那么为什么要做重复接地呢？下面就针对TN系统是否做重复接地对室内配电设备安全运行的影响来分析一下。
TN系统在进线做重复接地对室内配电的影响：
我们知道，TN系统在进线处做重复接地，可以使PE线在故障时的对地电位更接近于地电位，那么我们通过计算TN系统在进线处做重复接地和不做重复接地时的室内总进线配电箱的PE排对地电位和用电设备金属外壳电压值的大小来比较一下，看看重复接地是否能降低用电设备金属外壳的对地电位。
1. TN-C-S系统在进线处不做重复接地
（图一）TN-C-S系统配电进线的PEN线不做重复接地
（图一）当室内用电设备正常供电时，电流I通过PEN线返回变压器，这时在PE排上会产生电位，其值Ut=I*R2。
（图一）当室内用电设备出现相线碰壳时，故障电流Id通过PE线和PEN线返回变压器，在用电设备金属外壳产生的电压Uf=Id*R1+Id*R2。
R1----PE排至用电设备的PE线的电阻；
R2----变压器至总进线处PE排的PEN线的电阻；
Ut----不做重复接地时PE排的对地电位；
Uf----不做重复接地时用电设备金属外壳的电压。
2. TN-C-S系统在进线处做重复接地
（图二）TN-C-S系统配电进线的PEN线做重复接地
（图二）当室内用电设备正常供电时，电流I通过PEN线返回变压器，这时在PE排上会产生电位，但因为此PE排做了重复接地（相当于Ra与Rb串联再与R2并联），那PE排上的对地电位就变成了Ra的电压降，为R2电压降的分压，其值Ut’=I * R2 * Ra/(Ra+Rb)。
（图二）当室内用电设备出现相线碰壳时，故障电流Id通过PE线和PEN线返回变压器，但因为此PE排做了重复接地（相当于Ra与Rb串联再与R2并联），那PE排上的对地电位就变成了Ra的电压降，为R2电压降的分压，在用电设备金属外壳产生的电压Uf’=Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)。
R1----PE排至用电设备的PE线的电阻；
R2----变压器至总进线处PE排的PEN线的电阻；
Ut’----做重复接地时PE排的对地电位；
Uf’---做重复接地时用电设备金属外壳的电压。
3. 两种情况比较
1）从以上分析可知，在用电设备正常运行时，做了重复接地，PE排的对地电位降低值为：
Ut-Ut’=I*R2 - I * R2 * Ra/(Ra+Rb) =I * R2 * Rb/(Ra+Rb)
假设系统接地电阻Rb为4Ω，重复接地电阻为10Ω，那么做了重复接地的PE排对地电位与不做重复接地的PE排对地电位的比值为：
Ut’/Ut=[I * R2 * Ra/(Ra+Rb)] / I*R2= Ra/(Ra+Rb)=10/(10+4)=0.71
即做了重复接地时，PE排对地电位降到了不做重复接地时的0.71倍。
2）当室内用电设备出现相线碰壳时，做了重复接地，在用电设备金属外壳产生的电压降低值为：
Uf-Uf’=[Id*R1+Id*R2] - [Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)]=Id*R2* Rb/(Ra+Rb)
假设系统接地电阻Rb为4Ω，重复接地电阻为10Ω，为方便计算，我们假设R1=R2,那么做了重复接地的用电设备金属外壳电压与不做重复接地的用电设备金属外壳电压的比值为：
Uf’/Uf=[Id*R1+Id*R2* Ra/(Ra+Rb)] /[Id*R1+Id*R2] =[1+ Ra/(Ra+Rb)] / [1+1]=0.85
即做了重复接地时，用电设备金属外壳电压降到了不做重复接地时的0.85倍。
4. TN-S系统重复接地分析
以上是对TN-C-S系统的重复接地分析，如果换成TN-S系统，因为TN-S系统的PE线和N线在变电所处就已经分开，因此设备正常运行时，PE线上是没有电流经过的，那么正常运行时PE排就不存在对地电位了。当用电设备发生相线碰壳时，其分析方法与TN-C-S一致，此处不再重复计算。
通过以上计算可以得知，在低压总进线处设置PE或PEN线的重复接地确实能降低PE线的对地电位，对TN系统的配电安全来说有益无害，而PE或PEN线的重复接地并不难实现，PE或PEN线只要与总等电位端子箱MEB做等电位联结即可实现重复接地，因为MEB是与接地网和进出建筑物的地下金属管道等相连接，而这些地下的金属管道也是现成的良好接地体，另外TN系统的重复接地是PE线或PEN线，而不能是中性线（N线）。