焊接设备的接地保护

一. 概述：

焊接设备的接地，是保障焊接设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施。可以认为，凡是与电网连接的所有仪器设备都应当接地；凡是电力需要到达的地方，就是接地工程需要作到的地方。由此可以我们知道，接地工程的广泛性和重要性。

一方面，随着时代的进步，强功能高价值焊接设备的广泛使用，要求提供更加可靠的接地保护；另一方面，微电子技术的推广，使得现代焊接设备要求更低的接地电阻，还往往需要抗干扰。 二. 接地的概念：

带电导体与大地相接触的现象称为接地。该定义中隐含了一个事实——导体对大地放电。那么什么是\"地\"呢？就是以接地点为圆心，以距离S为半径的半球形以远、0电位的地方，称作电气上的\"地\"。如图所示

距离S以内为流散电场，场强随S减小而增强。电场中的电流为扩散电流，电流受到的阻力称流散电阻。

根据经验，一般确认：在干燥的气候条件下S为20m。在不明确接地点具体数据时，可确认20米及以远处电位为

0，显然也就是安全的地方。

在接地点，带电导体与大地电位等于0处的电压称接地电压U0；流入大地的电流称接地短路电流I0；它们的比值称作接地电阻R0，即R0=U0/I0。如变换为I0*R0=U0，更容易看出，接地电阻R0与接地电压U0成正比关系。后面讨论的人们建造的接地装置就是将接地电阻R0的值做得尽量小，使接地装置在接地电流I0通过时接地导线与地的接地电压U0尽量低。而U0就是该点的地电位，地电位U0的升高称之为地电位升。当某一接地装置建造后，接地电阻R0是一个常数，地电位升U0随着接地电流I0增大而升高。 一. 接地的分类和目的：

按接地的作用来分类，常用的有以下几种：

⑴.保护接地：防止电气设备的外壳带电，保护人员和设备不受损害为保护接地。 ⑵.工作接地：保障设备的正常运行需要为工作接地，例如配电变压器低压侧中性点的工作接地。 ⑶.过电压（防雷）接地：为了消除电气装置或设备的金属结构免遭过电压损坏的接地。 ⑷.静电接地：防止产生的聚集静电荷对设备的损坏而进行接地。

⑸.隔离接地：把不能受干扰的电器设备或干扰源用金属外壳屏蔽起来并进行接地，以避免干扰信号影响设备正常工作。

本文主要介绍保护接地的重要性。保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而设置的保护装置，它有接地与接零两种方式。按电力规定，凡采用三相四线供电的系统，由于中性线接地，所以应采用接零方式，把设备的金属外壳通过导体接至零线上，而不允许将设备外壳直接接地。

1、保护接地

机壳安全接地是将焊接设备平时不带电的金属部分（焊机外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护焊接设备和人身安全。原因是焊接设备的供电是强电供电（380、220或11OV），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。

机壳漏电流公式： I=U*（R1+R2）/（R1*R2） R1—人体电阻 R2—保护性接地电阻

当无保护性接地时，R2值相对于R1很大，漏电流全部通过人体电阻，造成人体触电。当有保护性接地时，R2值很小（规定不超过4Ω），R1相对于R2很大，漏电流几乎全通过接地电阻，人体免受电击危险。

2、 接零保护：

为了防止焊接设备因绝缘损坏而使人身遭受触电危险，将焊接设备的金属外壳与供电变压器的中性点相连接者称为接零保护。在中性点直接接地的低压电力网中，焊接设备应采用低压接零保护。 在中性点非直接接地的低压电力网中，焊接设备应采用低压接地保护。由同一台发电机、同一台变压器或同一段母线供电的低压电力网中，不宜同时采用接地保护与接零保护。

现在电网为三相四线制或三相五线制，除了U、V、W三相380V主线外，还有零线（N）、保护线（PE）或保护性零线（PEN）几种。焊机机壳保护措施有保护性接地、保护性接零。

在低压电网中性点直接接地的系统中，焊机外壳接地后再与零线连接，形成保护性接零。在保护接零系统中，如果零线在某一处中断，该环境中又有一台焊机外壳带电，短路电流与电源零线不能形成回路，造成系统中所有焊机外壳都带电。为了避免这种危险，必须采用重复接地保护。重复接地就是在零线的每一个重要分支上进行一次可靠接地。

焊机外壳通过焊机接地螺钉接到中线上，当产生碰壳时，经中线与机壳会流过很大的短路电流，使得焊机外配电柜电源保险丝立即熔断，将电网切除。 3、 接地和接零相比较有哪些不同之处？

保护接地和保护接零是维护人身安全的两种技术措施，其不同处是：

其一，保护原理不同。低压系统保护接地的基本原理是限制漏电设备对地电压，使其不超过某一安全范围；高压系统的保护接地，除限制对地电压外，在某些情况下，还有促成系统中保护装置动作的作用。保护接零的主要作用是借接零线路使设备潜心电形成单相短路，促使线路上保护装置迅速动作。

其二，适用范围不同。保护接地适用于一般的低压不接地电网及采取其它安全措施的低压接地电网；保护接地也能用于高压不接地电网。不接地电网不必采用保护接零。

其三，线路结构不同。保护接地系统除相线外，只有保护地线。保护接零系统除相线外，必须有零线；必要时，保护零线要与工作零线分开；其重要的装置还应有地线。

二. 安全电压：

在比较干燥的环境中，人体电阻约为1000～1500Ω，电流对人体的最大安全值约为工频交流30mA，根据欧姆定律：U=I*R 可计算出外电安全电压为交流36V（直流为≤48V），松下电焊机防触电电压≤直流15V。

三. 焊接设备使用中的安全注意事项：

焊机正常状态下机壳不带电。焊接设备在使用一段时间后，内部会有飞溅微粒、铁粉、油尘等大量堆积。如果工厂环境欠佳，或野外作业，电源内部铁粉等尘埃则更多。如果不经常对内部进行除尘，当操作人员接触焊接设备外壳时就会感到麻手，这是由于交流漏电而焊接设备外壳没接地（零）造成的。

当多台焊机与母材共同放置在铁板上，主变压器绕组绝缘损坏与铁芯短路等均可能造成焊机外壳带电，出现安全隐患，造成人身伤害。高空、潮湿及金属容器内作业，危险性更大。许多用户已经认识到漏电的危害，外配电柜的电源开关均为带漏电保护开关，但有些用户仍然麻痹大意，焊接设备不进行保护接地或接零，造成安全隐患。

在一些经常移动的焊接设备中，由于接地（零）线常常被忽略，操作人员有的可能会双手同时接触接零和不接零的焊接设备，就有可能发生上述现象。严重时将会造成灼伤、触电等重大事故。电伤主要是对人体外部造成的局部伤害，包括电弧烧伤等。电击时电流通过人体内部，破坏心脏、肺部、神经系统的正常工作，严重时致人死亡。

松下焊机都设有接地标志，使用时应可靠进行接地或接零保护，但保护性接地与保护性接零不能同时进行。因为采用接地保护的焊机发生对地短路时，若短路电流不能及时切断，就会产生对地电压U。

对地电压公式：U=U相*R3/（R3+R4）

R3—接地保护的电阻 R4—配电变压器中性点的接地电阻

正常状态下，R3=R4，短路将使零线电位升高到110V以上，造成危险。

日常使用中，焊工、维修工可以人为增大绝缘电阻，如带橡皮手套，雨天、野外穿绝缘鞋，在金属容器内带绝缘安全帽等。另外，焊钳、母材线等不许用裸线、铁板，应用绝缘性能良好的导线连接。焊机出现故障，检修时应谨慎作业，仔细检查，避免出现伤害事故及造成二次故障。

为了保证人身安全，以及焊接设备的性能，以期长年使用。除了保证焊接设备（如焊机外壳等）可靠接地外，最好每三个月进行一次检修。并用干燥的压缩空气将电源内部的飞溅物和尘埃等吹净。只有这样，才能保证焊接设备长期可靠、安全的运行。 四. 焊机外壳带电的测量：

当出现焊机外壳带电后，重新使用前必须断电检查焊机内部元件的绝缘电阻。使用500V兆欧表测定前，先用导线把整流器件、可控硅模块、接触器、晶体管电气元件等短路，以防止过电压击穿。