作者：伏名 文章來源： 網站
一、“地”和“接地”的概念
1．地
（1）電氣地 大地是一個電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無限電荷的能力，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變，因此適合作為電氣系統中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”，並不等干“地理地”，但卻包含在“地理地”之中。“電氣地”的範圍隨著大地架構的組成和大地與帶電體接觸的情況而定。
（2）地電位與大地緊密接觸並形成電氣接觸的一個或一組導電體稱為接地極，通常採用圓鋼或角鋼，也可採用銅棒或銅板。圖 1示出圓鋼接地極。
當流入地中的電流I透過接地極向大地作半球形散開時，由於這半球形的球面，在距接地極越近的地方越小，越遠的地方越大，所以在距接地極越近的地方電阻越大，而在距接地極越遠的地方電阻越小。試驗證明︰在距單根接地極或碰地處 20m 以外的地方，呈半球形的球面已經很大，實際已沒有什麼電阻存在，不再有什麼電壓降。
換句話說，該處的電位已近于零。這電位等于零的“電氣地”稱為”地電位”。若接地極不是單根而為多根組成時，屏蔽系數增大，上述 20m 的距離可能會增大。圖 1中的流散區是指電流透過接地極向大地流散時產生明顯電位梯度的土壤範圍。地電位是指流散區以外的土壤區域。在接地極分佈很密的地方，很難存在電位等于零的電氣地。
（3）邏輯地電子設備中各級電路電流的傳輸、訊息轉換要求有一個參考的電位，這個電位還可防止外界電磁場信號的侵入，常稱這個電位為“邏輯地”。這個“地”不一定是“地理地”，可能是電子設備的金屬機殼、底座、印刷電路板上的地線或建築物內的總接地端子、接地幹線等；邏輯地可與大地接觸，也可不接觸，而“電氣地”必須與大地接觸。
2．接地
將電力系統或電氣裝置的某一部分經接地線連接到接地極稱為“接地”。“電氣裝置”是一定空間中若干相互連接的電氣設備的組合。
“電氣設備”是發電、變電、輸電、配電或用電的任何設備，例如電機、變壓器、電器、測量儀表、保護裝置、布線材料等。
電力系統中接地的一點一般是中性點，也可能是相線上某一點。電氣裝置的接地部分則為外露導電部分。“外露導電部分”為電氣裝置中能被觸及的導電部分，它在正常時不帶電，但在故障情況下可能帶電，一般指金屬外殼。
有時為了安全保護的需要，將裝置外導電部分與接地線相連進行接地。“裝置外導電部分”也可稱為外部導電部分，不屬于電氣裝置，一般是水、暖、瓦斯、空調的金屬管道以及建築物的金屬架構。外部導電部分可能引入電位，一般是地電位。接地線是連接到接地極的導線。接地裝置是接地極與接地線的總稱。
超過額定電流的任何電流稱為過電流。在正常情況下的不同電位點間，由於阻抗可忽略不計的故障產生的過電流稱為短路電流，例如相線和中性線間產生金屬性短路所產生的電流稱為單相短路電流。
由絕緣損壞而產生的電流稱為故障電流，流入大地的故障電流稱為接地故障電流。當電氣設備的外殼接地，且其絕緣損壞，相線與金屬外殼接觸時稱為“碰殼”，所產生的電流稱為“碰殼電流”。
3．接觸電壓
在圖2 中，當電氣裝置M絕緣損壞碰殼短路時，流經接地極的短路電流為 Id 。如接地極的接地電阻力 Rd ，則在接地極處產生的對地電壓 Ud = Id•Rd ，通常稱 Ud為故障電壓，相應的電位分布曲線為圖 2 中的曲線 C 。
一般情況下，接地線的阻抗可不計，則M上所呈現的電位即為 Ud 。當人在流散區內時，由曲線 C 可知人所處的地電位為 Uφ 。此時如人接觸M，由接觸所產生的故障電壓 Ut = Ud -Uφ 。
人站立在地上，而一只腳的鞋、襪和地面電阻為 Rp，當人接觸M時．兩只腳為並聯，其綜合電阻為 Rp／2 。在 Ut的作用下，Rp／2 與人體電阻RB串聯，則流經人體的電流 IB = Uf／（RB+Rp／2），人體所承受的電壓 Ut = IB•RB = Uf •RB／（RB+Rp／2）。
這種當電氣裝置絕緣損壞時，觸及電氣裝置的手和觸及地面的雙腳之間所出現的接觸電壓Ut與M和接地極間的距離有關。由圖 2 可見，當 M 越靠近接地極，Uφ 越大，則 Uf 越小，相應地 Ut 也越小。
當人在流散區范圍以外，則 Uφ = 0，此時 Uf = Ud，Ut = Ud•RB／（RB+Rp ／2），Ut為最大值。由於在流散區內人所站立的位置與 Uφ 有關，通常以站立在離電氣裝置水準方向 0.8m 和手接觸電氣裝置垂直方向 1.8m 的條件計算接觸電壓。如電氣裝置在流散區以外，計算接觸電壓 Ut 時就不必考慮上述水準和垂直距離。
4．跨步電壓
人行走在流散區內，由圖 2 的曲線 C 可見，一只腳的電位為 Uφ1 ，另一只腳的電位為 Uφ2 ，則由於跨步所產生的故障電壓 Uk = Uφ1 - Uφ2 。在Uk 的作用下，人體電流 IB從人體的一只腳的電阻 Rp ，流過人體電阻 RB ，再流經另一只腳的電阻 Rp ，則人體電流 IB = Uk／（RB十2Rp）。
此時人體所承受的電壓 Ut = IB•RB = Uk•RB／（RB+2p） 。這種當電氣裝置絕緣損壞時，在流散區內跨步的條件下，人體所承受的電壓 Uk為跨步電壓。一般人的步距約為 0.8m，因此跨步電壓 Uk以地面上 0.8m 水平距離間的電位差為條件來計算。
由圖 2 可見，當人越靠近接地極，Uφ1 越大。當一只腳在接地極上時 Uφ1 = Ud ，此時跨步所產生的故障電壓 Uk為最大值，即圖 2 中的 Ukm，相應地跨步電壓值也是最大值。反之，人越遠離接地極，則跨步電壓越小。當人在流散區以外時，Uφ1 和 U φ2 都等于零，則 Uk = 0 ，不再呈現跨步電壓。
5．流散電阻、接地電阻和衝擊接地電阻
接地極的對地電壓與經接地極流入地中的接地電流之比，稱為流散電阻。
電氣設備接地部分的對地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻，即等于接地線的電阻與流散電阻之和。
一般因為接地線的電阻甚小，可以略去不計，因此，可認為接地電阻等于流散電阻。
為了降低接地電阻，往往用多根的單一接地極以金屬體並聯連接而組成複合接地極或接地極組。
由於各處單一接地極埋置的距離往往等于單一接地極長度而遠小于40m，此時，電流流入各單一接地極時，將受到相互的限制，而妨礙電流的流散。換句話說，即等于增加各單一接地極的電阻。這種影響電流流散的現象，稱為屏蔽作用，如圖 3所示。
由於屏蔽作用，接地極組的流散電阻，並不等于各單一接地極流散電阻的並聯值。此時，接地極組的流散電阻
Rd = Rd1／(n•η)
（1）
式中︰Rd1──單一接地極的流散電阻
n ──單一接地極的根數
η ──接地極的利用系數，它與接地極的形狀、單一接地極的根數和位置有關
以上所談的接地電阻，系指在低頻、電流密度不大的情況下測得的，或用穩態公式計算得出的電阻值。
這與雷擊時引入雷電流用的接地裝置的工作狀態是大不相同的。由於雷電流是個非常強大的衝擊波，其幅度往往大到幾萬甚至幾十萬安的數值。這樣，使流過接地裝置的電流密度增大，並受到由於電流衝擊特性而產生電感的影響，此時接地電阻稱為衝擊接地電阻，也可簡稱衝擊電阻.
由於流過接地裝置電流密度的增大，以致土壤中的氣隙、接地極與土壤間的氣層等處發生火花放電現象，這就使土壤的電阻率變小和土壤與接地極間的觸面積增大。結果，相當于加大接地極的尺寸，降低了衝擊電阻值。
長度較長的帶形接地裝置，由干電感的作用，當超過一定長度時，衝擊電阻不再減少，這個極限長度稱為有效長度、土壤電阻率越小，雷電流波頭越短，則有效長度越短。
由於各種原素的影響，引入雷電流時接地裝置的衝擊電阻，乃是時間的函數。
接地裝置中雷電流增長至幅值IM的時間，是滯后于接地裝置的電位達到其最大值 UM 的時間的。但在工程中已知沖擊電流的幅值IM和沖擊電阻 Rds的條件下，計算沖擊電流透過接地極流散時的沖擊電壓幅值 UM = IM•Rds 。
由於實際上電位與電流的最大值發生于不同時間，所以這樣計算的幅值常常比實際出現的幅值大一些，是偏于安全的，因此在實際中還是適用的。
二、接地的作用
接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常營運。現分別說明如下。
（一）防止人身遭受電擊
1．電擊機理
電擊所產生的電擊電流透過人體或動物軀體將產生病理性生理效應，例如肌肉收縮、呼吸困難、血壓升高、形成心臟興奮波、心房纖維性顫動及無心室纖維性顫動的短暫心臟停跳、心室纖維性顫動，直至死亡，所以必須採取防護措施。
人或家畜觸及電氣設備的帶電部分，稱為直接接觸。人或家畜與故障下帶電的金屬外殼接觸，稱為間接接觸。直接接觸及間接接觸所造成的電擊稱為直接電擊和間接電擊。為了防止電擊，必須先了解電擊機理，然後對直接電擊、間接電擊以及兼有該兩者電擊採取適當的防護措施，以保證人、畜及設備的安全。
（1）人體阻抗的組成 電擊電流大小由接觸電壓和人體阻抗所決定。人體阻抗主要與電流路徑、皮膚潮濕程度、接觸電壓、電流持續時間、接觸面積、接觸壓力、溫度以及頻率等有關。
人體阻抗的組成如圖 4所示。如將兩個電極接觸人體的兩個部分，並將電極下的皮膚去掉，則該兩電極問的阻抗為人體內阻抗 Zi。皮膚上電極與皮膚下導電組織之間的阻抗即為皮膚阻抗 ZPl和 ZP2 。Zi、ZP1、ZP2的矢量和為人體總阻抗 ZT。現將這些阻抗的特徵說明如下︰
4 人体阻抗的組成
人體內阻抗Zi 根據IEC測定的結果，Zi主要是電阻，只有少量電容，如圖 4虛線所示，其數值主要決定于電流路徑，一般與接觸面積關系不大，但當接觸面積小到幾平方毫米數量級時，內阻抗才增大。
皮膚阻抗 ZP1、ZP2、ZP1、ZP2是由半絕緣層和小的導電元件（如毛孔構成的電阻電容網絡）組成，見圖 4接觸電壓在 50V 及以下時，皮膚阻抗值隨表面接觸面積、溫度、呼吸等顯著變化；50∼100V 時，皮膚阻抗降低很多；頻率增高時，皮膚阻抗也隨之降低；皮膚破損時，皮膚阻抗可忽略不計.人體總阻抗 ZT、ZT由電阻分量及電容分量組成。當接觸電壓在 500V 及以下時，ZT值主要決定于皮膚阻抗值；接觸電壓越高，ZT與皮膚阻抗關係越少；當皮膚破損后，ZT值接近于人體內阻抗。
人體初始電阻 Ri在接觸電壓出現的瞬間，人體的電容還未充電，皮膚阻抗可忽略不計，這時的電阻值稱為人體初始電阻。該值限制短時脈波電流峰值。當電流路徑從手到手或手到腳而且接觸面積較大時，5％ 分佈秩（即 5％ 的人所呈現的最小初始電阻值）Z5％ 可認為等于 500Ω.
2）人體阻抗與接觸狀況的關係 通常劃分為以下三類︰
狀況 1 乾燥或濕潤的區域、乾燥的皮膚、高電阻的地面，此時人體阻抗值︰
Z1＝1000 ＋ 0.5Z5％ （Ω）
式中︰1000──鞋襪和地面兩者電阻的隨機值，Ω
0.5──考慮了雙手至雙腳的雙重接觸情況
Z5％──5％ 分佈秩，即 5％ 的人呈現此最小阻抗值，Ω
狀況 2 潮濕的區域、潮濕的皮膚、低電阻的地面，此時人體阻抗值︰
Z2 = 200 = 200 +0.55％ （Ω）
式中；200──較低的地面電阻值，不計鞋襪的電阻，Ω
狀況 3 浸入水中的情況，此時皮膚電阻、環境介質的電阻可忽略不計。
在各種狀況下的安全電壓值，各國規定不盡相同，如表 1所示。
表1 為交流電流的安全電壓，IEC 規定直流（無紋波）的安全電壓為︰在狀況 1，不大于 120V；在狀況 2，不大于 60V。安全電壓包括接地系統的相對地或極對地電壓，或不接地和非有效接地的相間及極間電壓。
2．電擊效應
（1）交流電流的電擊效應 IEC 經過多年的試驗研究，認為心室纖維性顫動是電擊致死的主要原因。一個心動週期如圖 5所示，由產生興奮期 P、興奮擴展期 R 和興奮復原期T所組成。
圖5中的數字表示興奮傳播的順序。在興奮復原期內有一個相對較小的部份稱為易損期，在易損期內，心肌纖維處于興奮的不均勻狀態，如果受到足夠幅度電流的刺激，心室纖維發生顫動，如圖
6中 X 點受電流刺激．對心電圖和血壓的影響，如圖 6中曲線所示。此時發生心室纖維性顫動和血壓降低，如電流足夠大將導致死亡。
當電流流過人體時，人身所察覺到的最小電流值稱為感覺閾值。對于 15 ∼100Hz 交流電流，此值為 0.5mA。人握電極能擺脫的電流最大值稱為擺脫電流，對于 15∼100Hz 交流電流為 10mA。當流過人體的電流繼續增加時，人體電流 IB和電流流過的持續時間 t 的關係如圖 7所示。
圖7是按電流流過人體的路徑從左手到雙腳的效應繪製的。當電流為 500mA、時間為 100ms 時，產生心室纖維性顫動的幾率為 14％。圖 7中的 Ⅰ 區通常無回應性效應；Ⅱ 區通常無有害的生理效應；Ⅲ 區通常無器官性損傷，但可能出現肌肉收縮和呼吸困難．在心臟中形成興奮波和傳導的可逆性紊亂，包括心房纖維性顫動及短暫心臟停跳；在 Ⅳ區內．開始出現心室纖維性顫動，到曲線 c1，幾率為 5％；到曲線 c2，幾率為 50％；曲線 c3 以外則幾率超過 50％。隨著電流與時間的增加，可能發生心臟停跳、呼吸停止及嚴重燒傷。
圖 7中的電流為“從左手到雙腳”路徑的電流，如為其它路徑，按下式計算︰
IB = Iref／F （2）
式中︰IB ──流經其它路徑的人體電流，mA
Iref──流經“從左手到雙腳”的人體電流，mA
F ──心電流系數，見表
2
上述的感覺閾值、擺脫閾值及圖 7中的心室纖維性顫動閾值都是對
15∼100Hz 交流電流而言的。
在工業企業和民用建築中，有不少電氣設備的使用頻率超過 100Hz，例如有些電動工具和電焊機，可用到
450Hz；電療設備大多數使用 4000∼5000Hz；開關模式供電的設備則為 20kHz ∼ 1MHz；微波及無線電設備還有使用更高的頻率的。對于這些 100Hz 以上交流電流，人體皮膚的阻抗，在數十伏數量級的接觸電壓下，大致與頻率成反比，例如
500Hz 時皮膚阻抗，僅約為 50Hz 時皮膚阻抗的 1／10，在很多情況下，皮膚的阻抗可以忽略不計。但因為是高頻電流，對人體的感覺和對心臟的影響都比
100Hz 以下交流電小。
為了與 50Hz 時閾值相比，常采用頻率系數 Ff 來衡量、頻率系數 Ff 為頻率f時產生相應生理效應的閾值電流與 50Hz 的閾值電流之比。在頻率為 100Hz 以上直至 1000Hz 時，感覺閾值的頻率系數和擺脫閾值的頻率系數見圖 8；電擊持續時間長于心動週期並以縱向電流流經人體軀幹時，心室纖維性顫動閾值的頻率系數見圖 9。
電擊持續時間小于心動週期時，尚無試驗數據。頻率在 1000Hz 以上直到 10000Hz 交流電的感覺閾值的頻率系數和擺脫閾值的頻率系數見圖 10；心室纖維性顫動閾值的頻率系數，IEC 還在考慮中。頻率在 10kHz 及 100Hz 之間時，閾值大致由 10mA 上升到 100mA（有效值），頻率在 100kHz 以上及電流強度在數百毫安數量級時，較低頻率時有針刺的感覺，頻率再高則有溫暖的感覺。頻率在 100kHz 以上時，既沒有擺脫閾值和心室纖維性顫動閾值的試驗數據．也沒有這方面的事故報告。
頻率在 100kHz 以上及電流在安培數量級時，可能出現燒傷，燒傷的嚴重程度隨電流流通的持續時間而定。
（2）直流電流的電擊效應 電流對人體的效應，例如刺激神經和肌肉，引起心房或心室纖維性顫動等，與電流大小的變化有關，特別是在接通或斷開電流的時候。
電流幅度不變的直流電流要產生同樣的效應，要比交流電流大得多。握持直流電器，事故時較易擺脫；當電擊持續時間長于心動週期時，心室纖維性顫動閾值比交流的閾值高得多。
直流電流從手到雙腳，透過人體軀幹的電流稱為縱向電流；從手到手透過人體軀幹的電流稱為橫向電流；以雙腳為正極，流過人體的電流為向上電流；以雙腳為負極，流經人體的電流為向下電流。
直流電流與具有相同誘發心室纖維性顫動幾率的等效交流電流（有效值）之比稱為直流／交流等效系數。
直流電流的持續時間和電流幅值的關係見圖 11。圖中Ⅰ區通常無回應性效應；Ⅱ 區通常無有害的生理效應；Ⅲ區通常預期無器官損傷，隨電流幅值和時間而增加其嚴重程度，可能出現心臟中興奮波的形成和傳導的可逆性紊亂；Ⅳ 區可能出現心室纖維性顫動，隨電流幅值和時間增加，除 Ⅲ區的效應外，預計會發生嚴重燒傷等病理生理效應。
關於心室纖維性顫動，該圖所示為電流從左手到雙腳，且為向上電流的效應。如為向下電流，應將電流乘以
2 的系數進行換算。當電流從手到手，不大可能產生心室纖維性顫動。在該圖中，當電流流過的持續時間小于
500ms 時，尚無 Ⅱ 和 Ⅲ 區分界線的資料。
直流電流的感覺閾值取決于接觸面積、接觸狀態（干濕度、壓力、溫度）、電流流過的持續時間和各自的生理特徵等，與交流電不同的是︰當電流以感覺閾值強度流過人體時，只是在接通和斷開電流時有感覺，其它時間沒有感覺。在與測定交流電流感覺閾值相等條件下，直流電流的感覺閾值約為 2mA。
直流的擺脫閾值與交流不同，約 300mA 以下的直流電流沒有可以確定的擺脫閾值，只有在接通和斷開電流時，才能引起疼痛性和痙攣似的肌肉收縮。當電流大干
300mA 時，可能擺脫不了，或僅在電擊持續時間達幾秒或幾分種后才有可能擺脫不了。
透過人體的電流約為 30mA 時，人體四肢有暖熱感覺。流經人體的電流為 300mA 及以下橫向電流持續幾分鐘時，隨著時間和電流增加，可能產生可逆性的心節律障礙。電流傷痕、燒傷、眩暈、有時失去知覺，超過
300mA 時，經常出現失去知覺的情況。
（3）特殊波形電流的電擊效應 （3）特殊波形電流的電擊效應 特殊波形電流在工業企業和民用建築所用的電氣設備中，有以下幾種，對于人體的電擊效應分別說明如下︰
具有直流分量的交流電流的效應 標準交流和直流的圖形如圖 12（a）及（b）所示、具有直流分量的交流電流的波形如圖 12（c）所示，常用的半波整流及全波整流的波形如圖 13（a）及（b）所示。
經過整流后，如圖
13中所示的波形交流電的感覺閾值和擺脫閾值取決于人體與電極的接觸面積，接觸狀態（干濕度、壓力、溫度）和各自的生理特徵，其閾值尚在 IEC 的考慮中。
在討論心室纖維性顫動閾值時，必須區別下列的電流量值︰Irms 為合成波形電流的有效值；Ip 為合成波形電流的峰值；Ipp 為合成波形電流的峰間值；Iev 為產生與所涉及波形在心室纖維性顫動方向有相同危險的正弦電流的有效值，該值用來代替圖 7及圖 11中的人體電流
IB 以估計心室纖維性顫動的危險。
當電擊持續時間大于 1.5 倍心動週期時，
Iev = Ipp／√2
當電擊持續時間小于 0.75 倍心動週期時，
Iev = Ip／√2
當交流對直流比越小，上述關係越不能適用。對于持續時間小于 0.1s 的直流電擊，其閾值等于圖 11中相應的電流值。
當電擊持續時間在 0.75 倍到 1.5 倍心動週期時，量值參數由峰值轉變為峰間值，轉變的過程 IEC 認為尚需進一步研究。
如圖 13 所示的半波及全波整流的波形，由於電流峰值等于其峰間值，當電擊持續時間大干 1.5 倍心動週期及小于
0.75 倍心動週期時，Iev 分別為 Ipp／(2√2)= Ip／(2√2) 及 Ipp／√2 = Ip／√2 。由圖 13可見，半波整流時 Irms = Ip／2，全波整流時為
Ip／√2。因此可得半波整流時 Iev值分別為 Irms／√2 及 √2Irms；全波整流時，Iev 值分別為 Irms／2 及 Irms 。
具有相位控制的交流電流的效應 一般的具有相應控制的交流電流的波形分為對稱控制和不對稱控制兩種，分別示于圖 14 的（a）和（b）。
這種波形的電流在產生感覺和阻止擺脫方面的效應大致上與具有相同 Ip 的純交流電流相同。相位控制角在 120° 以上時，峰值隨著電流流通持續時間的減少而增加。
對于對稱控制︰當電擊持續時間大于 1.5 倍心動週期時。Iev 為具有與所涉及的相應波形電流相同的有效值；當電擊持續時間小于 0.75 倍心動週期時，Iev 為具有與所涉及的相應波形電流相同峰值電流的有效值，如相位控制角在 120°以上，心室纖維性顫動閾值將升高；當電擊時間在 0.75 倍到 1.5 倍心動週期時，Iev 由峰值轉變為有效值，轉變的過程，IEC 認為尚待進一步研究。
對于不對稱控制，其所產生的電流，也可能有直流分量。當電擊持續時間大干 1.5 倍心動週期時，IEC 尚在考慮中；電擊持續時間小于 0.75 倍心動週期時，Iev
為具有與所涉及的相應波形電流相同峰值電流的有效值。相位控制角在 120° 以上時，心室纖維性顫動閾值將升高。
具有多周期控制的交流?流的效? 具有多周期控制的交流?流的波形?? 15所示。ts 為傳導時間。tp
為不傳導時問，ts＋tp 為工作週期。p = ts／(ts＋tp)為電力控制程度。I1rms
為電流傳導期間電流的有效值，即Ip／√2；I2rms為工作週期內電流有效值，即 I1rms√p 。
感覺閾值及擺脫閾值，IEC 尚在考慮中。
心室纖維性顫動閾值，IEC 在幼豬身上進行試驗，試驗結果如圖
16所示，對于人體，可作參考。當電擊持續時間大于 1.5 倍心動週期時，閾值取決于
p 。p接近 1 時，Iev為與同一持續時間的正弦交流電流相同的有效值。p接近于 0.1
? I1rms 与持
???短于
0.75 倍心?周期的交流?流的?值相同。 當 p在 1∼0.1 的中間值時，如圖 16所示，流過人體的電流逐漸增大，致使纖維 I1rms 與同一持續時間的正弦交流電流的有效值相同。
短持續時間單向單脈波電流的效應 內裝電子元件的電器絕緣損壞或直接接觸其帶電體時可形成矩形或正弦形脈波，如圖 17（a）、（b）所示；電容器放電的短持續時間單向脈波如圖 17（c）所示。這些脈波當其持續時間為 10ms 及以上時，對人體的效應與圖 7 相同；對于 0.lms∼10ms 持續時間的脈波，其效應按下列能量率來表征。
心室纖維性顫動能量率 Fe ︰在電流路徑、心臟時相（心臟跳動的幅值與時間的關係）等給定條件下，引起一定幾率的心室纖維性顫動的短持續時間單向脈波的最小 I2t值，以積分形式表示為
Fe =∫0tii2dt
Fe乘以人體電阻得出脈波期間耗散在人體的能量。
心室纖維性顫動電荷率 Fq ︰在給定的電流路徑、心臟時相等條件下，引起一定幾率的心室纖維性顫動短持續時間單向脈波最小 It 值，以積分形式表示為
Fq =∫0tiidt
電容器由放電開始到放電電流降至其峰值的 5％ 的時間間隔為電容器放電的電擊持續時間 t1。按指數衰減降到起初幅值 1／e =
0.3679 倍所需的時間為時間常數T 。當 ti =
3T時，所有脈波能量幾乎耗盡。
電容器放電的感覺閾值和痛苦閾值取決于電極的形式、脈波的電荷及其電流峰值。圖18為以干手執大電極的人作為放電對象的感覺閾值及痛苦閾值．痛苦闊值為人感到有蜜蜂蜇或紙煙燒似的痛苦。
以能量率 Fe表示的痛苦閾值對于透過手腳的電流路徑及大接觸面積來說為(50∼100)×10-6A2s 數量級（在圖 18中，如以面對圖的右側為東，則電容 C 按指向東北的對角線計量，能量W按指向西北的對角錢計量。如已知充電電壓為 100V，電容為 100nF，則由該兩線的交點 K，可讀出脈波的電荷為 10μC，能量為 0.5mJ）。
心室纖維性顫動閾值取決于脈波電流的形式、持續時間及幅度、脈波開始時的心臟時相、透過人體的電流路徑及人的生理特徵。
IEC 曾在動物身上做過試驗，其結果是︰對于短持續時間的脈波，心室纖維性顫動一般僅在脈波落在心動週期易損時間內發生；對于電擊持續時間小于 10ms 的單向脈波，心室纖維性顫動的發生由 Fq或 Fe 所決定。圖 19示出心室纖維性顫動的閾值，對于 50％ 的纖維性顫動幾率，Fq為 0.005As ，Fe 則由脈波持續時間 t1 = 4ms 時的 0.01A2s 上升到 t1 = 1ms 時的 0.02A2s 。
該曲線給出路徑以左手到雙腳流過的電流的心室纖維性顫動危險幾率．對于其它電流途徑，則乘以表2的心電流系數 F 。圖中 c1 曲線以下，無纖維性出動；c1
曲線以上直到曲線 c2 以下，具有較低的心室纖維性顫動危險，幾率直到 5％；c2 曲線以上直到 c3 曲線以下，具有中等纖維性顫動危險，幾率直到 50％ ；c3
曲線以上，具有高纖維性顫動危險，大于 50％ 幾率。
對于各種形式脈波的纖維性顫動能量率 Fe可由下列公式求出︰
對于矩形脈波︰
Fe ＝ IDC2ti
對于正弦形脈波︰
Fe ＝ (IAC(p)2／2)ti ＝ IAC(rms)2ti
對于時間常數為T的電容放電︰
Fe ＝ IC(p)2 (T／2) ＝ IC(rms)2ti
以上各式的電流參量可由圖17看出︰IDC為矩形脈波電流的量值，IAC(p)為正弦形脈波電流的峰值，IAC(rms)為正弦形脈波電流的有效值，IC(p)為電容放電的峰值，IC(rms)為持續時間為
3T 的電容放電電流的有效值。具有相同心室纖維性顫動能量率及相同電擊持續時間的矩形脈波、正弦形脈波及電容放電見圖
20。
由Fe定?可?出，?容放?的 Fe1?
Fe1 ＝ IC(p)2∫0∞e-2t／T ＝ IC(p)2(T／2)
矩形脈波及正弦形脈波的 Fe2及 Fe3為
Fe2 ＝ IDC2 3T
Fe3 ＝ IC(rms)2 3T
因為 Fe1 ＝ Fe2＝ Fe3 ，則
IC(p)2(T／2) ＝ IDC2 3T ＝ IC(rms)2 3T
即 IC(p)(1／√6) ＝ IC(rms) ＝ IDC
根據上式將 IDC 及 IC(rms) 轉換為相應的 IC(p)(1／√6) 值，則可由轉換而得的相應 IC(p)值在圖 19中找到矩形脈波和正弦形脈波的心室纖維性顫動閾值。
3．直接電擊的防護措施
直接電擊保護又稱正常工作的電擊保護，也稱為基本保護，主要是防止直接接觸到帶電體，一般採取以下措施。
（1）將帶電體絕緣 帶電部分完全用絕緣覆蓋。該絕緣的類型必須符合相應電氣設備的標準，且只能在遭到機械破壞后才能除去。絕緣能力必須達到長期耐受在營運中受到的機械、化學、電及熱應力的要求。一般的油漆、清漆、噴漆都不符合要求。在安裝過程中所用的絕緣也必須經過試驗，證實合乎要求后才能使用。
（2）用遙欄和外護物防護 外護物一般為電氣設備的外殼，是在任何方向都能起直接接觸保護作用的部件。遮欄則只對任何經常接近的方向起直接接觸保護作用。兩者的防護要求如下︰
最低的防護要求 在電氣操作區內，防護等級為 IP2X
，頂部則為 IP4X。在電氣操作區內，如可同時觸及的帶電部分沒有電位差時，防護等級可為 IP1X。在封閉的電氣操作區內可不設防護。
強度及花定性 遮攔或外護物應緊固在其所在位置，它的材料、尺寸和安裝方法必須具有足夠的穩定性和耐久性，並可承受在正常使用中可能出現的應力和應變。
開啟成拆卸 必須使用鑰匙或工具，並設置聯鎖裝置，即當開啟和拆卸遮欄或外護物時，將其中可能偶然觸及的所有帶電部分的電源自動切斷，直到遮欄或外護物複位后才能恢復電源。如遮欄或外護物中有電容器、電纜系統等儲能設備並可能導致危險時，不但要在規定時間內泄放能量，而且還必須採用與上述要求相同的聯鎖裝置。也可在帶電部分與遮欄、外護物之間插入隔離網罩，當開啟或拆卸遮欄或外護物時不會觸及帶電部分。網罩可以固定，也可在遮欄、外護物除去時自動滑入。網罩防護等級至少為
IP2X，且只有用鑰匙和工具才能移開。如需更換燈泡、熔斷器而在外護物和遮欄上留有較大的孔洞時，則必須採取適當措施防止人、畜無意識地觸及帶電部分，而且還須設置明顯的標誌，警告透過孔洞觸及帶電部分會發生危險。
（3）用阻擋物防護 阻擋物只能防護與帶電部分無意識接觸，但不能防護人們有意識接觸。例如用保護遮欄、欄杆或隔板可以防止人體無意識接近帶電部分．又如用網罩或熔斷器的保護手柄，可以防止在操作電氣設備時無意識觸及帶電部分。阻擋物可不用鑰匙或工具拆除，但必須固定以免無意識地移開。
（4）置於伸臂範圍以外 伸臂範圍如圖21所示。將帶電部分置於伸臂範圍以外可以防止無意識地觸及。不同電位而能同時觸及的部分嚴禁放在伸臂範圍內。如兩部分相距不到
2.5m，則認為是能夠同時觸及的。當人們的正常活動範圍 S 由一個防護等級低于 IP2X 的阻擋物（如欄杆）限制時，則規定的距離應從阻擋物算起。在正常工作時須手持大或長的導電物體的地方，計算距離時須計及該物體的外形尺寸。
（5）採用 RCD（剩餘電流保護裝置，也稱漏電並關）作為附加保護 RCD 不能作為直接電擊的唯一保護設備，只能作為附加保護，也就是作為其它保護失效或使用者疏忽時的附加電擊保護。剩餘電流動作整定值一般採用 30mA。
4．間接電擊的防護措施
間接電擊保護又稱故障下的電擊保護，也稱附加保護，一般採用以下措施︰
（1）自動切聽電源 當故障時，最大電擊電流的持續時間超過允許範圍時，自動切斷電源（IT 系統的第一次故障除外），防止電擊電流造成有害的生理效應．採用這種方法的前提是︰電氣設備的外露導電部分必須按系統接地製式與保護線相連，同時還宜進行主等電位聯結。自動切斷電源法可以最大限度地利用原有的過電流保護設備，且方法簡單、投資最省，是一種常用的措施。
（2）使用Ⅱ級設備或採用相當絕緣的保護 Ⅱ級設備既有基本絕緣也有雙重絕緣或加強絕緣；不考慮保護接地方法；設備內導電部分嚴禁與保護線連接。該類設備的絕緣外護物必須能承受可能發生的機械、電或熱應力，一般的油漆、清漆及類似物料的涂層不符合要求。絕緣外護物上嚴禁有任何非絕緣材料製作的螺栓，以免破壞外護物的絕緣。
（3）採用非導電場所 在非導電場所內，嚴禁有保護線，也不採取接地措施，因此可採用 0 級設備（這種設備只有基本絕緣，沒有保護接地手段）。非導電場所應具有絕緣的地板和牆（用于標稱電壓不超過 500V 的設備，其絕緣電阻不小于 50kΩ；如標稱電壓超過 500V，則為 100kΩ），其防護措施如下︰
外露導電部分之間、外露導電部分與外部導電部分之間的距離不小于 2m；如在伸臂範圍以外，則為 1.25m。如達不到上述距離，則在兩導電部分之間設置絕緣阻擋物，使越過阻擋物的距離不小于 2m。將外部導電部分絕緣起來，絕緣物要有足夠的機械強度並能耐受
2000V 電壓，且在正常情況下，洩漏電流不大于1mA。
上述佈置必須是永久性的，即使使用手攜式或移動式設備也必須能滿足上述要求；另外，還應採取措施使牆和地板不因受潮而失去原有電阻值，同時外部導電部分也不能從外部引入電位。
（4）不接地的局部等電位聯結 凡是能同時觸及的外露導電部分和外部導電部分採用不與大地相連的等電位聯結，使其電位近似相等，以免發生電擊。局部等電位聯結系統嚴禁透過外露導電部分或外部導電部分與大地接觸，如不能滿足，必須採用自動切斷電源措施。為了防止進入等電位場所的人遭受危險的電位差，在和大地絕緣的導電地板與不接地的等電位聯結系統連接的地方，必須採取措施減少電位差。
（5）電氣隔離 將回路進行電氣隔離是為了防止觸及絕緣破壞的外露導電部分產生電擊電流，一般採取以下措施︰
該回路必須由隔離變壓器或有多個等效隔離繞組的發電機供電，電源設備必須採用Ⅱ級設備或與其相當的絕緣。如該電源設備供電給幾個電氣設備，則這些電氣設備的外露導電部分嚴禁與電源設備的金屬外殼相連。
該回路電壓不能超過 500V，其帶電部分嚴禁與其它回路或大地相連,並須注意與大地之間的絕緣。繼電器、接觸器、輔助開關等電氣設備的帶電部分與其它回路的任何部分之間也需要這種電氣隔離。
不同回路應分開布線，如無法分開，則必須採用不帶金屬外皮的多芯電纜或將絕緣導線敷設在絕緣的管路或線槽中。這些電纜或導線的額定電壓不低于可能出現的最高電壓，旦每條回路有過電流保護。
被隔離回路的外露導電部分必須採用絕緣的不接地等電位聯結，該連接線嚴禁與其它回路的保護線或外露導電部分相連接，也不與外部導電部分連接。插座必須有保護插孔，其觸頭上必須連接到等電位聯結系統。軟電纜也必須有一根保護芯線作等電位聯結用（供電給Ⅱ級設備的電纜除外）。
如出現影響兩個外露導電部分的故障，而這兩部分又接至不同相的導線時，則必須有一個保護裝置能滿足自動切斷電源的要求。
5．防止直接和間接電擊兩者的措施
兼有防止直接和間接電擊的保護，也稱為正常工作及故障情況下兩者的電擊保護，可採取以下措施。
（1）安全電壓採用的標稱電壓不超過安全電壓 50V，如果引出中性殘，中性線的絕緣與相線相同。
（2）由安全電源供電 安全電源有以下幾種︰
安全隔離變壓器，其一、二次繞組間最好用接地屏蔽隔離。
電化電源，如蓄電池。
與較高電壓回路無關的其它電源，如柴油發電機。
按標準製造的電子裝置，保證內部故障時，端子電壓不超過
50V，或端子電壓可能超過 50V，但電能量很小，人一接觸端子，電壓立即降到 50V 以下。
（3）回路配置
安全電壓的帶電部分嚴禁與大地、其它回路的帶電部分或保護線相連。
安全電壓回路的導線與其它回路導線隔離，該隔離不低于安全變壓器輸入和輸出線圈間的絕緣強度。如無法隔離，安全電壓回路的導線必須在基本絕緣外附加一個密封的非金屬護套、電壓不同的回路的導線必須用接地的金屬屏蔽或金屬護套分開。如果安全電壓回路的導線與其它電壓回路的導線在同一電纜或組合導線內，則安全電壓回路的導線必須單獨或集中地按最高電壓絕緣處理。
安全電壓的插頭不能插入其它電壓的插座內，安全電壓的插座也不能被其它電源的插頭插入，且必須有保護觸頭。
當標準電壓超過 25V 時，正常工作的電擊保護必須採用IP2X的遮欄或外護物，或採用包以耐壓 500V 歷時 1 分鐘不擊穿的絕緣。
6．防止漏電的接地方法
就是將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地極之間作良好的金屬連接，以保護人體的安全。
從圖 22可以看出，當電氣設備某處的絕緣損壞時外殼就帶電。由於電源中性點接地，即使設備不接地，因線路與大地間存在電容，或者線路上某處絕緣不好，如果人體觸及此絕緣損壞的電氣設備外殼，則電流就經人體而成通路，這樣就遭受了電擊的危害。
圖 23表示有接地裝置的電氣設備。當絕緣損壞、外殼帶電時，接地電流 Id 將同時沿著接地極和人體兩條通路流過。流過每一條通路的電流值將與其電阻的大小成反比，電流分別為
Id 及 IB 。即
IB／Id′ ＝ Rd／RB （3）
式中︰Id′──沿接地極流過的電流
IB ──流經人體的電流
RB ──人體的電阻
Rd ──接地極的接地電阻
從式（3）中可以看出，接地極電阻越小，流經人體的電流也就越小。通常人體的電阻比接地極電阻大數百倍，所以流經人體的電流也就比流經接地極的電流小數百倍。當接地電阻極小時，流經人體的電流幾乎等于零，也就是 IB ≒ 0，Id′ ≒ Id。因而，人體就能避免觸電的危險。
因此，不論施工或營運時，在一年中的任何季節，均應保證接地電阻不大于設計或規程中所規定的接地電阻值，以免發生電擊危險。
（二）保障電氣系統正常營運
電力系統接地一般為中性點接地。中性點的接地電阻很小，因此中性點與地間的電位接近于零。當相線碰殼或接地時，其它兩相對地電壓，在中性點絕緣系統中將升高為相電壓的
√3 倍；而在中性點接地的系統中則接近于相電壓，有利于系統穩定營運，防止系統振蕩，而且系統中的電氣設備和線路只要按相電壓考慮其絕緣水準，降低了電氣設備的製造成本和線路的建設費用。由於有了中性點的接地線，也可保證繼電保護的可靠性。
通信系統一般採用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設備正常營運。
電子線路需要穩定的參考點，才能正常營運，因此也要接地。
（三）防止雷擊和靜電的危害
雷擊時產生靜電感應和電磁感性，物料在生產和運輸中因摩擦而引起的靜電，都可能造成電擊或火災危險。
直接遭受雷擊的危害，比之于感應雷那就更大了，而且發生的機會亦更多。所以，為了防止直擊雷，必須裝設防雷裝置。
所有防雷裝置和防止靜電危險的措施，最主要的方法是設置接地裝置。現下將其作用分述如下︰
1．直擊雷
天氣炎熱時，天空中往往存在著大量雷雲。比如當帶有正電荷的雷雲飄近地面時，就在附近地面特別是突出地面的高碩建築物上感應有負電荷。當地面和建築物上積聚的電荷密度很高，而雷雲又十分接近地面或建築物時，就會產生強烈的放電現象。這就是通常所謂雷擊。雷擊的破壞作用是很大的。它不僅要擊斃人畜，燒焦或劈倒樹木，而且還破壞建築物，甚至引起火災和爆炸。
為了防止直擊雷，往往在建築物的頂部裝設避雷針或避雷帶。避雷針或避雷帶都是經引下線連接到接地裝置的，與大地間有良好連接。這樣，當建築物上空附近出現有雷雲時，地面上感應產生的相反的電荷，就會沿接地裝置、引下線和避雷針或避雷帶跑進大氣裡，與雷雲中的電荷中和，從而避免發生大規模的強烈放電現象。這就防止了雷擊的發生。
根據採用防雷裝置的經驗證明，防雷裝置必須有正確的設計和合理的安裝。否則，不但不能防雷，甚至更容易招致雷害。這是因為雷擊時能產生反擊的緣故。反擊的發生，可能引起電氣設備絕緣的破壞、金屬管道被燒穿，甚至於引起火災、爆炸和人身事故。
防雷的接地裝置所引起的高電位，可能對建築物地下的金屬管道、電纜等放電，形成電氣反擊，因此，在防雷接地裝置與地下金屬管道、電纜等之間，必須保持有一定的距離或將它們進行等電位聯結。
2．靜電感應雷
當金屬屋頂或其它導體處于雷雲和大地間所形成的電場中時，屋頂或導體上就會感應出與雷雲異性的大量電荷。雷雲放電后，雲與大地間的電場消失，導體和屋頂上的電荷來不及立即流散，因而會產生對地很高的靜電感應過電壓並可能引起火災或爆炸。
為了防止靜電感應過電壓的危害，應將建築物的金屬屋頂和建築物內所有大型金屬物體，如鋼屋架、鋼筋混凝土柱子、金屬管道及水箱等，全部予以良好的接地，使因感應而產生的靜電荷，迅速地被導人地中而沒有積聚的可能。這樣就能避免靜電感應過電壓的產生。
3．電磁感性雷
由於雷擊時能產生幅度和陡度都很大的雷電流，在它的周遭空間裡，就會形成強大的變化的電磁場。處在這一電磁場中的導體，就會感應出非常高的電勢。若導體恰巧形成間隙不大的閉合環路，那么，在間隙處就會產生火花放電現象。
電磁感性現象還可以使構成閉合回路的金屬物體產生感應電流。如果回路間的導體接觸不良，就會產生局部發熱現象。這對于存放易燃或易爆炸物品的建築物是十分危險的。為了防止電磁感性引起的不良后果，應將所有互相靠近的金屬物體，如金屬設備、管道與金屬架構之間，很好地用金屬線路接起來，並與接地裝置有良好的連接．
4．靜電
在物理學中曾告訴過我們，任何兩種不同物質的物體發生摩擦時，都能夠產生不同的靜電荷。這種摩擦生電的現象，在日常生活中也是常常會遇到的。例如，在很乾燥的天氣裡，用塑膠製的梳子梳乾淨頭髮的時候，往往頭髮會飄起來，梳不服貼、這就是因為梳子與頭髮發生摩擦而帶了電荷的緣故。
在生產中，這種摩擦生電的現象就更為普遍了。例如在工業企業中，當利用皮帶傳動或由不導電橡膠製成的橡皮輸送裝置工作時；當在各種混合器中攪拌物質時；當物質用軋輥或輾光機進行加工時；當搖蕩液體或把液體從一容器轉注到另一容器時；當液體在管道中流動速度較大時……，都經常會由於摩擦原因而產生靜電。這些電荷不僅聚集在管道、容器和貯罐上，而且還會聚集在加工設備上，形成了很高的電位，對人身安全以及對設備和建築物都存在著危險。
為了防止由於靜電聚集而形成火花放電的危險．可以採取的防護措施很多。但最簡單和最可靠的措施，唯有把可能產生或積聚靜電荷的設備、管道和容器等進行接地，使靜電一經產生就導人地中，以消除其積聚的可能性。
5．電磁干擾
屏蔽是抑制無線電工業干擾的有效措施之一。
在無線電工業生產中，無線電設備的調試在屏蔽房內進行，目的是用來防止外來的干擾。這是因為任何外來干擾源所產生的電場，其電力線將垂直終止于金屬屏蔽層上，而不能穿進屏蔽房內。這種屏蔽的作用，是使屏蔽房內的無線電設備或導體不受外界干擾源的影響。
另一方面，也可以使無線電干擾源不去影響屏蔽房外的任何無線電接收設備或帶電體。這時屏蔽房需要與大地或干擾源的機殼之間有良好的電氣連接。例如，把載有無線電干擾的導體A放在封閉的金屬罩殼內，若導體A充有正電荷，則金屬罩殼內表面上將受感應而帶有負電荷，並且和A上的正電荷互相束縛，金屬罩殼的外表面則感應了等量的正電荷。
電力線的分佈如圖 24（a）所示，金屬罩殼外部的電力線將對其它導體產生干擾。假如把金屬罩殼進行接地或接到干擾源的機殼，則罩殼外的正電荷與從地上或干擾源機殼來的負電荷相中和，罩殼外的電力線也就同時消失，如圖 24（b）所示。這樣罩殼內載有無線電干擾的導體A，對罩殼外就不會發生任何影響。
所以，靜電屏蔽接地的作用，是把干擾源產生的電場限制在金屬屏蔽的內部，而將金屬屏蔽表面上所感應的電荷導入大地中，使外界免受金屬屏蔽內干擾源的影響。
三、接地的分類
（一）接地的作用分類
一般分為保護性接地和功能性接地兩種；
1．保護性接地
（1）防電擊接地 為了防止電氣設備絕緣損壞或產生漏電流時，使平時不帶電的外露導電部分帶電而導致電擊，將設備的外露導電部分接地，稱為防電擊接地。這種接地還可以限制線路涌流或低壓線路及設備由於高壓竄入而引起的高電壓；當產生電器故障時，有利于過電流保護裝置動作而切斷電源。這種接地，也是狹義的“保護接地”。
（2）防雷接地 將雷電導人大地，防止雷電流使人身受到電擊或財產受到破壞。
（3）防靜電接地 將靜電荷引入大地，防止由於靜電積聚對人體和設備造成危害。特別是目前電子設備中積體電路用得很多，而積體電路容易受到靜電作用產生故障，接地后可防止積體電路的損壞。
（4）防電蝕接地 地下埋設金屬體作為犧牲陽極或陰極，防止電纜、金屬管道等受到電蝕。
2．功能性接地
（1）工作按地 為了保證電力系統營運，防止系統振蕩．保證繼電保護的可靠性，在交直流電力系統的適當地方進行接地，交流一般為中性點，直流一般為中點，在電子設備系統中，則稱除電子設備系統以外的交直流接地為功率地。
（2）邏輯接地 為了確保穩定的參考電位，將電子設備中的適當金屬件作為“邏輯地”，一般採用金屬底板作邏輯地。常將邏輯接地及其它類比信號系統的接地統稱為直流地。
（3）屏蔽接地 將電氣干擾源引入大地，抑制外來電磁干擾對電子設備的影響，也可減少電子設備產生的干擾影響其它電子設備。
（4）信號接地 為保證信號具有穩定的基準電位而設置的接地，例如檢測漏電流的接地，阻抗測量電橋和電暈放電損耗測量等電氣參數測量的接地。
（二）按接地形式分類
接地極按其佈置模式可分為外引式接地極和環路式接地極。若按其形狀，則有管形、帶形和環形幾種基本形式。若按其架構，則有自然接地極和人工接地極之分。用來作為自然界地極的有︰上下水的金屬管道；與大地有可靠連接的建築物和構築物的金屬架構；敷設于地下而其數量不少于兩根的電纜金屬包皮及敷設于地下的各種金屬管道。但可燃液體以及可燃或爆炸的氣體管道除外。用來作為人工接地極的，一股有鋼管、角鋼、扁鋼和圓鋼等鋼材。如在有化學腐蝕性的土壤中，則應採用鍍鋅的上述幾種鋼材或銅質的接他極。接地裝置的示意圖如圖25所示。
但是接地裝置的佈置形式如果是單根接地極或外引式接地極，那末由於電位分佈的不均勻，人體仍不免要受到電擊的危險。
此外，單根接地極或外引式接地極的可靠性也比較差。從圖 25我們知道，外引式接地極與室內接地幹線相連接僅依靠兩條幹線。若這兩條幹線發生損傷時，整個接地幹線就與接地極斷絕。當然，兩條幹線同時發生損傷的情況是比較少的。
為了消除單根接地極或外引式接地極的缺點，我們可以敷設環路式接地極，如圖 26（a）。環路式接地極的電位分佈是很均勻的。人體的接觸電壓 Ut 和跨步電壓 Uk是比較小的。但是接地極外部的電位分佈仍不均勻，其跨步電壓仍是很高的，如圖 26（b）。為了避免這種缺點，可在環路式接地極外敷設一些與接地極沒有連接關係的扁鋼。
這樣，接地極外的電位分佈，就如圖 26（c）所示的平坦地下降了。因此，在一切情況下，應優先考慮採用環路式接地極。只有在採用環路式接地極有困難或費用較多時，才採用外引式接地極。
四、接地的範圍
（一）直流系統
1．兩線製直流系統
直流兩線製配電系統應予接地。但以下情況可不接地︰備有接地檢測器並在有限場地內只向工業設備供電的系統；線間電壓等于或低于 50V，或高于 300V、採用對地絕緣的系統；由接地的交流系統供電的整流設備供電的直流系統；最大電流在 0.03A 及以下的直流防火信號線路。
2．三線製直流系統
三線製直流供電系統的中性線宜直接接地.
（二）交流系統
1．低于 50V 的交流線路
一般不接地，但具有下列任何一條者應予接地；
（1）由變壓器供電，而變壓器的電源系統對地電壓超過 150V；
（2）由變壓器供電，而變壓器的電源系統是不接地的；
（3）採取隔離變壓器的，不應接地，但鐵芯必須接地；
（4）安裝在建築物外的架空線路。
2．50∼1000V 的交流系統
符合以下條件時可作為例外，不予接地︰
（1）專用于向熔煉、精煉、加熱或類似工業電爐供電的電氣系統；
（2）專為工業調速傳動系統供電的整流器的單獨傳動系統；
（3）由變壓器供電的單獨傳動系統，變壓器一次側額定電壓低于 1000V 的專用控制系統；其控制電源有供電連續性，控制系統中裝有接地檢測器，且保證只有專職人員才能監視和維修。
3．l∼10kV 的交流系統
根據需要可進行消弧線圈或電阻接地。但供移動設備用的 1∼10kV 交流系統應接地。
（三）移動式和車載發電機
1．移動式發電機
在下列條件下不要求將移動式發電機的機架接地，該機架可作為發電機供電系統的接地，其條件是發電機只向裝在發電機上的設備和（或）發電機上的插座內軟線和插頭連接的設備供電，且設備的外露導電部分和插座上的接地端子連接到發電機機架上。
2．車載發電機
在符合下列全部條件下可將裝在車輛上的發電機供電系統用的車輛的框架作為該系統的接地極。
（1）發電機的機架接地連接到車輛的框架上；
（2）發電機只向裝在車輛上的設備和（或）透過裝在車輛上或發電機上的插座內軟線和插頭連接設備供電；
（3）設備的外露導電部分和插座上的接地端子連接到發電機機架上。
3．中性線的連接
當發電機為單獨系統時，應將中性線連接到發電機機架上。
（四）電氣設備
1．電氣設備的下列外露導電部分應予接地
（1）電機、變壓器、電器、手攜式及移動式用電器具等的金屬底座和外殼；
（2）發電機中性點柜外殼、發電機出線柜外殼；
（3）電氣設備傳動裝置；
（4）互感器的二次繞組；
（5）配電、控制、保護用的屏（柜、箱）及操作台等的金屬框架和底座，全封閉組合電器的金屬外殼；
（6）戶內、外配電裝置的金屬構架和鋼筋混凝土構架以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門；
（7）交、直流電力電纜接線盒、終端盒和膨脹器的金屬外殼和電纜的金屬護層、可觸及的穿線的鋼管、敷設線纜的金屬線槽、電纜橋架；
（8）金屬照明燈具的外露導電部分；
（9）在非瀝青地面的居民區，不接地、消弧線圈接地和電阻接地系統中無避雷線架空電力線路的金屬杆塔和鋼筋混凝土杆塔，裝有避雷線的架空線路的杆塔；
（10）安裝在電力線路杆塔上的開關設備、電容器等電氣裝置的外露導電部分及支架；
（11）鎧裝控制電纜的金屬護層，非鎧裝或非金屬護套電纜閑置的 1∼2 根芯線；
（12）封閉母線金屬外殼；
（13）箱式變電站的金屬箱體。
2．電氣設備的下列外露導電部分可不接地
（1）在非導電場所，例如有木質、瀝青等不良導電地面及絕緣的牆的電氣設備，當滿足二、（一）4.（3）款採用非導電場所的要求時；
（2）在乾燥場所，交流額定電壓 50V 以下，直流額定電壓120V以下電氣設備或電氣裝置的外露導電部分，但爆炸危險場所除外；
（3）安裝在配電屏、控制屏和電氣裝置上的電氣測量儀表、繼電器和其它低壓電器等的外殼，以及當發生絕緣損壞時，在支持物上不會引起危險電壓的絕緣子金屬底座等；
（4）安裝在已接地的金屬構架上電氣接觸良好的設備，如套管底座等，但爆炸危險場所除外；
（5）額定電壓 220V 及以下的蓄電池室內的支架；
（6）與已接地的機座之問有可靠電氣接觸的電動機和電器的外露導電部分，但爆炸危險場所除外。
3．外部導電部分
外部導電部分中可能有電擊危險的地方應予接地，通常需要接地的部分如下︰
（l）建築物內或其上的大面積可能帶電的金屬構架可能與人發生接觸時，則應予接地，以提升其安全性；
（2）電氣操作起重機的軌道和桁架；
（3）裝有線組的升降機框架；
（4）電梯的金屬提升繩或纜繩，如已與電梯本體連接成導電通路的則可不接地；
（5）變電站或變壓器室以外的線間電壓超過 750V 的電氣設備周遭的金屬間隔、金屬遮欄等類似的金屬圍護架構；
（6）活動房屋或旅遊車中的裸露的金屬部分，包括活動房屋的金屬架構、旅遊車金屬車架應接地。
五、按電擊危險程度劃分的環境分類
由於環境的不同，有些會造成絕緣破壞，有些會使人的皮膚阻抗降低，這些都將容易造成電擊危險。根據電擊的危險程度將環境分為以下三類，有助于在進行接地工作時，採取適當的措施。
1．特別危險的環境
在建築物內存在下列條件之一者，則為特別危險環境︰
（1）特別潮濕，即建築物內空氣的相對濕度接近 100％ 者。此時．建築物內的天花板、牆壁、地板以及物件完全處于濕氣籠罩之下。例如浴室、游泳池。
（2）建築物內具有化學活性或有機介質，即建築物內經常或長期具有腐蝕蒸汽、氣體、液體，形成能損壞電氣設備和線路的絕緣和導電部分的沈積層或霉層。例如化工車間。
（3）建築物內同時存在下述較危險環境的兩個及以上條件者。
（4）放置戶外電氣裝置的場所。
2．較危險的環境
在建築物內存在下列條件之一者，則為較危險環境︰
（1）很濕的或具有粉塵的環境，即建築物內空氣相對濕度超過 75％ 的場所；或在生產過程中排出的工藝粉塵的數量能沈積在電氣設備和導線上的場所。
（2）具有金屬、土、磚或鋼筋混凝土等導電地面的場所。
（3）高溫環境，即在各種熱輻射的作用下，使建築物內溫度經常或大于一晝夜週期時間內超過 35℃ 的場所。例如安裝有乾燥爐、烘爐、焙燒爐或鍋爐的建築物。
（4）人有可能一方面接觸到建築物內接地的金屬架構、工藝設備和金屬管道等，另一方面又同時接觸電氣設備的金屬外殼的場所。
3．無多大危險的環境
不存在或不能造成上述較危險環境或特別危險環境的建築物內的場所，則為無多大危險的環境。
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