接地系統(一) Earthing System(1) (踏入50萬瀏覽量第二文)

 

大家好，我係Michael，本篇要介紹接地系統。

 

接地系統是一個大型的保護系統，他主要有幾個用途

1.     提供保護令人免受電擊

2.     維持電力系統電壓穩定 (三相四線系統 N線接地)

3.     減低因電力故障帶來的危害 (例如火警，爆炸等)

一個接地系統，主要由以下部件組成：

l   Earth Electrode 接地極

l   Main Earth terminal 總接地終端

l  Protective Conductor 保護導體

 

接地極

接地極有很多種，在香港，可以接受的接地極有以下幾種方法；

Earth tapes 接地帶

也有以接地帶組成一個大範圍的網，例如青衣島的油庫便是以這個方面安裝接地系統。

Earth plates 接地板

Earth rods 接地棒 (俗稱打銅棍)

Metallic reinforcement of concrete 鋼筋混凝土 

 

Earth tapes接地帶

接地帶主要分為，光身銅帶、鍍錫銅帶、包膠銅帶及鍍錫包膠銅帶。

 

在變壓器房則會用150平方毫米以上的硬銅巴來安裝接地系統。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 接地帶應採用截面積不小於 25 毫米 × 3 毫米的銅帶。

(b) 如需把數條接地帶作並聯連接，以達至低的接地電阻，可以採取平行線方式或以某一點為中心的放射式安裝。

 

Earth plates 接地板

 

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

接地板應使用不少於 3 毫米厚而面積不超過 1200 毫米 × 1200 毫米的銅板。

 

Earth rods 接地棒 (俗稱打銅棍)

在香港常用的接地棒，實際上是一根鐵棍，在外層鍍上一層銅，正正便是銅皮鐵骨，因為全枝以銅製的話根本不可能打進泥土。

 

選擇好植入接地捧的位置，在完成後便要量度接地電阻阻值(並非接地環路阻抗測試)，其阻值不能大於1歐姆，如未能符合要求便要根據守則上的距離植入第二根接地棒，完成後仍要再次量度接地電阻阻值，以確保符合要求。

亦有做法會預先評估該區域的土壤質素，如預知無法達到要求，便會用銅板或銅網等來完成。

接地棒標準尺寸

雞心碼 - 常用來把接地捧與銅帶連接。

耦合器(連接器) Connector - 主要是把第一根與第二根接地捧連接在一起，打擊時也會用來加一顆螺絲，避免把接地捧的絲牙打壞。

接地井 Earth Pit - 主要用途是明確接地捧的位置，也可以說是一種保護。

除了用手鎚一下一下把接地捧打入泥土，便是用這根連接捧套在SDS Max沖擊鑽與接地捧之間。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 銅接地棒的總直徑，不應小於 12.5 毫米。

(b) 使用不銹鋼或鍍鋅鋼等類材料的接地棒，總直徑不應小於 16 毫 米。

(c) 接地棒插入的一端，可以裝上一個堅硬的鋼頭。

(d) 如需加長接地棒，應以耦合器把每截接地棒連接起來。

(e) 安裝額外的接地棒時，適宜使每截接地棒之間保持 3.5 米或大於插入長度兩倍的距離。所有依照此方式安裝的接地棒，應使用大小適合的接地導體加以連接，該導體應藏於聚氯乙烯管道內，且埋藏於地面之下的深度最少為 600 毫米。

總接地終端

總接地終端位於總掣房，連接接地極的接地導體，CPC及接駁導體(Bonding)。(俗稱總水)

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 每一裝置皆應設有一個總接地終端或總接地匯流排，把下列導體連接至接地導體： (i) 電路保護導體； (ii) 總接駁導體；及 (iii) 功能接地導體 (如需要者)。

(b) 用以連接用戶總接地終端及供電商的變壓器接地極或供電纜金 屬護套的接駁導體，截面積不應小於 150 平方毫米銅等值。應備有可切斷接駁導線的設施，以便進行測試。

(c) 總接地終端應使用接地導體有效地連接至接地極。

(d) 在 總 接 地 終 端 所 在 處 或 其 附 近 ， 應 於 當 眼 地 方 展 示 載 有 “SAFETY EARTH CONNECTION —— DO NOT REMOVE”及 “安全接地終端 —— 切勿移去” 字樣的警告性告示。作警告用 的告示， 應符合守則 17 的規定。

保護導體

基本上所有連接至總接地終端的均稱為保護導體

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(1) 保護導體的類別

(a) 保護導體的類別（見圖 11(1) 所示）包括：

(i) 電路保護導體；

(ii) 總等電位接駁導體；

(iii) 輔助接駁導體；

及 (iv) 接地導體。

(b) 保護導體可由下列項目構成：

(i) 獨立的導線或電纜；

(ii) 電纜的金屬護套或裝甲；

(iii) 帶電電纜中的一部分；

(iv) 硬性鋼導管、線槽或管通；

或 (v) 線路系統的金屬外殼。

(c) 保護導體如由金屬導管、線槽或管通所構成，亦應按適當情況符合守則 14的規定。

(d) 軟性或可彎曲的導管，不應用作保護導體。

 

(2) 保護導體的大小

(a) 保護導體如不屬電纜的組成部分，或並非由導管、管通或線槽所構成，或並非藏於線路系統的金屬外殼內，其截面積不應少於表 11(1) 所載數字。

(b) 在符合上文 (a) 節的規定下， 按情況依照表 11(2) 所列數值而選 擇保護導體的截面積 ( 但不包括等電位或輔助接駁導體及不是雙 芯或多芯電纜組成的一部分 )，亦可接受。另一個方法是依照 BS 7671 第 543.1.3 條所列的公式，計算保護導體的截面積。

電路保護導體

 

全寫為Circuit Protective Conductor電路保護導體，即接駁在負載上的水線。在香港是黃綠顏色的電線。這條水線是由總電掣房的總接地終端經分掣再到用戶的負載。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 電路保護導體若由外殼構成，則每一插座應以大小適當的獨立電路保護導體，將插座的接地終端與用以藏放該插座的外殼內部的接地終端連接起來。

(b) 任何長度的軟性導管，皆應設有獨立而且大小適合的電路保護導體，確保設於該導管兩端之間的裝置持續接地。

(c) 用作電路保護導體的匯流排槽緊接的分節，應以大小適合的保護導體 (如銅帶或連桿) 加以連接，以確保這些分節持續接地。如果匯流排槽製造商保證使用所提供的連接附件可確保匯流排槽鄰接的分節持續接地，則可不必依照上述規定而行。

(d) 每一環形最終電路的保護導體 (由電纜的金屬表層或外殼構成者除外)，應以環形方式裝置，使兩端連接至電路起源點的接地終端。

總等電位接駁導體

主要連接煤氣喉，水喉等外露金屬。目的是形成一個等電位區域。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 在每一裝置上，所有非電氣裝置金屬部分須用總等電位接駁導體連接至總接地終端，使形成等電位區域。這類非電氣裝置金屬部分包括：

(i) 總水喉管；

(ii) 氣體裝置喉管；

(iii) 其他設備的喉管及管通；

(iv) 中央暖氣及空氣調節系統的上升喉管及管通；

及 (v) 結構骨架的外露金屬部分。

(b) 在大型裝置中，如有多個等電位區域，應把這些區域接駁一起，使成一個等電位區域。

(c) 鋁質或包銅鋁導體，不應用來與正常使用時可能出現凝結的水管作接駁。 (d) 總等電位接駁導體的截面積，不應小於裝置中接地導體截面積的一半，但最低限度要達 6 平方毫米的銅等值，但不需超過 25 平方毫米銅等值。

(e) (i) 任何氣體或供水喉管的總等電位接駁，應盡量接近這些喉管 接入樓宇的位置；但如該位置設有絕緣部分或插件，則應在該絕緣部分或插件近用戶側的金屬件上進行接駁。

(ii) 氣體供應喉管尤其應在氣體錶靠近用戶的一側 (即介於氣體錶聯管節與任何分支喉管之間) 進行接駁。茲建議在氣體錶 600 毫米範圍內進行這類接駁。 (f) 關於設有資訊科技設備的建築物的等電位接駁及接地的應用，可參閱 BS EN 50310。

輔助等電位

當金屬與金屬之間有電位差的時候，如果其中一塊金屬帶電便會造成觸電的危險。為了確保金屬與金屬之間沒有電壓差，因此有輔助等電位的出現。(關於觸電的問題，詳情請參閱保護導線及輔助等電位保護導線的作用)

在考慮耐用性時，可以使用軟線或更為柔性的織帶。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 在總等電位接駁所形成的區域之內，應在符合下列情況的金屬部分上個別作輔助等電位接駁，使維持等電位區域：

(i) 非電氣裝置金屬部分；

及 (ii) 與外露非帶電金屬部分或其他非電氣裝置金屬部分可同時接觸得到；及 （註：分隔距離不超過 2 米，通常被視為可同時接觸到的距離。）

(iii) 並非採用永久可靠、而且具極低阻抗的金屬對金屬接頭作電氣性的總等電位接駁。

(b) 可能需要接駁的金屬件，包括與外露非帶電金屬部分相距不超過 2 米的氣體或供水喉管或大件物體。例如，靠近電熱水器的 水管，或用以支承抽氣扇或冷氣機或靠近插座的窗框。界定浴 室金屬掛架、金屬窗框或金屬門柄等是否屬於非電氣裝置金屬 部分時，應量度導電部分和總接地終端之間的絕緣電阻。就標 稱供電電壓為 220 伏特的典型單相供電系統而言，若在最惡劣的情況下 ( 例如在濕度高的環境下 )，量度所得的電阻仍大於 45,000 歐姆 ( 註 )，則該金屬部分便可界定為不屬於非電氣裝置 金屬部分。 （註：此數值是根據 IEC 60479-1:2005 計算得來的約數。）

(c) 鋁質或包銅鋁導體，不應用來與正常使用時可能出現凝結的水管作接駁。 (d) 輔助接駁導體的最小截面積，應符合表 11(1) 的要求，但須符合下列情況：

(i) 把兩個外露非帶電金屬部分連接起來的接駁導體，其截面積不應小於連接至外露非帶電金屬部分的最小一條保護導體。

(ii) 把外露非帶電金屬部分連接至非電氣裝置金屬部分的接駁導體，其截面積不應小於連接外露非帶電金屬部分的保護導體截面積的一半。

(iii) 把兩個非電氣裝置金屬部分 ( 其中一個連接至外露非帶電金 屬部分 ) 連接起來的接駁導體，其截面積不應小於連接外露非帶電金屬部分的保護導體截面積的一半。

(e) 對於金屬管道支架或小型金屬部件，例如裝於建築物外牆非金屬附件上的螺絲，若有關保護器件可於 BS 7671 規定的時間內 自動切斷電流，可無需於可同時接觸到的外露非帶電金屬部分 或非電氣裝置金屬部分作輔助接駁。

接地導體 

接駁導體在香港一般使用 25 x 3 mm的銅帶，其作用是把保護導體連接至總接地終端。

根據機電工程署的COP 2020，有以下的要求：

(a) 接地導體的截面積，應符合守則 11C(2) 的規定。此外，如果埋藏於地下，還應符合下列情況：

(i) 如有防止機械性損壞及防腐蝕保護，最小截面積為 2.5 平方 毫米銅等值；

(ii) 如有防腐蝕保護但沒有防機械性損壞保護，最小截面積為 16 平方毫米銅等值；

(iii) 如沒有防腐蝕保護，最小截面積為 25 平方毫米銅等值。

(b) 鋁質及包鋁銅導體，不應用作接地導體，與接地極作最終連接。 應使用銅導體或其他同等耐蝕的合適材料。

(c) (i) 應在易於接觸的位置裝設測試終端，以便從總接地終端或從 接地極拆除接地導體，俾能進行測試及量度接地設備的電阻。

(ii) 這類測試終端如設於地下，應藏於襯混凝土的地極檢驗坑內，並設有一個頗大而且可以移去的外蓋，以確保有關人員可隨時接觸進行檢修。

(iii) 只應在使用工具的情況下，方可從任何測試終端拆除接地導體。

(d) 作接地導體用的任何接頭及連接物，皆應機械性堅固及電氣性能可靠。與接地極連接的觸點，應按情況需要予以鍍錫，以保持可靠的電氣持續性。

(e) 在每一接地導體與接地極連接處或其附近，應於當眼地方展示 載 有“ SAFETY EARTH CONNECTION —— DO NOT REMOVE”及“安全接地終端 —— 切勿移去”字樣的警告性告示。作警告用的告示，應符合守則 17 的規定。

(f) 連接至總接地終端的避雷導體尤其應妥為識別。

潔淨接地 Clean Earth

電腦系統或電訊系統，有些時候會自行安裝一套接地系統，以避免其他系統的接地影響到他們的儀器。正確的安裝方式，除了與原有接地系統分離之外，也不該與混凝土有所接觸。當然在其他承辦商在系統安裝時也不要貪方便在潔淨接地系統取得接地，因為他日被發現時，也可能是因為他們的系統出現問題，便可能有麻煩找上門，

其一）通常這些潔淨接地系統是私人擁有的(與大廈業權無關)。

其二）當他們發生問題便要找出原因，你便可能成為代罪羔羊。

其三）數據是無價的，賠償額可能是天文數字。

其四）如屬電訊公司資產，影響到他們客戶時，賠償額也可能同樣是天文數字。