淺析電氣設備保護接地與保護接零的應用

　　摘要:接地是民用建筑電氣設計不可缺少的內容,涉及到建筑的供電系統和設備以及人身的安全。電氣設備接地或接零是保護電氣設備的重要手段，淺析電氣設備保護接地與保護接零的問(wèn)題及應用。 電池測試儀| 相序表| 萬(wàn)用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀
　　1接地與接零的概述
　　按不同的作用分為工作接地，保護接地，重復接地，接零，過(guò)電壓保護接地，防靜電接地，屏蔽接地等。
　�、殴ぷ鹘拥兀涸诠ぷ髡��；蚴鹿是闆r下，為保證電氣設備正常運行，必須在電力系統中某一點(diǎn)進(jìn)行接地，稱(chēng)為工作接地。
　�。�2）安全接地主要包括:為防止電力設施或電氣設備絕緣損壞、危及人身安全而設置的保護接地;消除生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電積累引起觸電或爆炸而設置的靜電接地;防止電磁感應而對設備的金屬外殼、屏蔽罩或屏蔽線(xiàn)外皮進(jìn)行的屏蔽接地;為了防止管道受電化腐蝕采用陰極保護或犧牲陽(yáng)極的保護接地等。
　�。�3）保護接零是指為了達到保護接地要求而采取將電氣設備外露可導電部分接保護中性（PEN線(xiàn),統稱(chēng)零線(xiàn)”）或保護零線(xiàn)或（PE線(xiàn),亦稱(chēng)“地線(xiàn)”）的方式。在接零的系統中,當發(fā)生一相碰殼故障時(shí),形成單相短路,電流很大,能使電路上的保護設備迅速動(dòng)作,切除故障,恢復系統其它部分正常運行。
　　需要注意的是,在同一系統中只能采取一種保護方式,如果同一系統中,有的設備采取接地,有的設備又采取接零,則當采取接地的設備發(fā)生一相碰殼時(shí),零線(xiàn)（PEN線(xiàn)或PE線(xiàn)）的電位將升高,從而使所有接零設備外殼都帶上危險的電壓。
　　為確保線(xiàn)或線(xiàn)安全可靠,除在系統中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外,還必須在PEN線(xiàn)或PE線(xiàn)的其它地方重復接地。不重復接地,則在PEN線(xiàn)或PE線(xiàn)斷線(xiàn)且有設備發(fā)生一相碰殼時(shí),接在斷線(xiàn)后面的所有設備外殼上呈現接近于相電壓的對地電壓,對人非常危險!如進(jìn)行了重復接地,則在發(fā)生同樣故障時(shí),斷線(xiàn)后面的設備外殼對地電壓很小,危險程度大大降低。
　　防雷接地是為了防止雷電過(guò)電壓對人身和設備的安全產(chǎn)生危害而進(jìn)行的一種接地方式,這種接地可歸入工作接地。
　　2各種接地的主要作用
　　為保證在正�；蚴鹿是闆r下能可靠工作而將電氣回路中某一點(diǎn)實(shí)行的接地,稱(chēng)為工作接地。如電源的中性點(diǎn)直接（或經(jīng)消弧線(xiàn)圈）接地,電壓互感器一次側中性點(diǎn)的接地,以及“兩線(xiàn)一地”制供電方式中接地相的接地等,都屬于工作接地。在強電系統中,各種工作接地的主要作用如下。
　　變壓器和發(fā)電機的中性點(diǎn)直接接地,能維持相線(xiàn)對地的電壓不變（故障相除外）,并可降低人體的接觸電壓及適當降低制造時(shí)對電氣設備的絕緣要求。在變壓器供電時(shí),可防止高壓電竄至低壓用電側的危險。
　　變壓器和發(fā)電機的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地,還能在發(fā)生單相接地故障時(shí),消除短路接地點(diǎn)的電弧及由此而可能引起的危害。
　　儀用互感器如電壓互感器一次側線(xiàn)圈的中性點(diǎn)接地,主要是為了對系統中的相對地電壓進(jìn)行測量。
　　“兩線(xiàn)一地”制的相線(xiàn)接地,是為了利用大地當作一根導線(xiàn),從而可以降低線(xiàn)路基建投資與年運行費用,并減少線(xiàn)路材料的耗量。但對電訊有干擾影響,對安全也不利。所以這種供電方式現已不再推廣采用,原有的也正在逐步加以改造。
　　3低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的優(yōu)越性
　　3.1低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)大都實(shí)行接地
　　220V/380V三相四線(xiàn)制低壓配電網(wǎng)絡(luò )中,配電變壓器的中性點(diǎn)大都實(shí)行工作接地。主要因為以下優(yōu)點(diǎn)。
　　(1)正常供電情況下能維持相線(xiàn)的對地電壓不變從而可向外(對負載)提供220V/380V這兩種不同的電壓,以滿(mǎn)足單相220V(如電燈、電熱等)以及三相380V（如電動(dòng)機等）不同的用電需要。
　�。�2）若中性點(diǎn)不接地,則當發(fā)生單相接地情況時(shí),另外兩相的對地電壓便升高為相電壓的倍。而中性點(diǎn)接地后,另外兩相的對地電壓仍為相電壓。這樣，既能減小人體的接觸電壓,還可適當降低對電氣設備的絕緣要求,利于制造及降低造價(jià)。
　　(3)可以避免高電壓竄到底電壓側的危險。實(shí)行上述接地后,萬(wàn)一高低壓線(xiàn)圈間絕緣損壞而引起嚴重漏電甚至短路時(shí),高壓電便可經(jīng)該接地裝置構成閉合回路,使上一級保護動(dòng)作跳閘切斷電源,從而避免低壓側工作人員遭受高電壓的傷害及造成設備損壞。所以在實(shí)際中,低壓電網(wǎng)的配變中性點(diǎn)一般都要實(shí)行接地的。
　　3.2中性點(diǎn)（線(xiàn)）零點(diǎn)（線(xiàn)）的區別
　　中性點(diǎn)有電源中性點(diǎn)與負載中性點(diǎn)之分。它只是在在三相電源或負載按Y形連接時(shí)才出現。對電源而言,凡三相線(xiàn)圈的首端（或尾端）連接在一的共同連接點(diǎn),稱(chēng)為電源中性點(diǎn),簡(jiǎn)稱(chēng)中點(diǎn);而由電源中性點(diǎn)引出的導線(xiàn)便稱(chēng)中性線(xiàn),簡(jiǎn)稱(chēng)中線(xiàn),常用“N”表示。
　　當電源中性點(diǎn)與接地裝置有良好的連接時(shí),因已取得了大地的零電位,該中性點(diǎn)便稱(chēng)為零點(diǎn);由零點(diǎn)引出的導線(xiàn)稱(chēng)為零線(xiàn),常用“0”表示（有時(shí)也表作“N”）。
　　4 保護接地與保護接零
　　4.1保護接地的作用及其局限性
　　電氣設備絕緣損壞時(shí)會(huì )產(chǎn)生漏電,或是帶電導線(xiàn)碰觸機殼時(shí),都會(huì )使本不帶電的金屬外殼等帶上電。若金屬外殼未實(shí)施接地,則操作人員碰觸時(shí)便會(huì )發(fā)生觸電。如果實(shí)行了保護接地,便能讓絕大部分電流通過(guò)接地體流散到地下。
　　在中性點(diǎn)接地的低壓配電網(wǎng)絡(luò )中,假如電氣設備發(fā)生了單相碰殼故障,若實(shí)行了保護接地,由于電源相電壓為220V,如按工作接地電阻為4Ω、保護接地電阻為4Ω計算,則故障回路將產(chǎn)生27.5A的電流。一般情況下,這么大的故障電流定會(huì )使熔斷器（FU）熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘,從而切斷了電源,保障了人身安全。但是,接地保護方式也存在著(zhù)一定的局限性。
　　4.2保護接零的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)施要求
　　若將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分用導線(xiàn)直接與低壓配電系統的零線(xiàn)相連接,這種方式稱(chēng)為保護接零。它與保護接地相比,能在更多的情況下保證人身安全,防止觸電事故。
　　在實(shí)施上述保護接零的低壓系統中,如果電氣設備一旦發(fā)生單相碰殼漏電故障,便形成了一個(gè)單相短路回路。因該回路內部不包含工作接地電阻和保護接地電阻,整個(gè)回路的阻抗就很小,因此故障電流必定很大（遠遠大于27.58A）保證在最短的時(shí)間內使熔絲熔斷、保護裝置或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘,從而切斷電源,保障了人身安全。
　　4.3保護接地與保護接零方式混用的危害
　�。�1）保護接地與保護接零切不可混用。在由同一臺配電變壓器或同一段母線(xiàn)供電的低壓配電系統內,只應選擇采用同一種保護方式,而不能同時(shí)采用保護接地與保護接零這兩種不同的方式。
　�。�2）保護接地或保護接零方式的選擇。電氣設備究竟應采用保護接零還是采用保護接地方式,主要取決于配電系統的中性點(diǎn)是否接地、低壓電網(wǎng)的性質(zhì)及電氣設備的額定電壓等級。在中性點(diǎn)不接地的低壓配電網(wǎng)絡(luò )中,應采用保護接地方式。對所有高壓電氣設備,一般都實(shí)行保護接地。
　　
　　5 重復接地和共同接地
　　5.1實(shí)行零線(xiàn)重復接地的作用
　　在中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統中,為確保接零保護方式的安全可靠,防止零線(xiàn)斷線(xiàn)所造成的危害,系統中除了工作接地外,還必須在整個(gè)零線(xiàn)的其它部位再進(jìn)行必要的接地。
　　需要重復接地的有:架空線(xiàn)路或分支線(xiàn)的首端與終端處;無(wú)分支的架空線(xiàn)路的沿線(xiàn)每隔1km處;電纜或架空線(xiàn)路引入屋內的進(jìn)線(xiàn)處(距接地電不超過(guò)50m者除外);車(chē)間內零干線(xiàn)的終端處,以及零干線(xiàn)很長(cháng)時(shí),其中間的適當部位處;屋內設備接地時(shí),應將零線(xiàn)與所有低壓開(kāi)關(guān)等設備及控制屏的接地裝置相連接。
　　5.2變壓器的鐵心與外殼要同時(shí)接地
　　變壓器運行時(shí),鐵心及其各種連接的金屬結構都處于線(xiàn)圈所產(chǎn)生的強磁場(chǎng)中。如果鐵心不與箱體同時(shí)接地,則由于強磁場(chǎng)的作用,便會(huì )使鐵心與箱體間存在較高的電位差,很可能由此形成間隙放電,這是不允許的。鐵心和箱體若實(shí)行了同時(shí)接地,就可保證它們始終都處于相同電位。這種將若干電氣設備需實(shí)行接地的不同部位同時(shí)接地的方式,稱(chēng)為共同接地。
　　5.3配電系統的三點(diǎn)共同接地
　　配電系統中,為了防止架空配電網(wǎng)的過(guò)電壓危害,將變壓器中性點(diǎn)、變壓器外殼及避雷器的接地引下線(xiàn),三者共同與一個(gè)接地裝置相連接。這種方式稱(chēng)為配電系統的“三點(diǎn)共同接地”。
　　如果不實(shí)行這種三點(diǎn)共同接地的方式,當雷電流經(jīng)過(guò)避雷器及接地裝置泄入大地時(shí),避雷器上的殘壓和雷電流在接地裝置上所產(chǎn)生的壓降將通過(guò)接地體加到變壓器的外殼與繞組上,使變壓器要承受超出其額定電壓很多倍的高電壓,這就很可能會(huì )導致變壓器繞組絕緣損傷,甚至造成擊穿。
　　6 結束語(yǔ)
　　綜上所述,針對電氣設備接地和接零的保護方式和要求進(jìn)行討論，以便使用中的電氣設備能夠正確地解決保護接地和保護接零的問(wèn)題，在使用過(guò)程中,按照設備的具體情況,采取相應的接地或接零保護方式,從而保證電氣設備的安全運行及人身安全。