| 焊接設備的接地保護 |
一. 概述： 焊接設備的接地，是保障焊接設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施�？梢哉J為，凡是與電網連接的所有儀器設備都應當接地；凡是電力需要到達的地方，就是接地工程需要作到的地方。由此可以我們知道，接地工程的廣泛性和重要性。 一方面，隨著時代的進步，強功能高價值焊接設備的廣泛使用，要求提供更加可靠的接地保護；另一方面，微電子技術的推廣，使得現代焊接設備要求更低的接地電阻，還往往需要抗干擾。 二. 接地的概念：
帶電導體與大地相接觸的現象稱為接地。該定義中隱含了一個事實——導體對大地放電。那么什么是"地"呢？就是以接地點為圓心，以距離S為半徑的半球形以遠、0電位的地方，稱作電氣上的"地"。如圖所示 距離S以內為流散電場，場強隨S減小而增強。電場中的電流為擴散電流，電流受到的阻力稱流散電阻。 根據經驗，一般確認：在干燥的氣候條件下S為20m。在不明確接地點具體數據時，可確認20米及以遠處電位為0，顯然也就是安全的地方。 在接地點，帶電導體與大地電位等于0處的電壓稱接地電壓U0；流入大地的電流稱接地短路電流I0；它們的比值稱作接地電阻R0，即R0=U0/I0。如變換為I0*R0=U0，更容易看出，接地電阻R0與接地電壓U0成正比關系。后面討論的人們建造的接地裝置就是將接地電阻R0的值做得盡量小，使接地裝置在接地電流I0通過時接地導線與地的接地電壓U0盡量低。而U0就是該點的地電位，地電位U0的升高稱之為地電位升。當某一接地裝置建造后，接地電阻R0是一個常數，地電位升U0隨著接地電流I0增大而升高。 一. 接地的分類和目的： 按接地的作用來分類，常用的有以下幾種： ⑴.保護接地：防止電氣設備的外殼帶電，保護人員和設備不受損害為保護接地。 ⑵.工作接地：保障設備的正常運行需要為工作接地，例如配電變壓器低壓側中性點的工作接地。 ⑶.過電壓（防雷）接地：為了消除電氣裝置或設備的金屬結構免遭過電壓損壞的接地。 ⑷.靜電接地：防止產生的聚集靜電荷對設備的損壞而進行接地。 ⑸.隔離接地：把不能受干擾的電器設備或干擾源用金屬外殼屏蔽起來并進行接地，以避免干擾信號影響設備正常工作。 本文主要介紹保護接地的重要性。保護接地是為防止絕緣損壞造成設備帶電危及人身安全而設置的保護裝置，它有接地與接零兩種方式。按電力規定，凡采用三相四線供電的系統，由于中性線接地，所以應采用接零方式，把設備的金屬外殼通過導體接至零線上，而不允許將設備外殼直接接地。 1、保護接地 機殼安全接地是將焊接設備平時不帶電的金屬部分（焊機外殼，操作臺外殼等)與地之間形成良好的導電連接，以保護焊接設備和人身安全。原因是焊接設備的供電是強電供電（380、220或11OV），通常情況下機殼等是不帶電的，當故障發生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產生危險。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。 機殼漏電流公式： I=U*（R1+R2）/（R1*R2） R1—人體電阻 R2—保護性接地電阻 當無保護性接地時，R2值相對于R1很大，漏電流全部通過人體電阻，造成人體觸電。當有保護性接地時，R2值很小（規定不超過4Ω），R1相對于R2很大，漏電流幾乎全通過接地電阻，人體免受電擊危險。 2、 接零保護： 為了防止焊接設備因絕緣損壞而使人身遭受觸電危險，將焊接設備的金屬外殼與供電變壓器的中性點相連接者稱為接零保護。在中性點直接接地的低壓電力網中，焊接設備應采用低壓接零保護。 在中性點非直接接地的低壓電力網中，焊接設備應采用低壓接地保護。由同一臺發電機、同一臺變壓器或同一段母線供電的低壓電力網中，不宜同時采用接地保護與接零保護。 現在電網為三相四線制或三相五線制，除了U、V、W三相380V主線外，還有零線（N）、保護線（PE）或保護性零線（PEN）幾種。焊機機殼保護措施有保護性接地、保護性接零。 在低壓電網中性點直接接地的系統中，焊機外殼接地后再與零線連接，形成保護性接零。在保護接零系統中，如果零線在某一處中斷，該環境中又有一臺焊機外殼帶電，短路電流與電源零線不能形成回路，造成系統中所有焊機外殼都帶電。為了避免這種危險，必須采用重復接地保護。重復接地就是在零線的每一個重要分支上進行一次可靠接地。 焊機外殼通過焊機接地螺釘接到中線上，當產生碰殼時，經中線與機殼會流過很大的短路電流，使得焊機外配電柜電源保險絲立即熔斷，將電網切除。 3、 接地和接零相比較有哪些不同之處？ 保護接地和保護接零是維護人身安全的兩種技術措施，其不同處是： 其一，保護原理不同。低壓系統保護接地的基本原理是限制漏電設備對地電壓，使其不超過某一安全范圍；高壓系統的保護接地，除限制對地電壓外，在某些情況下，還有促成系統中保護裝置動作的作用。保護接零的主要作用是借接零線路使設備潛心電形成單相短路，促使線路上保護裝置迅速動作。 其二，適用范圍不同。保護接地適用于一般的低壓不接地電網及采取其它安全措施的低壓接地電網；保護接地也能用于高壓不接地電網。不接地電網不必采用保護接零。 其三，線路結構不同。保護接地系統除相線外，只有保護地線。保護接零系統除相線外，必須有零線；必要時，保護零線要與工作零線分開；其重要的裝置還應有地線。 二. 安全電壓： 在比較干燥的環境中，人體電阻約為1000～1500Ω，電流對人體的最大安全值約為工頻交流30mA，根據歐姆定律：U=I*R 可計算出外電安全電壓為交流36V（直流為≤48V），松下電焊機防觸電電壓≤直流15V。 三. 焊接設備使用中的安全注意事項： 焊機正常狀態下機殼不帶電。焊接設備在使用一段時間后，內部會有飛濺微粒、鐵粉、油塵等大量堆積。如果工廠環境欠佳，或野外作業，電源內部鐵粉等塵埃則更多。如果不經常對內部進行除塵，當操作人員接觸焊接設備外殼時就會感到麻手，這是由于交流漏電而焊接設備外殼沒接地（零）造成的。 當多臺焊機與母材共同放置在鐵板上，主變壓器繞組絕緣損壞與鐵芯短路等均可能造成焊機外殼帶電，出現安全隱患，造成人身傷害。高空、潮濕及金屬容器內作業，危險性更大。許多用戶已經認識到漏電的危害，外配電柜的電源開關均為帶漏電保護開關，但有些用戶仍然麻痹大意，焊接設備不進行保護接地或接零，造成安全隱患。 在一些經常移動的焊接設備中，由于接地（零）線常常被忽略，操作人員有的可能會雙手同時接觸接零和不接零的焊接設備，就有可能發生上述現象。嚴重時將會造成灼傷、觸電等重大事故。電傷主要是對人體外部造成的局部傷害，包括電弧燒傷等。電擊時電流通過人體內部，破壞心臟、肺部、神經系統的正常工作，嚴重時致人死亡。 松下焊機都設有接地標志，使用時應可靠進行接地或接零保護，但保護性接地與保護性接零不能同時進行。因為采用接地保護的焊機發生對地短路時，若短路電流不能及時切斷，就會產生對地電壓U。 對地電壓公式：U=U相*R3/（R3+R4） R3—接地保護的電阻 R4—配電變壓器中性點的接地電阻 正常狀態下，R3=R4，短路將使零線電位升高到110V以上，造成危險。 日常使用中，焊工、維修工可以人為增大絕緣電阻，如帶橡皮手套，雨天、野外穿絕緣鞋，在金屬容器內帶絕緣安全帽等。另外，焊鉗、母材線等不許用裸線、鐵板，應用絕緣性能良好的導線連接。焊機出現故障，檢修時應謹慎作業，仔細檢查，避免出現傷害事故及造成二次故障。 為了保證人身安全，以及焊接設備的性能，以期長年使用。除了保證焊接設備（如焊機外殼等）可靠接地外，最好每三個月進行一次檢修。并用干燥的壓縮空氣將電源內部的飛濺物和塵埃等吹凈。只有這樣，才能保證焊接設備長期可靠、安全的運行。 四. 焊機外殼帶電的測量： 當出現焊機外殼帶電后，重新使用前必須斷電檢查焊機內部元件的絕緣電阻。使用500V兆歐表測定前，先用導線把整流器件、可控硅模塊、接觸器、晶體管電氣元件等短路，以防止過電壓擊穿。 |