电气设备中的接地与接零介绍

电力系统和电气设备的接地，按其功能分为工作接地、保护接地、重复接地3种。电气系统安全保护主要有保护接零和保护接地两种，下面主要论述工作接地、保护接地、保护接零和重复接地。

1.工作接地

为保证电气设备在正常或有事故情况下可靠运行，必须把电力系统中某一点进行接地，称为工作接地，如电源中性点的直接接地或经消弧线圈的接地以及防雷设备的直接接地等。各种工作接地都有其各自的功能。例如电源中性点的直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电位不变；电源中性点经消弧线圈的接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。至于防雷设备的接地，其功能更是显而易见的，不接地就不能实现对地泄放雷电流。

2.保护接地

为了保障人身安全，防止间接触电而将电气设备在正常情况下不带电的外露可导电部分与大地作电气连接，称为保护接地。在三相中性点不接地系统中，电网各相对地是绝缘的。若电网中的电气设备没有采用保护接地，如图9－29所示，当设备的一相绝缘损坏而漏电时，设备外壳上将长期存在一定电压，当人体触及电气设备外壳时，电流就会经过人体和线路对地电容形成回路，发生触电危险。

图9－29　未采用保护接地时触及故障设备外壳的电流路径

为了避免这种触电的危险，应尽量降低人体所能触到的接触电压。为此，应将电气设备的金属外壳与接地体连接，即采取接地措施，如图9－30所示。由于电气设备的外壳与大地连接，当发生碰壳故障时，碰壳的接地电流则沿着接地体和人体两条通路流过。

把接地电阻和人体电阻分别定为RE和Rr，在一般情况下，RE为4～10Ω，人体的电阻远大于接地体电阻，故流过人体的电流是流经接地体电流的千分之几。限制RE在适当范围内就能保障人身的安全，所以在三相中性点不接地系统中，接地保护的作用就是减轻或避免触电危险。

图9－30　采用保护接地时触及故障设备外壳的电流路径

3.保护接零

在220/380V三相四线制系统中的电气设备，为减少触电危险，采用保护接零。将电气设备正常不带电的金属外壳与系统的零线连接称为保护接零。在中性点接地系统中，保护接零优于保护接地。

三相四线制系统中都具有良好的工作接地，因此这种系统中电气设备如果不采取保护，当绝缘损坏时，人触及设备是非常危险的。以图9－31为例，当电气设备发生单相碰壳时，由于外壳既未接地也未接零，这时有接地电流流过人体：

Rr为人体电阻，取Rr＝1700Ω，则Ir＝0.13A＝130mA，此电流对人体是十分危险的。

图9－31　当电气设备既无接地也未接零人体触及带电外壳时的电流路径

假如电气设备外壳实行保护接地，如图9－32所示，当电气设备发生单相碰壳时，其接地短路电流为

图9－32　对电压380/220V中性点接地系统实行保护措施

在1000V以下的中性点直接接地系统中，一般要求r0＝RE＝4Ω时，IE＝220/（4＋4）＝27.5（A），要想使线路及其设备能够及时受到保护，就必须使此短路电流大于自动开关整定电流的1.25倍，或大于熔断器额定电流的3倍。但27.5A的电流仅能保证断开整定电流不超过27.5/1.25＝22（A）的自动开关以及额定电流不超过27.5/3＝9.16（A）的熔断器。如果电气设备稍大，其额定值大于上述值时，保护装置可能不动作。这时在设备的外壳上将长期存在对地电压。其值为

可见，其值远大于最高允许电压50V，仍具有较大的触电危险，也是不安全的。若要减小此电压值，就要减小电气设备保护接地的接地电阻，埋设更多接地体，这种投资太大，而且在土壤电阻率较大的地区是很难实现的。

因此，为了使保护装置快速而可靠地动作，减少触电机会，目前在中性点直接接地的220V/380V系统中，必须采用保护接零，如图9－33所示。进行了保护接零的电气设备发生碰壳短路时，短路电流经外壳和零线构成闭合回路。由于相线和零线的电阻很小，所以短路电流很大，在一般情况下，短路电流都能使保护装置快速动作，将故障设备断开，以防人身触电。(www.xing528.com)

图9－33　保护接零线路

为了使保护接零更加可靠，尚需注意以下几点：

（1）不允许在同一系统中有的设备接零而有的设备接地。如图9－34所示，设备A接地，设备B接零，当设备A发生单相碰壳时会使接零设备的对地电压升高。如r0＝RE＝4Ω，则所有接零设备上将有110V的对地电压，r0/RE的值越大，接地设备的对地电压越高。如果人体同时触及设备A和B的外壳，其接触电压将达到网络的相电压，这是绝不允许的。

图9－34　同一系统中不准既接地又接零

（2）中性点不接地系统中的设备采用保护接零是绝不允许的，因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备金属外壳上呈现接近相电压的对地电压，这是十分危险的。当中性点接地的保护接零系统中中性点接地断线时，也会发生上述情况。

（3）在中性线上不允许安装熔断器和自动空气开关，以防中性线断线，失去保护接零作用，为此中性线还必须实行重复接地。

4.重复接地

在接零保护系统中，将零线的一处或多处再接地，称为重复接地。它可使零线断线处后面设备的对地电压降低。

如图9－35所示，在没有重复接地的情况下，当零线发生断线时，有某一相破损漏电，接在断线处后面的所有电气设备的外壳上都同时存在接近的相电压，这时人若触及后面的设备极易产生触电危险，如设备B。而断线处前面的电气设备A外壳上的对地电压仍为零。

图9－35　无重复接地的接零保护系统

当有重复接地时，如图9－36所示，如设备B发生某相碰壳短路，则接在断线处后面的电气设备外壳上存在的对地电压为

式中，r0，Rc——分别是重点接地电阻与重复接地的电阻；

Uφ——线路相电压。

图9－36　有重复接地的接零保护系统

若Rc＝r0，则。

在人体触及断线处后面的电气设备时，接触电压均为110V。这对人体还是十分危险的，而实际Rc＞R0，即IERC＞Uφ/2，可见重复接地只能起平衡电位的作用，所以精心施工，注意维护，严格防止零线断线是十分重要的。当然也不允许在零线上装设熔断器和开关。

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