电气设备的接地与接零：保护人身安全的关键

1.接地的意义

用接地线把电气设备的某些部分与接地体进行可靠而又符合技术要求的电气连接称为接地。如电动机、变压器和开关设备的外壳接地。

当电气设备漏电时，其外壳、支架及与之相连的其他金属部分将出现电压。若有人触及这些意外的带电部分，就可能发生触电事故。接地的目的就是为了保证电气设备的正常工作和人身安全。为了达到这个目的，接地装置必须十分可靠，其接地电阻也必须保证在一定范围之内。例如，容量为100kV·A以上的变压器中性点接地装置的接地电阻不应大于4Ω，零线重复接地电阻不大于10Ω等。在电力系统中，应用较多的有工作接地、保护接地、保护接零、重复接地等，此外还有防雷接地、共同接地、过电压保护接地、防静电接地、屏蔽接地等。

图1-6 工作接地

2.工作接地

为了保证电气设备的安全运行，将电力系统中的某些点接地，称为工作接地。如电力变压器和互感器的中性点接地等，都属于工作接地。如图1-6所示，电力变压器的三相绕组星形联结的公共点是中性点，从中性点引出的零线（中性线）有作单相电线和电气设备安全保护的双重作用。在三相四线制低压电力系统中，采用工作接地的优点很多。例如，将变压器低压侧中性点接地，可避免当电力变压器高压侧绕组绝缘损坏而使低压侧对地电压升高，从而保证人身和设备的安全。同时，在三相负荷不平衡时能防止中性点位移，从而避免三相电压不平衡。此外，还可采用接零保护，在三相负荷不平衡时切断电源，避免其他两相对地电压升高。

3.保护接地

将电动机、变压器等电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架，通过接地装置与大地连接起来，称为保护接地，如图1-7所示。保护接地适用于中性点不接地的低压电网。保护接地可有效防止发生触电事故，保障人身安全。当电气设备绝缘损坏，相线碰壳时，设备外壳带电，人体触及就有触电的危险。如果电气设备外壳有了保护接地，电流同时流经接地体和人体。在并联电路中，电流与电阻大小成反比，接地电阻越小，通过的电流越大，流经人体的电流就越小。通常接地电阻都小于4Ω，而人体电阻一般在1kΩ以上，比接地电阻大得多，所以流经人体的电流很小，不致有触电危险。

图1-7 保护接地

图1-8 保护接零

4.保护接零(www.xing528.com)

将电动机等电气设备的金属外壳及金属支架与零线用导线连接起来，称为保护接零。在220/380V三相四线制中性点直接接地的电网中广泛采用保护接零。当电气设备绝缘损坏造成单相碰壳时，设备外壳对地电压为相电压，人体触及将发生严重的触电事故。采用保护接零后，碰壳相电流经零线形成单相闭合回路，如图1-8所示。由于零线电阻较小，短路电流较大，使熔丝熔断或断路器等短路保护装置在短时间内动作，切断故障设备的电源，从而避免了触电。

必须注意的是，保护接零和保护接地的保护原理是不同的。保护接地是限制漏电设备外壳对地电压，使其不超过允许的安全范围；而保护接零是通过零线使漏电电流形成单相短路，引起保护装置动作，从而切断故障设备的电源。注意，在同一台变压器供电的系统中，保护接零和保护接地不能混用，不允许一部分设备采用保护接零，而另一部分设备采用保护接地。因为当采取保护接地的设备中一相与外壳接触时，会使电源中性线出现对地电压，使接零的设备产生对地电压，造成更多的触电机会。

5.重复接地

在三相四线制保护接零电网中，除了变压器中性点的工作接地之外，在零线上一点或多点与接地装置连接，称为重复接地，如图1-9所示。对于1kV以下的接零系统，重复接地的接地电阻应不大于10Ω。重复接地的作用主要有：

图1-9 重复接地

1）在电气设备相线碰壳短路接地时，能降低零线的对地电压，缩短保护装置的动作时间。在没有重复接地的保护接零系统中，当电气设备单相碰壳时，在短路到保护装置动作切断电源的这段时间里，零线和设备外壳是带电的，如果保护装置因某种原因未动作不能切断电源时，零线和设备外壳将长期带电。有了重复接地，重复接地电阻与工作接地电阻便成并联电路，线路阻值减小，可降低零线的对地电压，加大短路电流，使保护装置更快动作，而且重复接地点越多，对降低零线对地电压越有效，对人体也越安全。

2）当零线断线时，能降低触电危险和避免烧毁单相用电设备。如图1-10所示，在没有重复接地时，如果零线断线，且断线点后面的电气设备单相碰壳，那么断线点后零线及所有接零设备的外壳都存在接近相电压的对地电压，可能烧毁用电设备。而且此时接地电流较小，不足以使保护装置动作而切断电源，很容易危及人身安全。在有重复接地的保护接零系统（见图1-11）中，当发生零线断线时，断线点后的零线及所有接零设备外壳对地电压要低得多，所以断线点后的重复接地越多，总的接地电阻越小，短路电流就越大，这样就能使保护装置动作而切断电源。

图1-10 保护接零系统无重复接地的危险情况

图1-11 有重复接地零线断路时的情况