农村水电安全监察员培训教材-保护接地和保护接零

1.保护接地

将电气设备的金属外壳通过接地装置与大地相连接称为保护接地，如图4 4所示。

接地装置是接地体和接地线的总称。接地体是埋在地下与土壤直接接触的金属导体，有自然接地体和人工接地体两种。自然接地体是指利用现有的埋在地下的金属管道（有爆炸、易燃性气体和液体的管道除外）、地下金属构架、钢筋混凝土钢筋（注意：用钢筋混凝土钢筋作接地体时，施工时应将钢筋焊接，使其在电气上成一整体）等作为接地体。人工接地体是指人为打入或埋入地下的金属导体。垂直打入地下的金属导体，一般用50mm×50mm×5mm镀锌角钢，头部削成尖角，长度2.5m，垂直打入地下的有效深度不小于2.0m，而且至少要打两根，相邻两根之间的距离要求在2倍打入深度以上。把打入地下的接地体可靠连接起来，然后与接地线可靠连接（焊接）。接地体也可平行埋入地下，埋入深度不应小于0.6m。接地体不能用裸铝导体。接地线是连接电气设备接地部分（金属外壳）与接地体的金属导体。常用镀锌扁铁作接地线。

图4-4　中性点直接接地系统保护接地原理图

（a）未装保护接地；（b）装设保护接地

保护接地的接地电阻不能大于4Ω。接地电阻由接地体的电阻和接地线的电阻及土壤流散电阻三部分组成，可用专用的接地电阻测量仪器测量。

采用保护接地后，假如电气设备发生带电部分碰壳或漏电，人触及带电外壳时，由于人体电阻与接地装置的接地电阻并联，如前所述人的电阻有1000～2000Ω，而保护接地电阻小于4Ω，人体电阻较保护接地的接地电阻大得很多，因此，大部分电流通过保护接地装置流走了，仅一小部分电流流过人体，这样就大大减轻了人身触电危险，如图4-4所示。图4-4（a）中没采取保护接地，电气设备发生漏电或带电部分碰壳时，人碰到带电外壳，漏电（或碰壳）电流将全部通过人体，人将发生严重触电事故；图4-4（b）中采取了保护接地，当发生电气设备漏电或带电部分碰壳，人碰到带电外壳时，大部分电流通过接地装置流走了，仅一小部分通过人体，这样就减轻了人触电危险。保护接地的接地电阻越小，流过人体的电流就越小，这样危险性就越小；反之，假如保护接地的接地电阻不符合要求，电阻越大，那流过人体的电流就越大，就不能起到安全保护的作用。所以在实施保护接地时，接地电阻必须符合要求，而且越小越好。

2.保护接零

保护接零是将电气设备的金属外壳与供电变压器的零线（三相四线制供电系统中的零干线）直接相连接，如图4-5所示。

图4-5　保护接零作用原理图

实施保护接零后，假如电气设备发生漏电或带电部分碰到外壳（碰壳），就构成单相短路，短路电流很大，使漏电或碰壳的一相电源自动切断（熔断器熔丝熔断或自动空气开关跳闸），这时人碰到设备外壳时，就不会发生触电。图4-5中，电动机L1相碰壳，这时L1相熔断器熔丝立即熔断，电动机外壳就不再带电，人碰到外壳时，就不会发生触电事故。这就是保护接零保护人身安全的基本原理。

实施保护接零后，必须注意零线不能断线。否则，在接零设备发生带电部分碰壳或漏电时，就构不成单相短路，电源就不会自动切断。这样产生两个后果：一是使接零设备失去安全保护，因为这时等于没有实施保护接零；二是会使后面的其他完好的接零设备外壳、保安插座的保安触头带电。引起大范围电气设备和移动电器（例如家用电器）外壳带电，造成可怕的触电威胁。为了防止变压器零线断线造成的后果，常采用两项措施：一项措施是在三相四线制的供电系统中，规定在零干线上不准装熔断器和闸刀等开关设备，因为装了熔断器就可能熔丝熔断或熔丝拔掉；装了闸刀等开关设备就有可能误拉开，造成零线断开。第二项措施是保护接零的系统中，变压器零线要实施重复接地。

所谓重复接地，是指将变压器零线（三相四线制供电系统中的零干线）多点接地。重复接地的接地电阻要求小于10Ω。采用重复接地后，如果变压器零线断线，接零设备发生漏电或带电部分碰壳时仍有安全保护，而且可以减小接零设备外壳对地电压，减轻零线断线时触电危险，对保护人身安全有很重要作用。

重复接地原理如图4-6所示。

对引入建筑物的电源重复接地，一般在进户线与接户线第一支持物连接处进行。而且零线实施重复接地后，将零线分成两根引进建筑物，其中一根作为工作零线，另一根作为保护零线（PE线）。例如，单相保安插座的工作接零触头（所谓“左零右火”，面对插座，左侧一个触头）接工作零线，保安触头接保护零线（PE线）。即建筑物外面供电系统是三相四线制，而建筑物内部是三相五线制系统。工作零线和保护零线（PE线）上同样规定不准装设熔断器、闸刀等开关设备。电缆进线重复接地在总开关柜上进行。

3.注意事项

实施保护接地和保护接零时必须注意：在同一只配电变压器供电的低压公共电网内，不准有的设备实施保护接地，而有的设备实施保护接零。

假如有的采用保护接地，有的采用保护接零，那当保护接地的设备发生带电部分碰壳或漏电时，会使变压器零线（三相四线制系统中的零干线）电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳带电，构成触电危险，如图4-7所示。

图4-6　重复接地原理图(www.xing528.com)

图4-7　同一供电系统同时采用接地、接零两种保护方式时的危险性示意图

图4-7中，电动机M1和M2接在同一供电网络中，M1采用保护接零保护，M2采用保护接地保护。这样会产生严重后果。假如采用接地保护的电动机M2，发生带电部分碰壳或漏电时，会使变压器零线电位升高，造成电动机M1等其他完好接零设备外壳带电，构成触电危险。

4.IEC对配电网接地方式的分类

国际电工委员会IEC（第64次技术委员会）将低压电网的配电制及保护方式分为IT、TT、TN三类。

（1）IT系统。IT系统是指电源中性点不接地或经足够大阻抗（约1000Ω）接地，电气设备的外露可导电部分（如设备的金属外壳）经各自的保护线PE分别直接接地的三相三线制低压配电系统。

（2）TT系统。TT系统是指电源中性点直接接地，而设备的外露可导电部分经各自的保护线PE分别直接接地的三相四线制低压供电系统。

（3）TN系统。TN系统是指电源系统有一点（通常是中性点）接地，而设备的外露可导电部分（如金属外壳）通过保护线PE连接到此接地点的低压配电系统，称为TN系统。依据工作零线N和保护零线PE的不同组合情况，TN系统又分为TN—C、TN—S、TN—C—S三种形式。

1）TN—C系统。整个系统内工作零线N和保护零线PE合一。一般标有PEN，如图4-8所示。

2）TN—S系统。整个系统内工作零线N与保护零线PE是分开的，如图4-9所示。

图4-8　TN—C系统

1—三相设备；2—单相设备

图4-9　TN一S系统

1—三相设备；2—单相设备

图4-10　TN—C—S系统

1—三相设备；2—单相设备；3—单相设备

3）TN—C—S系统。整个系统内工作零线N与保护零线PE部分合用，即前边为TN—C系统（N线和PE线合一），后边是TN—S系统（N线与PE线分开），如图4-10所示。