供配電安全技術(shù)第3講保護(hù)接地與保護(hù)接零

供配電安全技術(shù)

第三講：保護(hù)接地與保護(hù)接零中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電氣安全與智能電器研究所劉建華目錄一、接地與接零二、保護(hù)接地三、保護(hù)接零四、低壓配電接地形式一、接地與接零接地：電氣設(shè)備的某部分用金屬與大地作良好的電氣連接。零點(diǎn)：當(dāng)中性點(diǎn)接地時(shí)稱為零點(diǎn)，由零點(diǎn)引出的線稱為零線接零：電氣設(shè)備的某部分用金屬與零線作良好的電氣連接。接地電阻：電氣設(shè)備接地部分的對(duì)地電壓與接地電流之比稱為接地裝置的接地電阻。接地電阻＝接地線電阻＋接地體流散電阻≈流散電阻流散電阻：指電流從埋人地中的接地體流向周圍土壤時(shí)，接地體與大地遠(yuǎn)處的電位差與該電流之比。（分為接觸電阻與土壤電阻）接地電流：當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流通過接地體向大地作半球狀散開，該電流稱為接地電流。實(shí)驗(yàn)證明：電位分布的范圍只要考慮單根接地體或接地故障點(diǎn)20m左右的半球范圍。距接地體越遠(yuǎn)，電位越小。20m處電位與無窮遠(yuǎn)處（電氣上的“大地”或“地”）幾乎相等。電氣設(shè)備接地目的：首先保護(hù)人身安全，其次保證電氣設(shè)備與建筑物等的安全。接地類型：工作接地：能保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠地工作而進(jìn)行的接地。如變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)直接接地。保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼（正常情況下不帶電）與地作電氣連接。適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。重復(fù)接地：采用保護(hù)接零時(shí)，除系統(tǒng)的中性點(diǎn)工作接地外，將零線上的一點(diǎn)或多點(diǎn)再與地作金屬連接。在零線斷線時(shí)，帶電外殼可通過重復(fù)接地裝置與系統(tǒng)中性點(diǎn)構(gòu)成回路，產(chǎn)生接地短路電流。一般在干線上１Km零線上要放一個(gè)重復(fù)接地。一、接地與接零接地類型：防雷接地：由接閃器、引下線、接地裝置組成，將雷電電荷分散入地，避免雷電侵害。屏蔽接地：為將干擾電磁場(chǎng)在金屬屏蔽層感應(yīng)出的電荷導(dǎo)入大地，而將屏蔽層接地。靜電接地：為防止可能產(chǎn)生或聚集靜電荷，對(duì)設(shè)備、管道、容器等進(jìn)行的接地。專用電氣設(shè)備接地：如醫(yī)療設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)等的接地。有邏輯接地、信號(hào)接地、安全接地、功率接地等。一、接地與接零低壓系統(tǒng)各種接地電阻值的要求：工作接地：接地裝置的電阻值不大于4Ω；保護(hù)接地：接地裝置的電阻值不大于4Ω；重復(fù)接地：接地裝置電阻值不大于10Ω；防雷接地：一、二類建筑防直接雷的接地裝置電阻值不大于10Ω，防感應(yīng)雷的接地裝置電阻值不大于5Ω；三類建筑防雷的接地裝置電阻值不大于30Ω；屏蔽接地：一般要求接地電阻小于10Ω。一、接地與接零二、保護(hù)接地保護(hù)地線接地極概念：在正常情況下，將電氣設(shè)備的金屬外殼或構(gòu)架用導(dǎo)線與接地極可靠地連接起來，使之與大地做電氣上的連接，這種接地的方式就叫保護(hù)接地。采用和不采用保護(hù)接地的情況對(duì)比采用保護(hù)接地之后，當(dāng)發(fā)生人身觸電時(shí)，由于保護(hù)接地電阻的并聯(lián)，人身觸電電壓下降。如果不采用保護(hù)接地，當(dāng)發(fā)生人身觸電時(shí)，由于觸電電流不足以使熔斷器或者自動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，因此危險(xiǎn)電壓一直存在，如果電網(wǎng)絕緣下降，則存在生命危險(xiǎn)。假設(shè)人體電阻假設(shè)為1000

，接地電阻為4

，電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻為19k

，圖例如下：二、保護(hù)接地不采用保護(hù)接地采用保護(hù)接地二、保護(hù)接地保護(hù)接地的實(shí)質(zhì)與關(guān)鍵通過人體與保護(hù)接地體并聯(lián)連接，降低人身接觸電壓。接地電阻越小，接觸電壓越小，流過人體電流的越小。保護(hù)接地的適用范圍三相三線制供電系統(tǒng)(中性點(diǎn)不接地系統(tǒng))采用保護(hù)接地可靠。對(duì)三相四線制系統(tǒng)，采用保護(hù)接地十分不可靠。一旦外殼帶電時(shí)，電流將通過保護(hù)接地的接地極、大地、電源的接地極而回到電源。因?yàn)榻拥貥O的電阻值基本相同，則每個(gè)接地極電阻上的電壓梅是相電壓的一半。人體觸及外殼時(shí)，就會(huì)觸電。所以在三相四線制系統(tǒng)中的電氣設(shè)備不推薦采用保護(hù)接地，最好采用保護(hù)接零。二、保護(hù)接地保護(hù)接地的適用范圍三相三線制供電系統(tǒng)(中性點(diǎn)不接地系統(tǒng))采用保護(hù)接地可靠。對(duì)三相四線制系統(tǒng)，采用保護(hù)接地十分不可靠。一旦外殼帶電時(shí)，電流將通過保護(hù)接地的接地極、大地、電源的接地極而回到電源。因?yàn)榻拥貥O的電阻值基本相同，則每個(gè)接地極電阻上的電壓梅是相電壓的一半。人體觸及外殼時(shí)，就會(huì)觸電。所以在三相四線制系統(tǒng)中的電氣設(shè)備不推薦采用保護(hù)接地，最好采用保護(hù)接零。二、保護(hù)接地保護(hù)接地存在的問題如果兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行保護(hù)接地，兩者都發(fā)生漏電，但不為同一相，則設(shè)備外殼將帶危險(xiǎn)電壓。如果將多個(gè)接地體用導(dǎo)體連接在一起，則可以解決此問題，稱為等電位連接，連接線組成接地網(wǎng)。保護(hù)接地要耗費(fèi)很多鋼材，因?yàn)楸Ｗo(hù)接地的有限性在于接地電阻小。二、保護(hù)接地保護(hù)接地的局限性在電源中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，保護(hù)接地有一定的局限性。這是因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí)，便形成單相接地短路，短路電流流經(jīng)相線和保護(hù)接地線、電源中性點(diǎn)接地裝置。如果接地短路電流不能使熔絲可靠熔斷或自動(dòng)開關(guān)可靠跳閘時(shí)，漏電設(shè)備金屬外殼上就會(huì)長(zhǎng)期帶電，也是很危險(xiǎn)的二、保護(hù)接地保護(hù)接地的注意事項(xiàng)接地電阻一定符合要求；接地一定可靠；保護(hù)接地的目的是降低外殼電壓，但由于工作性質(zhì)的要求，并不需要立即停電（一般允許運(yùn)行半小時(shí)），所以危險(xiǎn)一直存在。從防止人身觸電角度考慮，既然保護(hù)接地不能完全保證安全，應(yīng)當(dāng)配漏電保護(hù)器；但從安全生產(chǎn)角度考慮，不允許漏電就斷電，所以是個(gè)矛盾，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定漏電時(shí)是否斷電。如果要求斷電則安裝跳閘線圈。產(chǎn)品：選擇性漏電保護(hù)裝置。二、保護(hù)接地三、保護(hù)接零保護(hù)接零要求零線不能斷線，因此零線上不能裝設(shè)熔斷器。并且盡量使零線重復(fù)接地，降低零線斷線時(shí)觸電的危險(xiǎn)性。概念：保護(hù)接零又叫保護(hù)接中線，在三相四線制系統(tǒng)中，電源中線是接地的，將電氣設(shè)備的全局外殼或構(gòu)架用導(dǎo)線與電源零線(即中線)直接連接，就叫保護(hù)接零。采用和不采用保護(hù)接零情況對(duì)比對(duì)三相四線制，如果采用保護(hù)接零，當(dāng)設(shè)備漏電時(shí)，將變成單相短路，造成熔斷器熔斷或者開關(guān)跳閘，切除電源，就消除了人的觸電危險(xiǎn)。因此采用保護(hù)接零是防止人身觸電的有效手段。對(duì)三相四線制，如果不采用保護(hù)接零，設(shè)備漏電時(shí)，人的接觸電壓為火線電壓，十分危險(xiǎn)。人體觸及外殼便造成單相觸電事故。圖例表示如下：三、保護(hù)接零保護(hù)接零的基本作用和實(shí)質(zhì)保護(hù)接零的基本作用是當(dāng)某相帶電部分碰連設(shè)備外殼時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相對(duì)零線的單相短路，短路電流促使線路上過電流保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，把故障部分?jǐn)嚅_電流，消除觸電危險(xiǎn)保護(hù)接零的實(shí)質(zhì)是提高動(dòng)作電流，而保護(hù)接地的實(shí)質(zhì)是降低人身觸電電壓。保護(hù)接零的適用范圍這種安全技術(shù)措施用于中性點(diǎn)直接接地，電壓為380/220伏的三相四線制配電系統(tǒng)。三線三線制不可能進(jìn)行保護(hù)接零，因?yàn)闆]有零線。三、保護(hù)接零保護(hù)接零存在的問題工作零線不允許斷線，為防止可將工作零線重復(fù)接地。零線斷線重復(fù)接地三、保護(hù)接零接零線一定要真正獨(dú)立地接到零線上去。正確接法錯(cuò)誤接法保護(hù)接零的注意事項(xiàng)一定有快速可靠的開關(guān)，否則將加重觸電的危險(xiǎn)性。采取保護(hù)接零，一定防止單相設(shè)備電源端火零接反，否則設(shè)備外殼將帶上火線電壓。同一電網(wǎng)中不宜同時(shí)用保護(hù)接地和接零：電機(jī)1漏電，形成單相接地短路時(shí)，如果短路電流不足以使其動(dòng)作，則電機(jī)2的外殼將長(zhǎng)期帶電。如果電機(jī)1的接地電阻和電網(wǎng)中心點(diǎn)電阻相同，則外殼電壓為110V。在一個(gè)連接線系統(tǒng)上不能同時(shí)進(jìn)行保護(hù)接地和保護(hù)接零三、保護(hù)接零四、低壓配電接地形式

低壓配電系統(tǒng)的接地形式可按配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備不同的接地組合分類，根據(jù)IEC規(guī)定，共有三種接地形式：IT、TT、TN

(TN-C、TN-S、TN-C-S)□□－□□1：表示配電系統(tǒng)對(duì)地關(guān)系I：表示中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地。

T：表示中性點(diǎn)直接接地；□2：表示電氣設(shè)備的不帶電且外露部分對(duì)地關(guān)系T：獨(dú)立接地，且與系統(tǒng)任何接地?zé)o關(guān)；N：直接與配電系統(tǒng)接地點(diǎn)相連的接地。□3：表示零線(N)和保護(hù)接地線(PE)間的關(guān)系C：N線和PE線合一；S：N線和PE線分開；C-S：N線和PE線先合后分。

IT系統(tǒng)

概念：電源系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣設(shè)備采用保護(hù)接地形式（三相三線制系統(tǒng)）四、低壓配電接地形式IT系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合：優(yōu)點(diǎn)：接地電流小，安全性好；接地時(shí)線電壓不變，只須報(bào)警不須立即分?jǐn)啵商岣吖╇娍煽啃?；缺點(diǎn)：一相接地，另兩相對(duì)地電壓升高為線電壓，耐壓要求高；適用于：對(duì)供電可靠性要求高，對(duì)環(huán)境防水、防爆要求高的場(chǎng)所和特別潮濕的場(chǎng)所，如煤礦、化工廠等。四、低壓配電接地形式TT系統(tǒng)

概念：電源中性點(diǎn)直接接地、電氣設(shè)備采用保護(hù)接地形式（三相四線制系統(tǒng)）。四、低壓配電接地形式TT系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)所：優(yōu)點(diǎn)：TT系統(tǒng)中保護(hù)接地可有效降低故障設(shè)備外殼對(duì)地電壓，減小對(duì)觸電者的威脅。缺點(diǎn)：接地電流并不很大，往往不足以使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電，給人身安全帶來威脅。適用于：TT系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民區(qū)、工業(yè)企業(yè)和公用變壓器供電的民用建筑中。在煤礦電網(wǎng)中主要應(yīng)用于地面供電系統(tǒng)。注意：TT系統(tǒng)必須加裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，方能成為較完善的保護(hù)系統(tǒng)。四、低壓配電接地形式TN系統(tǒng)新國(guó)標(biāo)規(guī)定，凡含有中性線的三相系統(tǒng)統(tǒng)稱為三相四線制系統(tǒng)，即TN系統(tǒng)。這種系統(tǒng)將電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼與中性線相連接。在我國(guó)380/220V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線N和保護(hù)線PE。TN系統(tǒng)按其PE線的形式又可分為三種：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。四、低壓配電接地形式TN-C系統(tǒng)

N線與PE線合二為一，為PEN線。（三相四線制）四、低壓配電接地形式TN-C系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)；接地電流大，易保護(hù)；缺點(diǎn)：負(fù)荷不平衡時(shí)，PEN線有電流流過，PEN線上電壓降將反映在電氣設(shè)備外殼上；PEN斷線后，發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)接零的設(shè)備外殼可能升為相電壓，易形成故障蔓延；適用于：三相負(fù)荷平衡，并有專業(yè)人員維護(hù)管理的一般性工業(yè)廠房和場(chǎng)所。四、低壓配電接地形式TN-S系統(tǒng)

PE線與N線分開。（三相五線制）四、低壓配電接地形式TN-S系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)所：優(yōu)點(diǎn)：接地電流大，易保護(hù)；正常工作時(shí)，PE線上無電流，與PE線相連外殼不帶電；缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性差；適用于：?jiǎn)蜗嘭?fù)荷集中場(chǎng)所；設(shè)有精密電子和數(shù)據(jù)處理的設(shè)備的場(chǎng)所；環(huán)境條件差的場(chǎng)所；建筑施工臨時(shí)供電規(guī)范要求采用該方式供電。四、低壓配電接地形式TN-C-S系統(tǒng)

三相四線、五線混合系統(tǒng)四、低壓配電接地形式TN-C-S系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)所：優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性稍好；正常工作時(shí)，外殼電位僅為合一PEN線上的電壓降；接地電流大，易保護(hù)。缺點(diǎn)：PEN斷線后，發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)