保護(hù)接地與保護(hù)接零

1、培訓(xùn)教師：張希月培訓(xùn)教師：張希月 冀中工程技師學(xué)院冀中工程技師學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 接地與保護(hù)接地的概念接地與保護(hù)接地的概念一、接地與接地的方式一、接地與接地的方式什么是接地？什么是接地？ 出于出于不同的目的，將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地不同的目的，將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線和接地體與大地做良好的電氣連接，稱為接地。線和接地體與大地做良好的電氣連接，稱為接地。接地有哪些類型？接地有哪些類型？ 根據(jù)根據(jù)接地的目的不同，接地的目的不同，分為工作接地和保護(hù)接地分為工作接地和保護(hù)接地。工作接地工作接地 是是指為運(yùn)行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的指為運(yùn)行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一點(diǎn)接地，如變壓器中性點(diǎn)直接接地等

2、某一點(diǎn)接地，如變壓器中性點(diǎn)直接接地等；保護(hù)接地保護(hù)接地 是是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一點(diǎn)接地，如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地等。的某一點(diǎn)接地，如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地等。二、名詞解釋二、名詞解釋1.1. 中性線中性線 N引自電源中性點(diǎn)的導(dǎo)線引自電源中性點(diǎn)的導(dǎo)線。其其功能有：功能有：用來通過單相負(fù)載工作電流；用來通過三相用來通過單相負(fù)載工作電流；用來通過三相電路中的不平衡電流；使不平衡三相負(fù)載上的電壓電路中的不平衡電流；使不平衡三相負(fù)載上的電壓均等；與設(shè)備外殼相連，防止人體間接觸電。均等；與設(shè)備外殼相連，防止人體間接觸電。2. 2. 保護(hù)線保護(hù)線 PE以

3、防止觸電為目的而用來與設(shè)備或線以防止觸電為目的而用來與設(shè)備或線路的金屬外殼、接地母線、接地端子、接地極、接地金路的金屬外殼、接地母線、接地端子、接地極、接地金屬部件等作電氣連接的導(dǎo)線或?qū)w。屬部件等作電氣連接的導(dǎo)線或?qū)w。3. 3. 保護(hù)零線保護(hù)零線 PEN當(dāng)零線與保護(hù)線當(dāng)零線與保護(hù)線PE共為一體，同共為一體，同時(shí)具有零線與保護(hù)線兩種功能的導(dǎo)線。時(shí)具有零線與保護(hù)線兩種功能的導(dǎo)線。4. 4. IT系統(tǒng)系統(tǒng)指電源中性點(diǎn)不接地（或經(jīng)阻抗指電源中性點(diǎn)不接地（或經(jīng)阻抗1000歐姆接地），而電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各歐姆接地），而電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護(hù)線自的保護(hù)線PE線直接接地的線直接接地的三相三線制

4、三相三線制低壓配低壓配電系統(tǒng)。電系統(tǒng)。5. 5. TT系統(tǒng)系統(tǒng)指電源中性點(diǎn)直接接地，而電氣指電源中性點(diǎn)直接接地，而電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線直接接地線直接接地的的三相四線制三相四線制低壓配電系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)。o第二節(jié)第二節(jié) 保護(hù)接地保護(hù)接地工作接地電阻工作接地電阻R0在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障一、保護(hù)接地的原理一、保護(hù)接地的原理1 1. 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性 如右圖所示的中性點(diǎn)直如右圖所示的中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)沒有接接

5、接地的電網(wǎng)中，當(dāng)沒有接地保護(hù)的電氣設(shè)備絕緣被破地保護(hù)的電氣設(shè)備絕緣被破壞時(shí)，外殼可能帶電。壞時(shí)，外殼可能帶電。 人觸及設(shè)備外殼，電流人觸及設(shè)備外殼，電流流過人體的途徑為：設(shè)備外流過人體的途徑為：設(shè)備外殼殼人身人身接地體接地體流回電流回電源中性點(diǎn)。源中性點(diǎn)。設(shè)人體電阻設(shè)人體電阻RbRb取取17001700，接，接地電阻地電阻R R0 0=4=4，則流過人體，則流過人體電流電流Ib=U相Rb+R0=129mA30mA可知可知在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備一旦發(fā)生碰殼故障，電氣在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備一旦發(fā)生碰殼故障，電氣設(shè)備不接地，人體接觸電氣設(shè)備外殼，則會(huì)發(fā)生觸電事故。設(shè)備不接地，

6、人體接觸電氣設(shè)備外殼，則會(huì)發(fā)生觸電事故。o在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障2 2. 在中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危在中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性險(xiǎn)性 在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，發(fā)生碰殼事故時(shí)，人觸中，發(fā)生碰殼事故時(shí)，人觸及設(shè)備外殼，電流流過人體及設(shè)備外殼，電流流過人體的途徑為：的途徑為： 設(shè)備外殼設(shè)備外殼人身人身其他兩其他兩相線路對(duì)地電容相線路對(duì)地電容另外兩相另外兩相電相電源。電相電源。XcXcXc 當(dāng)線路電壓較低，線路當(dāng)線路電壓較低，線路的對(duì)地電容容抗的對(duì)地電容容抗Xc較大較大，流，流過人體

7、的電流很小，對(duì)人體過人體的電流很小，對(duì)人體危害不大；危害不大； 但當(dāng)線路電壓較高，但當(dāng)線路電壓較高時(shí)，線路對(duì)地電容的容抗但當(dāng)線路電壓較高，但當(dāng)線路電壓較高時(shí)，線路對(duì)地電容的容抗較小，所有這時(shí)流過人體的電流就會(huì)較大，對(duì)人的危害就會(huì)很大。較小，所有這時(shí)流過人體的電流就會(huì)較大，對(duì)人的危害就會(huì)很大。 由上可知，不接地的電氣在發(fā)生碰殼故障時(shí)，一旦有人觸及其外殼，由上可知，不接地的電氣在發(fā)生碰殼故障時(shí)，一旦有人觸及其外殼，也有可能造成人身觸電。也有可能造成人身觸電。o在在IT系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用3 3. 保護(hù)接地在保護(hù)接地在IT系統(tǒng)中的作用系統(tǒng)中的作用當(dāng)當(dāng)電

8、氣設(shè)備的絕緣損電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時(shí)，接壞使外殼帶電時(shí)，接地短路電流經(jīng)接地體地短路電流經(jīng)接地體和人體同時(shí)流過。和人體同時(shí)流過。 由于人體的電阻要由于人體的電阻要比接地電阻比接地電阻RE大數(shù)百大數(shù)百倍，流經(jīng)人體的電流倍，流經(jīng)人體的電流也比流過接地體的電也比流過接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極小時(shí)，流過人電阻極小時(shí)，流過人體的電流幾乎等于零。體的電流幾乎等于零。 設(shè)另外，由于接地電阻很小，接地短路電流流過時(shí)，所產(chǎn)生的壓設(shè)另外，由于接地電阻很小，接地短路電流流過時(shí)，所產(chǎn)生的壓降也很小，故外殼對(duì)大地的電壓也很低，人站在大地上去碰觸外殼時(shí)，降也很小，故外殼對(duì)大地的電壓也很低，

9、人站在大地上去碰觸外殼時(shí)，人體所承受的電壓很低，不會(huì)有危險(xiǎn)。人體所承受的電壓很低，不會(huì)有危險(xiǎn)。ZZZRER0o中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用保護(hù)接地的危險(xiǎn)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用保護(hù)接地的危險(xiǎn)4 4. 保護(hù)接地在保護(hù)接地在TT系統(tǒng)中的作用系統(tǒng)中的作用RER0RbIbU相相=220VIERE等效電路等效電路TT系統(tǒng)采用保護(hù)接地極其等系統(tǒng)采用保護(hù)接地極其等效電路。效電路。 通過等效電路圖我們可以通過等效電路圖我們可以看出人體電阻和保護(hù)接地電阻看出人體電阻和保護(hù)接地電阻的關(guān)系為并聯(lián)，然后與中性點(diǎn)的關(guān)系為并聯(lián)，然后與中性點(diǎn)接地電阻串聯(lián)，一般情況下接地電阻串聯(lián)，一般情況下 設(shè)設(shè)RE=R0=4，Rb=1700，在，

10、在380/220V電網(wǎng)中，利用歐姆定電網(wǎng)中，利用歐姆定律可以求出，律可以求出，接地故障電流接地故障電流IE=27.5A，人體承受的電壓，人體承受的電壓UE=Ub=110V。流過人體的電。流過人體的電流流Ib=65mA30mA。 注意，在大多數(shù)情況下，注意，在大多數(shù)情況下，27.5A的的故障電流不足以使電路的過流保護(hù)裝故障電流不足以使電路的過流保護(hù)裝置動(dòng)作，這將使用電設(shè)備外殼長期存置動(dòng)作，這將使用電設(shè)備外殼長期存在在110V的對(duì)地電壓，這對(duì)人體是很不的對(duì)地電壓，這對(duì)人體是很不安全的。安全的。 保護(hù)接地主要應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地或不直接接地保護(hù)接地主要應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地或不直接接地的電網(wǎng)中（的電網(wǎng)中（

11、IT系統(tǒng)系統(tǒng)）。它的工作原理就是并聯(lián)電路中。它的工作原理就是并聯(lián)電路中的小電阻（保護(hù)接地電阻）對(duì)大電阻（人體電阻）的的小電阻（保護(hù)接地電阻）對(duì)大電阻（人體電阻）的強(qiáng)分流作用強(qiáng)分流作用。 因此因此，接地電阻的數(shù)值對(duì)于保護(hù)的效果是最至關(guān)重接地電阻的數(shù)值對(duì)于保護(hù)的效果是最至關(guān)重要的！要的！結(jié)論：結(jié)論：中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零oUWVPEN第三節(jié)第三節(jié) 保護(hù)接零保護(hù)接零一、保護(hù)接零原理一、保護(hù)接零原理 電氣設(shè)備正常工作時(shí)，零線不帶電，由于外殼與電源零線連接，電氣設(shè)備正常工作時(shí)，零線不帶電，由于外殼與電源零線連接，人體觸摸設(shè)備外殼并沒有危險(xiǎn)。人體觸摸設(shè)備外殼并沒有

12、危險(xiǎn)。工作接地電阻工作接地電阻R0 當(dāng)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備發(fā)生當(dāng)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備發(fā)生“碰殼碰殼”故障故障時(shí)時(shí),金屬金屬外殼外殼將相線與零線直接接通，將相線與零線直接接通，單相接地故障變成單相短單相接地故障變成單相短路。路。 短路電流的數(shù)值足以使短路電流的數(shù)值足以使安裝在線路上的熔斷器或其安裝在線路上的熔斷器或其他過流保護(hù)裝置動(dòng)作，從而他過流保護(hù)裝置動(dòng)作，從而切斷電源。切斷電源。 注意：注意：當(dāng)設(shè)備發(fā)當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼短路到過電流保護(hù)生碰殼短路到過電流保護(hù)裝置動(dòng)作切斷電源的時(shí)間裝置動(dòng)作切斷電源的時(shí)間間隔內(nèi)，觸及設(shè)備外殼的間隔內(nèi)，觸及設(shè)備外殼的人體人體也會(huì)承受一定電壓，因此有一定的危險(xiǎn)性。也會(huì)承受一定電壓，因此有

13、一定的危險(xiǎn)性。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零oUWVPEN工作接地電阻工作接地電阻R0 當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生碰殼故障當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生碰殼故障時(shí)，在保護(hù)裝置還沒有斷電的時(shí)，在保護(hù)裝置還沒有斷電的過程中，如果有人接觸電氣設(shè)過程中，如果有人接觸電氣設(shè)備的外殼，流過人體的電流及備的外殼，流過人體的電流及加在人體的電壓可以通過右圖加在人體的電壓可以通過右圖的等效電路圖求出的等效電路圖求出保護(hù)接零電路的等效電路保護(hù)接零電路的等效電路RRNRbR0U=220VRN （零線電阻）（零線電阻） R0(接地接地電阻電阻)，Rb(人體電阻人體電阻 )RN（零線電阻）時(shí)，（零線電阻）時(shí)，R相

14、線電相線電阻，阻，RN零線電阻，若相線截零線電阻，若相線截面為零線的面為零線的2倍，則倍，則RN=2R，利用歐姆定律可以求出此時(shí)人利用歐姆定律可以求出此時(shí)人體承受的電壓體承受的電壓Ub=147V。 通過上述分析通過上述分析，保護(hù)，保護(hù)接零的接零的有效性在于線路的短路保護(hù)裝置有效性在于線路的短路保護(hù)裝置能否在碰殼短路故障發(fā)生后靈敏能否在碰殼短路故障發(fā)生后靈敏的動(dòng)作迅速切斷電源。的動(dòng)作迅速切斷電源。二、接零保護(hù)的三種形式二、接零保護(hù)的三種形式 是指電源的中性點(diǎn)接地，負(fù)載設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)是指電源的中性點(diǎn)接地，負(fù)載設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線連接到此接地點(diǎn)的低壓配電系統(tǒng)線連接到此接地點(diǎn)的

15、低壓配電系統(tǒng)?！癟”表示電源中性點(diǎn)直接接地表示電源中性點(diǎn)直接接地，“N”表示電氣設(shè)備金屬外殼接零。根據(jù)零線表示電氣設(shè)備金屬外殼接零。根據(jù)零線N和保護(hù)線和保護(hù)線PE不同的安不同的安排方式，排方式，TN系統(tǒng)可分為三種形式。系統(tǒng)可分為三種形式。什么是什么是TN系統(tǒng)？系統(tǒng)？ 1. TNC系統(tǒng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的零線這種系統(tǒng)的零線N和和保護(hù)線保護(hù)線 PE 合為一根保護(hù)合為一根保護(hù)零線零線PEN。所有設(shè)備的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均與外露可導(dǎo)電部分均與PEN連接連接三相負(fù)載三相負(fù)載單相負(fù)載單相負(fù)載優(yōu)點(diǎn)：投資較省，節(jié)約導(dǎo)線。優(yōu)點(diǎn)：投資較省，節(jié)約導(dǎo)線。TNC 低壓配電系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)UVWPEN三相負(fù)載三相負(fù)載單

16、相負(fù)載單相負(fù)載 當(dāng)當(dāng)PEN線斷線時(shí)，在線斷線時(shí)，在斷線點(diǎn)斷線點(diǎn)P以后的設(shè)備外殼以后的設(shè)備外殼上，由于負(fù)載中性點(diǎn)偏移，上，由于負(fù)載中性點(diǎn)偏移，可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓?？赡艹霈F(xiàn)危險(xiǎn)電壓。斷線點(diǎn)后面所有接零設(shè)備外殼上將出現(xiàn)斷線點(diǎn)后面所有接零設(shè)備外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓危險(xiǎn)電壓缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 更為嚴(yán)重的是，若斷更為嚴(yán)重的是，若斷線點(diǎn)后某一設(shè)備發(fā)生碰線點(diǎn)后某一設(shè)備發(fā)生碰殼故障，開關(guān)保護(hù)裝置殼故障，開關(guān)保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作，致使斷線點(diǎn)不會(huì)動(dòng)作，致使斷線點(diǎn)后所有采用保護(hù)接零的后所有采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼上都將長時(shí)間設(shè)備外殼上都將長時(shí)間帶有相電壓帶有相電壓。UVWPEN 2. TNS系統(tǒng)系統(tǒng) TNS系統(tǒng)的零線系統(tǒng)的零線N和保

17、護(hù)線和保護(hù)線 PE 是分開是分開設(shè)置的設(shè)置的，所有設(shè)備的，所有設(shè)備的外殼只與公共的外殼只與公共的PE線線相連相連三相負(fù)載三相負(fù)載單相負(fù)載單相負(fù)載TNS 低壓配電系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)UVW NPEN 在在TNS系統(tǒng)中，零系統(tǒng)中，零線線N的作用僅僅是用來通的作用僅僅是用來通過單相負(fù)載的電流和三過單相負(fù)載的電流和三相不平衡電流，所以稱相不平衡電流，所以稱作工作零線，對(duì)人體觸作工作零線，對(duì)人體觸電起保護(hù)作用的是電起保護(hù)作用的是PE線，線，所以稱為保護(hù)零線。所以稱為保護(hù)零線。 由于由于N線線和和PE線作用不同，功能各異，所以自電源中線作用不同，功能各異，所以自電源中性點(diǎn)之后，性點(diǎn)之后， N線和線和PE線之間

18、以及對(duì)地之間均需加以絕緣。線之間以及對(duì)地之間均需加以絕緣。 （1）一旦）一旦N線斷開，只影響用電設(shè)備的正常工線斷開，只影響用電設(shè)備的正常工作，不會(huì)導(dǎo)致在斷線點(diǎn)后的設(shè)備外殼上出現(xiàn)危作，不會(huì)導(dǎo)致在斷線點(diǎn)后的設(shè)備外殼上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓險(xiǎn)電壓；（2）即使負(fù)載電流在零線上產(chǎn)生較大的電位差，）即使負(fù)載電流在零線上產(chǎn)生較大的電位差，與與PE線相連設(shè)備外殼上仍能保持零電位，不會(huì)線相連設(shè)備外殼上仍能保持零電位，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓；（3）由于）由于PE線在正常情況下沒有電流通過，因線在正常情況下沒有電流通過，因此在用電設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。此在用電設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。TNS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

19、消耗導(dǎo)電材料多，投資大，適于環(huán)境較差，對(duì)安全可靠消耗導(dǎo)電材料多，投資大，適于環(huán)境較差，對(duì)安全可靠性要求較高以及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)。性要求較高以及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)。 3. TNCS系統(tǒng)系統(tǒng) 三相負(fù)載三相負(fù)載單相負(fù)載單相負(fù)載TNCS 低壓配電系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)UVWNPE TNCS系統(tǒng)是指配電系統(tǒng)的系統(tǒng)是指配電系統(tǒng)的 前面是前面是TNC系統(tǒng)，系統(tǒng)，后面是后面是TNS系統(tǒng)，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)性能介于兩系統(tǒng)，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)性能介于兩者之間。常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處者之間。常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理設(shè)備的場(chǎng)所。如下圖所示理設(shè)備的場(chǎng)所。如下圖所示。零線電阻零線電阻PENRN三、重復(fù)接地三、重復(fù)接地 重復(fù)接地是指在重復(fù)接地是指在TN系統(tǒng)中，除了對(duì)系統(tǒng)中，除了對(duì)電源的中性點(diǎn)工作接地外，電源的中性點(diǎn)工作接地外，還在一定得處所把還在一定得處所把PE線或線或PEN線再進(jìn)行接地線再進(jìn)行接地。1. 重復(fù)接地的作用重復(fù)接地的作用 （1）TN線路完整時(shí)，線路完整時(shí)，重復(fù)接地可以降低碰殼故重復(fù)接地可以降低碰殼故障時(shí)所有被保護(hù)設(shè)備金屬障時(shí)所有被保護(hù)設(shè)備金屬外殼的對(duì)地電壓，減輕開外殼的對(duì)地電壓，減輕開關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作之前觸電關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作之前觸電