家庭电路的设计
1 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
古时候人民便想着控制雷电，时至今日电终于融入人们的生活，与人息息相关。然而电还是存在着危险性，因此需要设计出安全的电路才能安全的运用电能。
安全电压：不高于36V的电压。
不要接触火线或与火线连通的导体，特别注意原来绝缘的物体导了电。
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不要靠近高压带电体，因为高压触电有两种类型：高压电弧触电和跨步电压触电，不接触也可以触电。
触电处理：有人发生触电事故，绝不用手拉触电人，应赶快切断电源，或用干燥绝缘体把线挑开；高压触电，宜赶快通知专业人士。
急救：触电人如果昏迷，应先切断电源，再做人工呼吸，并送医院；如发生火灾，应先断电，再灭火。
1.2 运用、市场格局及竞争状况
除氟滤料运用：接地就是将电器设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位，提供零电位参考点，以保证电子、电器设备的正常运行和人员的人身安全。接地从类别来看分为防雷接地、交流工作接地、安全保护接地、直流接地、屏蔽接地与防静电接地。防雷接地和其他接地(电气安全、防静电、工作地)可能共地，也可能分地。从应用来说，接地具有更广泛的需求。常规接地技术主要是利用接地体几何尺寸，实现接地泄流、降低接地电阻的目的, 量使用角钢、扁钢等构筑地网。现在由于各行业新技术、新设备的广泛运用，对接地提出了更多新的要求，接地工程需求增大。接地技术厂家也为在该行业取得先期市场而积极提高自己的技术优势，多种优化接地技术、新型接地专利产品在市场上逐步兴起. 在接地技术行业，地网材料从钢质—铜质的演变引发了行业对电化学腐蚀的关注，并推动了新型接地材料的问世。工程技术人员在全面综合接地网的泄流耗散能力、地网结构、寿命和稳定性的基础上构建科学、安全、稳定、持久的整体等电位接地系统
新型接地材料的适用性更加广泛，为接地工程的设计和实施提供了更多的选择，比如：考虑低电阻的铜包钢接地极、离子接地极；考虑地网结构和稳定的放热焊接技术及产品；考虑综合性价比的复合接地模块；考虑使用寿命的带阴极保护的锌包钢接地极、锌包钢离子接地极等。由于大量新型接地材料和新技术方案的采用，我国高土壤电阻率条件下的接地技术得到迅速发展。
目前，国内各行业针对自身情况已制订或正在制定比较细致的接地行业标准，国内接地技术规范逐步趋向于与国际技术规范接轨，部分等同采用国际规范。
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接地市场格局及竞争状况：从2000年开始，随着业务需求量的放大，国内新型接地材料厂家数量迅速增加，迄今国内的接地企业总数已逾200家，但市场集中度非常低，除了艾力高、成都桑莱特、北京沃思华、北京金合益、四川中光等几家知名企业外，大部分接地企业还处于资本分散，各自为战，纵向一体化程度较低的状态，时常因信息不对称造成产、销、施工环节脱节，影响工程质量。目前，各厂家业务基本还集中于自己熟悉的地域或行业。尽管国内配套企业及工程招标已出现多家供货的情况，但参与投标的厂家数量有限，说明接地行业目前竞争性仍不激烈，还处于朝阳行业初期的蓝海市场状态。
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1.3 主要研究内容、研究方法及思路
家庭电器设备的安全保护接地问题：随着国家“家电下乡”政策的实施，全国各地“家电下乡”活动也火热开展起来。他们在开展“家电下乡”配套服务过程中发现，农村地区低压供电线路多数为三相四线制，农户的进户线路为一火一零两根线，没有接地线。而有些家用电器，如洗衣机、电冰箱、电饭煲等的产品说明书中，明确要求在使用当中配备带接地的单相电源。但是，农户家中电源均为单相无接地电源，无法满足这类家电使用的安全要求。为保证安全金属外壳的家电设备，一般均采用保护接地来避免发生触电事故。
中医管理系统高压电缆接地问题。按我国的法定规范，高压是指1000伏以上的电力输变电电压或380伏以上的配用电电压。35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。
防雷接地设计思想。防雷工程是一项系统工程，要求将外部防雷装置和内部防雷装置
统一考虑，着眼于全方位的雷电综合防护，把机房建筑物的防雷、雷电电磁脉冲（LEMP）防护、设备防雷、电源系统防雷、线路防雷、接地系统、保护装置等综合因素考虑在内。而从EMC（电磁兼容）的观点来看，由外到内可分为几级保护区。运营楼建筑物外部是直接雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性最高，是暴露区，为0区；建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，可将其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低。综合运营楼各弱电系统设备机房雷击电磁脉冲防护按A类要求设计，供电电源应采取3-4级电涌保护器（SPD）进行保护。从而将雷电过电压降低到设备能够承受的水平。
配电网中性点接地方式。主要分为两大类：一、有效接地系统，即中性点直接接地系统，包括我们熟知的中性点直接接地和中性点经小电抗接地；二、中性点非有效接地系统，即小电流接地系统，包括中性点不接地，中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈接地三种方式。电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合性技术课题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。
2 电路接地的分类及特点
2.1 电路接地的分类
在电力系统中，接地是用来保护人身及电力、电子设备安全的重要措施。通常我们将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地、直流接地、屏蔽接地与防静电接地、功率接地系统、重复接地，用他们来保护不同的对象，这几种接地形式从目的上来说是没有什么区别的，均是通过接地接地导体将过电压产生的过电流通过接地装置导入大地，从而实现保护的目的。现代工厂在接地上都要求形成一张严密的网，而所有的被保护对象都挂在这个安全的接地网上，但不同的接地都需要从接地装置处的等电位点连接。
2.2 电力系统接地类型的特点
防雷接地：为把雷电迅速引入大地，以防止雷害为目的的接地。如避雷针、避雷器的接地防雷装置如与电报设备的工作接地合用一个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。防雷接地，主要是通过将雷电产生的雷击电流通过接地网这一有效途径引入大地，从而对建筑物起到保护作用。一般有两种避雷方式供选择，其一是避雷针接地，其二是采用法拉第笼方式接地。它们是两种不同的防雷模式，它们
在防雷原理上有显著的区别。避雷针的原理是空中拦截闪电、使雷电通过自身放电，从而保护建筑物免受雷击，避雷针的保护范围是从地面算起的以避雷针高度为滚球半径的弧线下的面积，对于法拉第笼，它认为避雷针的范围很小，而且在避雷针保护的空间内仍有电磁感应作用，而且避雷针附近是强的电磁感应区，有很大的电位梯度，在它周围有陡的跨步电压存在，在这一范围内的人们有生命危险，鉴于种种观点，现在的防雷接地系统中法拉第笼占有重要地位。实验证明，一个封闭的金属壳体是全屏蔽的，在雷电流通过时，是沿着壳体的外表面流入大地，而在壳体的内部没有感应电动势及磁通，即雷电流没有对内部的设备产生干扰效应。而法拉第笼下部的环状接地环、等电位均压网也避免了人在此等电位环境中被雷击的危险。
工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备与大地作金属连接。工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地、屏
蔽接地、防静电接地等混接；也不能与PE线连接。在TN-C系统和TN-C-S系统中，为使电路或设备达到运行的要求的接地，如变压器中性点接地。该接地称为工作接地或配电系统接地。工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，即减轻低压系统由高压窜入低压系统所产生过电压的危险性。如没有工作接地则当10kV的高压窜入低压时，低压系统的对地电压上升为5800V左右。
当配电网一相故障接地时，工作接地也有抑制电压升高的作用。如没有工作接地，发生一相接地故障时，中性点对地电压可上升到接近相电压，另两相对地电压可上升到接近线电压。如有工作接地，由于接地故障电流经工作接地成回路，对地电压的“漂移”受到抑制，在线电压0.4kV的配电网中。中性点对地电压一般不超过50V，另外两相对地电压一般不超过250V。
安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，有PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。保护接地是当前低压电力网中的一种行之有效的安全保护措施。通常有两种做法，即接地保护和接零保护。将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接是电气工作的一个重
点，也就是我们通常说的接地。将电气设备和用电装置的金属外壳与系统零线相接叫做接零。由于电力系统中采用保护接地，是我们对用电设备、金属结构及电子等设备采取的接地保护措施，这样就可
以避免电器设备漏电、线路破损或绝缘老化漏电等漏电事故造成的伤害。通过接地导体将可能产生的线路漏电、设备漏电及电磁感应、静电感应等产生的过电压通过接地回路导入大地，而避免设备等的损坏及保证人生的安全。有了接地保护，可以将漏电电流迅速导入地下，而实现此目的就是要求所有的用电设备、钢结构及电子、仪表设备都要与接地网可靠连接，简单而言，在电力系统中，接地和接零的目的，一是为了电气设备的正常工作，例如工作性接地；二是为了人身和设备安全，如保护性接地和接零。虽然就接地的性质来说，还有重复接地，防雷接地和静电屏蔽接地等，但其作用都不外是上述两种。而针对不同的供电系统，这些接地也有不同的选择。两种不同的保护方式使用的客观环境又不同，如果选择不当，不仅会影响对设备及人身的保护性能，还会影响电网的供电可靠性。对于不同供电方式所要求的接地系统也有区别，采取的保护措施也不同。路轨两用消防车
屏蔽接地与防静电接地：为防止智能化大楼内电子计算机机房干燥环境产生的静电对电子设备的干扰而进行的接地称为防静电接地。为了防止外来的电磁场干扰，将电子设备外壳体及设备内外的屏蔽线或所穿金属管进行的接地，称为屏蔽接地。
为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽。空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强总等于零。因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。若空腔导体内有带电体，在静电平
衡时，它的内表面将产生等量异号的感生电荷。如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感生电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响,。静电屏蔽接地封闭时内部有电荷电场为何不受外界电场影响_。如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场(你在导体内外壳之间做高斯面，内部的感应电荷与原电荷相加为零，顾无电场)。这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场。此电场由壳内电荷产生,
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