保護(hù)接地與保護(hù)接零

1、n 第一節(jié)接地與保護(hù)接地的概念一、接地與接地的方式接地:出于不同的目的，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。類型：根據(jù)接地的目的不同，分為：1工作接地是指為運(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保護(hù)接地是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。我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式主有哪幾種?(1)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一適用360KV系統(tǒng);(2)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈地系統(tǒng)適用360KV系統(tǒng)，可避免電弧過電壓的產(chǎn)生;(3)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)適用110KV以上及 380KV以下低壓系統(tǒng)；二、名詞解釋1.中性線N引自

2、電源中性點(diǎn)的導(dǎo)線。其功能有：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 電壓均等；與設(shè)備夕卜殼相連，防止人體間接觸電。2.保護(hù)線PE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、接地金屬部件等作電氣連接的導(dǎo)線或?qū)w。3.保護(hù)零線PEN當(dāng)零線與保護(hù)線PE共為一 體，同時(shí)具有零線與保護(hù)線兩種功能的導(dǎo)線。:、名詞解釋4IT系統(tǒng)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)各自的保護(hù)線PE線直接接地的三相三 線制低壓配電系統(tǒng)。5.TT系統(tǒng)指電源中性點(diǎn)直接接地，電氣 設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各旨商PE線直接 接地的

3、三相四線制低壓配電系統(tǒng)。第二節(jié)保護(hù)接地一.保護(hù)接地的原理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)性如右圖所示當(dāng)沒有接地 保護(hù)的電氣設(shè)備絕緣被破壞 時(shí)，外殼可能帶電。人觸及設(shè)備外殼，電流 流過人體的途徑為：設(shè)備外 殼T人身接地體T流回電 源中性點(diǎn)。設(shè)人體電阻Rb取1700Q,接 地電阻Ro=4Q,則流過人體 電流TU相在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障lb 二 =129mA>30mA第二節(jié)保護(hù)接地II由占述分析，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，電氣設(shè) 覚塵密獸二人體接觸電氣設(shè)備外殼，則會(huì) 發(fā)生觸電事故。2. 在中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不

4、接地的危險(xiǎn)性如右圖所示的中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng) 中，沒有接地保護(hù) 的電氣設(shè)備發(fā)生碰 殼故障。rAAA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)不接地的電網(wǎng)中，發(fā)生碰殼事故時(shí)，人觸及設(shè)備外殼，電流流 過人體的途徑為：設(shè)備外殼T人身-其他兩相線路對(duì)地電容- 另外兩相電相電源。當(dāng)線路電壓較低，線路的對(duì)地電容容抗Xc較大，流 過人體的電流很小，對(duì)人體危害不大；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，也有可能造成人身觸電。3. 保護(hù)接地在IT系統(tǒng)中的作用如右圖所示

5、， 當(dāng)電氣設(shè)備的絕 緣損壞使外殼帶 電時(shí)，接地短路 電流經(jīng)接地體和 人體同時(shí)流過。在IT系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用由于人體的電阻 要比接地電阻Re大 數(shù)百倍，流經(jīng)人體的 電流也比流過接地體 的電流小數(shù)百倍。當(dāng) 接地電阻極小時(shí)，流 過人體的電流幾乎等 于零。L/WllzUzl)短所小電在殼的有 地地，很的站外受會(huì) 馨時(shí)也地人觸承不 于，過降大，碰所， 由小流壓對(duì)低去體低 ，很流的殼很上人很 外阻電生外也地，壓 另電路嚴(yán)皈壓大時(shí)電 設(shè)在IT系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用保護(hù)接地的危險(xiǎn)4. 保護(hù)接地在TT系統(tǒng)中的作用 右圖所示為TT系統(tǒng)采用 保護(hù)接地極其等效電路。通

6、過等效電路圖我們可以 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) 接地電阻串聯(lián)，一般情況下 設(shè)Re=Ro=4£1 , Rb=1700Q,在 380/220V電網(wǎng)中，利用歐姆定 律可以求出，接地故障電流 Ie=27.5A,人體承受的電壓 UE=Ub=110Vo流過人體的電流 Ib=65mA > 30mA o注意，在大多數(shù)情況下，27.5A的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(zhǎng)期存在110V的對(duì)地電壓，這對(duì)人體是很不U 相=220VRoRE1lERb|Ib安全的。等效電路結(jié)論：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（IT系 統(tǒng)）。它的

7、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）的強(qiáng)分流作用。因此，接地電阻的數(shù)值對(duì)于保護(hù)的 效果是最至關(guān)重要的！二.保護(hù)接地電阻的確定1. 中性點(diǎn)不接地的380/220V系統(tǒng)，要求ReS4Q；當(dāng)變壓器容量在 100KVA以下時(shí)，可放寬到Re<10£1o2. 中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的高壓系統(tǒng)Re<10£1o3. 中性點(diǎn)直接接地的高壓系統(tǒng)（額定電壓在100KV及以上），設(shè)備 外殼接地并要求接地電阻不犬于0.511 o第三節(jié)保護(hù)接零一、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,人體觸摸設(shè)備外殼并沒有危險(xiǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)等

8、設(shè)備發(fā)生 “碰殼”故障時(shí)（見右 圖），金屬外殼將相線與 零線直接接通，單相接地 故障變成單相短路。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)釆用的保護(hù)接零注意:當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼短路到過電流保護(hù)裝置 動(dòng)作切斷電源的時(shí)間間隔短路電流的數(shù)值足以使 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 切斷電源。內(nèi)，觸及設(shè)備外殼的人體也會(huì)承受一定電壓,因此有一定的危險(xiǎn)性。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 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 加在人體的電壓可以通過右圖 的等效電路圖求出設(shè)人體電阻Rn > >Ro（接f 地電阻），Rb>>RN （零線電- 阻）時(shí)，Ro相線

9、電阻，Rn 零線電阻，若相線截面為零線 的2倍，則Rn=2Ro ,利用歐姆 定律可以求出此時(shí)人體承受的電壓 Ub=147Vo通過上述分析，我們可以 知道，保護(hù)接零的有效性在于 線路的短路保護(hù)裝置能否在碰 殼短路故障發(fā)生后靈敏的動(dòng)作 迅速切斷電源。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)釆用的保護(hù)接零保護(hù)接零電路的等效電路TNC低壓配電系統(tǒng)二.接零保護(hù)的三種形式什么是TN系統(tǒng)？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)。表示電源中性點(diǎn)直接接地,表示電氣設(shè)備金屬外殼接零。根據(jù)零線N和保護(hù)線PE不同的安排方式，TN系統(tǒng)可分為三種形式。1. TNC系統(tǒng)這種系統(tǒng)的零線N和保 護(hù)線P

10、E合為一根保護(hù)零線 PEN。所有設(shè)備的外露可導(dǎo) 電部分均與PEN連接，如右 圖所示。優(yōu)點(diǎn)：投資較省，節(jié)約導(dǎo)線。缺點(diǎn)：當(dāng)PEN線斷線時(shí)，在斷線點(diǎn) P以后的設(shè)備外殼上，由于負(fù)載 中性點(diǎn)偏移，可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電 壓。更為嚴(yán)重的是，若斷線點(diǎn)后某一設(shè)備發(fā)生碰殼故障，開關(guān)保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作，致使斷線點(diǎn)后所有采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼上都將長(zhǎng)時(shí)間帶有相電壓o （如右圖）PEN斷線點(diǎn)后而所有接零設(shè)備外殼上將岀現(xiàn)危險(xiǎn)電壓U功能各異，所以自電源中性點(diǎn)之后，2. TNS系統(tǒng)TNS系統(tǒng)的零線N和保 護(hù)線PE是分開設(shè)置的，所 有設(shè)備的外殼只與公共的PE 以相連，如右圖所示。在TNS系統(tǒng)中，零線N 的作用僅僅是用來通過單相 負(fù)載的

11、電流和三相不平衡電 流，所以稱作工作零線，對(duì) 人體觸電起保護(hù)作用的是PE 線，所以稱為保護(hù)零線。由于N線和PE線作用不同,N線和PE線之間以及對(duì)地之間均需加以絕緣。 TNS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）一旦N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，與PE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；（3）由于PE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。TNS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn): 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)。3TNCS系統(tǒng)TNCS系統(tǒng)是指配電系

12、統(tǒng)的前面是TNC系統(tǒng),后面是 TNS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)處理設(shè)備的場(chǎng)所。如下圖所示。u-1HI NIPE三. 重復(fù)接地重復(fù)接地是指在TN系統(tǒng)中，除了對(duì)電源的中性點(diǎn)工作接地外, 還在一定得處所把PE線或PEN線再進(jìn)行接地。如下圖所示。1.重復(fù)接地的作用(1) TN線路完整時(shí)，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 之前觸電的危險(xiǎn)性。(2)在PEN線斷線的情況下，重復(fù)接地可以降低斷線點(diǎn) 后面碰殼故障時(shí)PE線的對(duì)地電 壓，減輕觸電事故的嚴(yán)重程度。(3) 縮短了漏電故障的持續(xù)時(shí)間。(4) 改善架空

13、線路的防雷性能。(5) 等效降低了工作接地電阻，降低了三相負(fù)載不平衡時(shí)零線 的對(duì)地電壓。(6) 在零線斷線時(shí)起一定的平衡各相電壓的作用；降低高壓竄 入低壓電網(wǎng)的對(duì)地電壓。四. 采用保護(hù)接零的注意事項(xiàng)(1) 在由同一臺(tái)變壓器供 電的系統(tǒng)中，不宜將一部分設(shè) 備保護(hù)接地而另一部分設(shè)備保 護(hù)接零。即在同一系統(tǒng)中不宜 保護(hù)接地和保護(hù)接零混用。如 右圖所示(2) 接零保護(hù)的系統(tǒng)，其 工作接地裝置必須可靠，接地 電阻值必須符合要求。保護(hù)接地與保護(hù)接零混用的危險(xiǎn)接零保護(hù)必須有靈敏可靠的保護(hù)裝置配合。五、重復(fù)接地的要求按照有關(guān)技術(shù)文件規(guī)定，TN系統(tǒng)的保護(hù)線或保護(hù)零線必須在以下 處所裝設(shè)重復(fù)接地。(1) 架空線路

14、干線和長(zhǎng)度超過200m的分支線終端及沿線路每100m處;(2) 線路引入車間及大型建筑物的第一面配電裝置處;(3) 采用金屬管配線時(shí)，金屬管與保護(hù)零線連接后作重復(fù)接地；(4) 同桿架設(shè)的高低壓架空線路的共同敷設(shè)段的兩端。 對(duì)重復(fù)接地電阻的要求：(1)當(dāng)工作接地電阻不超過4Q時(shí)，每處重復(fù)接地電阻不得超過 10Q;當(dāng)允許工作接地電阻不超過10Q時(shí)，允許重復(fù)接地電阻不超過 30Q,但重復(fù)接地點(diǎn)不得少于3處。第四節(jié)接地裝置接地裝置由接地體和接地線組成。接地體是埋入地中并直接與大地土壤接觸的金屬導(dǎo)體；接地線是指將電氣設(shè)備需要接地的部分與接 地體建接起來的金屬導(dǎo)線。_、接地體 接地體分為自然接地體和人工接

15、地體兩種。1.自然接地體接地體是兼做接地體而埋入地下的金屬管道.金屬結(jié)構(gòu).鋼筋混 凝土地基等物體。利用自然接地體時(shí)應(yīng)注意的問題: (1)自然接地體至少應(yīng)有兩根引出線與接地干線相連。(2 )不得在地下利用裸鋁導(dǎo)體作為接地體。(2) 利用管道或配管作接地體時(shí)，應(yīng)在管接頭處采用跨接線焊接。(4 )直流電力網(wǎng)的接地裝置不得利用自然接地體。2.人工接地體人工接地體是釆用鋼管.角鋼.扁鋼.圓鋼等鋼材特意制作而埋 入地中的導(dǎo)體。按照機(jī)械強(qiáng)度的要求，鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺 寸應(yīng)滿足表1;銅.鋁接地線只能用于地面以上，其最小尺寸見表2。表1鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺寸表2銅、鋁接地線的最小尺寸/皿2人工接地

16、體按其埋設(shè)方式不同，分為垂直接地體和水平接地體 兩種。(1)垂直接地體一般情況下宜用垂直接地體。垂直接地體可采用直徑40 50mm 的鋼管，或用一定規(guī)格的角鋼制作，下端加工成尖狀以利器砸入地 下。相鄰鋼管或角鋼之間的距離以不超過35m為宜。垂直接地極 可以布置成如下圖形式。垂直接地體的布置(2)水平接地體多巖石地區(qū)經(jīng)常采用水平接地體。水平接地體可采用直徑 40mm X 4mm的扁鋼或直徑16mm的圓鋼制作，多釆用放射形布置， 也可以成啟卡布置成帶形或環(huán)形。其幾種典型的布置方式如下圖所 示。丄乂次咲水平接地體的布置二.接地線接地線包括接地干線和接地支線兩部分接地線應(yīng)盡量利用金屬構(gòu) 件的自然導(dǎo)體，

17、用作自然接地線的有生產(chǎn)用金屬結(jié)構(gòu)、配線的鋼管. 建筑物的金屬結(jié)構(gòu)及不會(huì)引起燃燒和爆炸的金屬管道等。若無可利用的自然接地體或雖有可能利用的.但不能滿足運(yùn)行中 電氣連接可靠的要求，以及接地電阻不符合要求時(shí)，則應(yīng)另設(shè)人工接 地線。人工接地線一般應(yīng)采用鋼質(zhì)接地線。接地裝置的連接接地裝置地上部分可采用螺紋連接。螺紋連接應(yīng)采取防松.防銹 措施。接地裝置地下部分必須焊接（熔焊）。焊接不得有虛焊。利用 建筑物的鋼結(jié)構(gòu).起重機(jī)軌道.工業(yè)管道等作自然接地線時(shí)，其伸縮 縫或接頭處應(yīng)予跨接。四.接地裝置的保護(hù)為防止腐蝕，接地體最好采用鍍鋅元件；焊接處涂瀝青油防腐;明設(shè)的接地線應(yīng)涂漆防腐。接地體安裝位置應(yīng)避開有腐蝕性雜質(zhì)的土 壤。接地