1ch4、保護(hù)接地與保護(hù)接零匯編

CH4保護(hù)接地與保護(hù)接零6/5/20241中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系一、保護(hù)接地及其作用原理保護(hù)接地，就是用導(dǎo)體把電氣設(shè)備中所有正常不帶電、當(dāng)絕緣損壞是可能帶電的外露金屬部分（電動機(jī)、變壓器、電器、測量儀表的金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)件、電纜終端盒與金屬外殼等），和埋在地下的接地極連接起來。是預(yù)防人身觸電的一項(xiàng)極其重要的措施。6/5/20242中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接地及其作用原理沒有裝保護(hù)接地時(shí)的情況。當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而使一相帶電體碰殼時(shí)，若人接觸此外殼，則電流經(jīng)過人體入地，在經(jīng)過其它兩相對地絕緣阻抗回到電源。當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣阻抗較低時(shí)，則通過人身的電流將遠(yuǎn)超過安全值（見前面的計(jì)算）。同時(shí)，碰殼處出現(xiàn)的漏電電流還可能引起沼氣煤塵爆炸。6/5/20243中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接地及其作用原理有保護(hù)接地時(shí)的情況。這時(shí)，當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而使一相帶電體碰殼時(shí)，若人接觸外殼，電流將通過人體電阻與接地裝置的接地電阻所構(gòu)成的并聯(lián)支路入地，在通過其它兩相對地絕緣阻抗回到電源。由于接地裝置的分流作用，通過人身的電流便大大減少。（漏電保護(hù)分?jǐn)喙收希?/p>

6/5/20244中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接地及其作用原理通過人身的電流與通過接地的電流有如下關(guān)系：

式中Rgr——接地極的接地電阻，對于井下，Rgr<=2Ω；Igr——流過接地極的電流，A。6/5/20245中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接地及其作用原理對于中性點(diǎn)絕緣的660V低壓電網(wǎng)，單相接地電流不大于1A。據(jù)公式可得

Ima=2×1000mA/1000=2mA<<30mA可見，保護(hù)接地對人身觸電安全是非常重要的。另外，接地電阻Rgr越小，則流經(jīng)人體的電流Ima就越小，電流大部分由接地極入地。6/5/20246中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系將接地電阻的數(shù)值控制在規(guī)程規(guī)定的范圍以內(nèi)，就可以使通過人身的電流降到反應(yīng)電流以內(nèi)，確保人身安全。（40V）由于裝設(shè)了保護(hù)接地裝置，碰殼處的漏電電流大部分將經(jīng)接地極入地。即使設(shè)備外殼與大地接觸不良而產(chǎn)生火花，但由于接地裝置的分流作用，使電火花能量大大減小，從而避免引爆瓦斯、煤塵的危險(xiǎn)。保護(hù)接地及其作用原理6/5/20247中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼，接地電流經(jīng)接地極入地后，向四周流散，形成地中電流。距接地極越近，電流通過土壤的導(dǎo)電面積越小，反之越大。在電流擴(kuò)散的方向上選同長的一段，可見距接地極越近，半球面表面積越小，電阻較大；越遠(yuǎn)的地方，電阻越小。離接地極20m以外的地方，土壤電阻很小，近似認(rèn)為零。電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生壓降，距接地極越近的地方，單位長度上的電壓降越大；反之也就越小。在20m以外的土壤中，幾乎沒有電壓降，因而認(rèn)為該處的電位為零，即通常所說的電氣上的“地”。接地回路中任何一點(diǎn)對“地”的電位差稱為對地電壓。

保護(hù)接地及其作用原理6/5/20248中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系接地極附近土壤中的電位分布曲線如圖

6/5/20249中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系接地極的對地電壓與經(jīng)接地極流入地中的接地電流之比稱為接地極的流散電阻；電氣設(shè)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，它等于接地線的電阻與接地極的流散電阻之和。因?yàn)榻拥鼐€的電阻很小，可略去不計(jì)，故一般認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。

保護(hù)接地及其作用原理6/5/202410中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系跨步電壓的概念：當(dāng)接地極有電流流過時(shí)，在離接地極20m的圓內(nèi)，地面上具有不同的電位分布。當(dāng)人的兩腳站在這種帶有不同電位的地面時(shí)，兩腳間的電位差叫做跨步電壓。在計(jì)算時(shí)，一般取步距0.8m，即取0.8m間的電位差為跨步電壓。由圖可知，距接地極越近，跨步電壓越大，反之越小。保護(hù)接地及其作用原理6/5/202411中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系二、井下保護(hù)接地系統(tǒng)（1）井下各種電氣設(shè)備裝設(shè)了單獨(dú)的保護(hù)接地裝置，并不能完全消除觸電的危險(xiǎn)。如圖所示的系統(tǒng)中，電動機(jī)M1和M2均裝設(shè)了單獨(dú)的保護(hù)接地裝置。

6/5/202412中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系當(dāng)電動機(jī)M1發(fā)生單相碰殼（如L3相），則其外殼帶電；如電網(wǎng)沒有絕緣監(jiān)視或絕緣監(jiān)視失靈，這一接地故障將長期存在。此時(shí)假設(shè)電動機(jī)M2的另一相（如L1相）絕緣擊穿碰殼，這時(shí)電網(wǎng)就發(fā)生了兩相對地短路，短路電流如圖所示。6/5/202413中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系如果這一短路電流不足以使過流保護(hù)裝置動作，這一故障將長期存在下去，這時(shí)電氣設(shè)備外殼將帶有危險(xiǎn)的電壓。

兩電動機(jī)外殼對地電壓的大小，與兩電動機(jī)的接地電阻成正比。若電動機(jī)M1和M2的接地電阻大小相等，則兩電動機(jī)外殼對地電壓相等，為電網(wǎng)電壓的一半，即380V電網(wǎng)對地電壓為190V；660V電網(wǎng)對地電壓為330V。這時(shí)如果人觸及該電動機(jī)外殼時(shí)，是非常危險(xiǎn)的。二、井下保護(hù)接地系統(tǒng)（2）6/5/202414中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系解決方案：通常利用供電的高、低壓鎧裝電纜的金屬外皮（鉛包和金屬鎧裝層）和橡套（塑料）電纜的接地芯線或屏蔽護(hù)套，把分布在井底車場、運(yùn)輸大巷、采區(qū)變電所以及工作面配電點(diǎn)的電氣設(shè)備（36V以上）的金屬外殼在電氣上連接起來，這樣就使各處埋設(shè)的接地極（或稱局部接地極）也并連起來，形成一個(gè)井下保護(hù)接地系統(tǒng)（或稱總接地網(wǎng)）。這樣做既降低接地電阻，也可防止不同電氣設(shè)備的不同相同時(shí)碰殼（接地）所帶來的危險(xiǎn)。

二、井下保護(hù)接地系統(tǒng)（3）6/5/202415中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系如圖所示。因?yàn)榻拥鼐W(wǎng)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接地極電阻，這時(shí)兩相短路電流主要通過接地網(wǎng)流通，因而提高了兩相短路電流的數(shù)值，保證過流保護(hù)裝置可靠動作。

6/5/202416中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系井下保護(hù)接地系統(tǒng)

井下保護(hù)接地系統(tǒng)有主接地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線、接地導(dǎo)線和連接導(dǎo)線組成。設(shè)置在井底主、副水倉或集水井內(nèi)的接地極稱為主接地極。主接地極要用面積不小于0.75m2，厚度不小于5mm的鋼板做成。如礦井水為酸性時(shí)，應(yīng)視其腐蝕性情況適當(dāng)加大其厚度，或鍍上耐酸金屬，或采用其它耐腐蝕鋼板。一般在主、副水倉內(nèi)各設(shè)一個(gè)主接地極，以保證一個(gè)水倉清理或檢修接地極時(shí)，另一個(gè)起保護(hù)作用。有幾個(gè)水平的礦井，每個(gè)礦井的總接地網(wǎng)都要與主接地極連接。礦井內(nèi)分區(qū)從井上獨(dú)立供電者（包括鉆眼供電）,可以單獨(dú)在井下或井上設(shè)置分區(qū)的主接地極。

6/5/202417中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系為加強(qiáng)接地系統(tǒng)的可靠性，在裝有電氣設(shè)備的地點(diǎn)獨(dú)立埋設(shè)的接地極成為局部接地極。需要裝設(shè)局部接地極的地點(diǎn)有：（1）每個(gè)裝有固定電氣設(shè)備的峒室和單獨(dú)的高壓配電裝置；（2）采區(qū)變電所（包括移動變電所）和至少有3臺開關(guān)的低壓配電點(diǎn)；（3）連接動力鎧裝電纜內(nèi)的每個(gè)接線盒；（4）采煤工作面的機(jī)巷、回風(fēng)巷以及由變電所單獨(dú)供電的掘進(jìn)工作面，至少要分別設(shè)置一個(gè)局部接地極。井下保護(hù)接地系統(tǒng)6/5/202418中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系局部接地極可用面積不小于0.6m2，厚度不小于3mm的鋼板；如礦井水為酸性時(shí)，應(yīng)采取與主接地極相同的措施。局部接地極應(yīng)放在巷道的水溝中。無水溝的地方埋設(shè)局部接地極時(shí)，可以用直徑不小于35mm，長度不小于1.5m的鍍鋅鋼管，鉆直徑不小于5mm的透孔20個(gè)以上，鋼管必須埋設(shè)于潮濕的地方。井下保護(hù)接地系統(tǒng)6/5/202419中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系連接井底主、副水倉內(nèi)主接地極的母線成為接地母線。井下各機(jī)電峒室、配電點(diǎn)、采區(qū)變電所內(nèi)與局部接地極、電氣設(shè)備外殼、電纜的接地部分連接的母線稱為輔助接地母線。接地母線及變電所輔助接地母線應(yīng)采用截面不小于100mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線）或截面不小于50mm2的裸銅線。采區(qū)配電點(diǎn)及其他機(jī)電峒室的輔助接地母線應(yīng)采用截面積不小于50mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線），或截面積不小于25mm2的裸銅線。井下保護(hù)接地系統(tǒng)6/5/202420中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系從接地網(wǎng)或輔助接地母線引向電氣設(shè)備（包括電纜）的接地部分的導(dǎo)線稱連接導(dǎo)線（或接地引線）。從局部接地極引出的導(dǎo)線稱接地導(dǎo)線。連接導(dǎo)線、接地導(dǎo)線應(yīng)采用截面不小于50mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線）或截面不小于25mm2的裸導(dǎo)線。電壓為127V及以下的電氣設(shè)備的接地導(dǎo)線、連接導(dǎo)線可采用截面積不小于6mm2的裸銅線。禁止采用鋁導(dǎo)體作為接地極、接地母線，輔助接地母線、連接導(dǎo)線和接地導(dǎo)線。接地母線與主接地極、局部接地級的連接要用焊接。接地導(dǎo)線和接地母線（或輔助接地母線）的連接最好也采用焊接。無條件時(shí)，可用直徑不小于10mm的鍍鋅螺栓加防松裝置（彈簧墊、雙螺帽）擰緊連接，連接處還應(yīng)鍍錫或鍍鋅。

井下保護(hù)接地系統(tǒng)6/5/202421中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系采掘工作面的移動機(jī)械以及不便裝設(shè)固定接地極的設(shè)備，它們的外殼應(yīng)利用六芯或四芯橡套軟電纜中的接地芯線來接地。這時(shí)接地總線的一段接移動設(shè)備外殼，另一段接采區(qū)配電點(diǎn)設(shè)備外殼。巷道內(nèi)固定照明接線盒，可以每隔100m左右作局部接地一次。對礦井接地系統(tǒng)的總接地電阻，一般可不進(jìn)行計(jì)算，但必須定期測定。要求從任意一個(gè)局部接地裝置處所測的接地系統(tǒng)總接地電阻不得超過2Ω。每一移動式電氣設(shè)備與接地系統(tǒng)或局部接地極之間的接地芯線的電阻，不得超過1Ω。井下保護(hù)接地系統(tǒng)6/5/202422中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系6/5/202423中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系三、保護(hù)接零

1.保護(hù)接零的作用地面低壓380/220V采用三相四線制供電系統(tǒng)，由于使用廣泛，并帶有生活、照明等負(fù)荷，發(fā)生人身觸電的幾率較高。這種供電系統(tǒng)，采用變壓器中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，其接地的中性點(diǎn)叫零點(diǎn)，由零點(diǎn)引出的線或接地的中性線叫零線。

保護(hù)接零，就是把電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的零線作電氣連接的保護(hù)措施。6/5/202424中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接零電氣示意圖6/5/202425中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系保護(hù)接零的目的：保證人身安全，防止發(fā)生觸電傷亡事故。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生一相碰殼故障時(shí)，則通過設(shè)備外殼造成相線對零線的單相短路，電流超出正常工作電流許多倍，能使線路上的過流保護(hù)裝置迅速動作，限制了故障存在的時(shí)間，減少觸電幾率。此時(shí)，如果在電源被切斷之前恰有人觸及該漏電設(shè)備外殼，可利用保護(hù)接零的分流作用，減少人身觸電電流，降低接觸電壓，以保證人員的安全。三、保護(hù)接零6/5/202426中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系2.重復(fù)接地沿零線把一點(diǎn)或多點(diǎn)再次接地，成為重復(fù)接地。重復(fù)接地的作用：進(jìn)一步降低發(fā)生單相碰殼接地短路時(shí)人體的接觸電壓，并可減少零線斷線時(shí)漏電設(shè)備外殼的對地電壓。

三、保護(hù)接零6/5/202427中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系如圖所示，未采用重復(fù)接地時(shí)，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，故障點(diǎn)以后的零線上電壓為1/2相電壓（設(shè)零線與相線同材質(zhì)同截面）。6/5/202428中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系如圖所示，采用重復(fù)接地后，如果工作接地電阻與重復(fù)接地電阻相等，相線截面與零線截面也相等，則接觸電壓僅為1/4相電壓，6/5/202429中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系在無重復(fù)接地時(shí)，若零線斷線并發(fā)生一相碰殼，則斷電以后的零線上及其它接零外殼上，將出現(xiàn)接近相電壓值的對地電壓。在有重復(fù)接地后，相電壓V降落在重復(fù)接地電阻及中性點(diǎn)接地電阻上。6/5/202430中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系如果忽略導(dǎo)線電阻，則斷點(diǎn)后面的零線及接零外殼上對地電壓為如果Rgr.r=Rgr.N時(shí)，外殼對地電壓為相電壓的一半；如果Rgr.r>Rgr.N，則外殼對地電壓將大于1/2的相電壓，這種情況對人身來說顯然是不安全的，何況在一般情況下Rgr.r總是大于Rgr.N

的。因此，在供電系統(tǒng)中，應(yīng)盡量避免零線斷線事故的發(fā)生，在三相四線制供電系統(tǒng)的零線上，一般不允許裝設(shè)熔斷器。

6/5/202431中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系四、井下接地電阻的測定《煤礦安全規(guī)程》第449條規(guī)定，井下接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)測得的接地電阻值，不得超過2Ω。此外，在有沼氣及煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井內(nèi)進(jìn)行接地電阻測量，應(yīng)采用本質(zhì)安全性測量儀表。

1.電流、電壓表法

2.用ZC-18型本質(zhì)安全性接地電阻測量儀測量6/5/202432中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系

最簡單的測量方法有電流、電壓表法。圖中A為被測的接地極；B為第