1.接地的意义
用接地线将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统称为接地,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呈现电压。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。在电力系统中应用较多的有工作接地、保护接地、保护接零及重复接地等,此外还有防雷接地、共同接地、过电压保护接地、防静电接地及屏蔽接地等。
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,此种接地被称为工作接地,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3-6所示,工作接地的目的是为了取得大地的零电位。
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,称此种接地为保护接地,TN-S系统(依据GB14050—2008)如图3-7所示。保护接地对于中性点接地不接地的电网系统都适用,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,则电流将同时流经接地体和人体,即在并联电路中,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1000Ω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3-6 工作接地
图3-7 保护接地
4.保护接零
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,称此种接地为保护接零。220/380V三相四线制(TN-C)中性点直接接地的电网中广泛采用保护接零。当电气设备因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3-8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。保护接零已经很少见了,常见的都是TN-C-S或者TN-S里的保护接地方式。
图3-8 保护接零(www.xing528.com)
注意
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;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设备中的一相与外壳接触时,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,从而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,在零线上的一点或多点也可与接地装置连接,此种连接被称为重复接地,如图3-9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3-9 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而不能切断电源时,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。重复接地点越多,降低零线对地电压越有效,即对人身也越安全。
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3-10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,即可能烧毁用电设备,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3-11)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3-10 保护接零系统无重复接地的危险情况
图3-11 有重复接地零线断路时的情况
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