DQZHAN技術(shù)訊：低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

**部分：保護(hù)接地

接地：出于不同目的，將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線或接地體，與大地做良好的電氣連接。工作接地是指為運(yùn)行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一點(diǎn)接地，如變壓器中性點(diǎn)直接接地等；保護(hù)接地是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一點(diǎn)接地，如電氣設(shè)備的金屬外殼接地等。

電氣設(shè)備不接地的前提下，分別考慮電源中性點(diǎn)接地以及不接地兩種情況。

1.電源中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

如圖所示，當(dāng)電氣設(shè)備絕緣異常時(shí)外殼帶相電，人體觸及設(shè)備外殼時(shí)，電流流過(guò)人體的路徑為：設(shè)備外殼->人體->大地->電源中性點(diǎn)。假設(shè)人體電阻RB為1700Ω，接地電阻R0為4Ω,則流過(guò)人體的電流大小為：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

超出**范圍，造**身傷害。

2.電源中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

若電氣設(shè)備發(fā)生故障，外殼帶相電時(shí)，人體觸及設(shè)備外殼，電流流過(guò)人體的路徑為：設(shè)備外殼->人體->其他兩相線路對(duì)地分布電容->其他兩相電源。此時(shí)流過(guò)人體的電流大小為：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

其值大小取決于電纜對(duì)地容抗?？偟膩?lái)說(shuō)，這種情況下可能造**身觸電。

電氣設(shè)備接地的前提下，分別考慮電源中性點(diǎn)接地以及不接地兩種情況。

1.TT系統(tǒng)：電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護(hù)線PE直接接地的三相四線制低壓配電系統(tǒng)。

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

當(dāng)電氣設(shè)備外殼帶電時(shí)，假設(shè)接地電阻RE=R0=4Ω，人體電阻RB=1700Ω，此時(shí)電源線路中故障電流為：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

即使線路中安裝有斷路器，通常不足以發(fā)揮斷路器的過(guò)載保護(hù)功能，因而電源線路并未切斷，這將使得電氣設(shè)備外殼長(zhǎng)期存在110V的對(duì)地電壓，當(dāng)人體觸及帶電外殼時(shí)，流過(guò)人體的電流為：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

會(huì)造**身傷害。

2.IT系統(tǒng)：電源中性點(diǎn)不接地，而電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護(hù)線PE直接接地的三相三線制低壓配電系統(tǒng)。

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

在IT系統(tǒng)中，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電且人體觸及外殼時(shí)，電流同時(shí)從接地體和人體流過(guò)。由于人體的電阻要比接地電阻Re大很多，流經(jīng)人體的電流也就比流過(guò)接地體的電流小很多，此時(shí)電氣設(shè)備接地保護(hù)發(fā)生作用，保護(hù)人身**。

綜上所述，保護(hù)接地主要應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中（IT系統(tǒng)），工作原理就是并聯(lián)電路中電阻的分流作用。因此接地電阻的數(shù)值對(duì)于保護(hù)效果是至關(guān)重要的。

**部分：保護(hù)接零

接零保護(hù)的工作原理

電氣設(shè)備正常工作時(shí)，零線不帶電（或者電壓很小），由于電氣設(shè)備外殼與電源零線連接，人體觸摸設(shè)備外殼并沒(méi)有危險(xiǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障時(shí)，相線與零線短接，短路電流足以使安裝在電源線路上的熔斷器或者斷路器發(fā)揮短路保護(hù)功能，從而切斷電源。

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

注意：當(dāng)設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障到熔斷器或斷路器切斷電源的時(shí)間間隔內(nèi)，此時(shí)流過(guò)人體的電流如圖所示：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

不考慮電纜電阻時(shí)，很顯然此時(shí)電氣設(shè)備外殼對(duì)地電壓為220V，若人體觸及外殼時(shí)非常危險(xiǎn)；若考慮電纜電阻，其中RΦ為相線電阻，RN為零線電阻，假設(shè)相線電纜截面為零線電纜截面的2倍，設(shè)備外殼電壓：

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

此時(shí)人體觸及外殼時(shí)將承受147V的電壓，同樣很危險(xiǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，保護(hù)接零的有效性在于線路的短路保護(hù)裝置能否快速切斷電源。

TN系統(tǒng)：電源的中性點(diǎn)接地，負(fù)載設(shè)備的金屬外殼通過(guò)保護(hù)線連接到此接地點(diǎn)的低壓配電系統(tǒng)。

接零保護(hù)的三種形式

1.TN-C系統(tǒng)

這種配電系統(tǒng)的零線N和保護(hù)線PE為同一根線，成為PEN線。

存在的問(wèn)題：若PEN某一點(diǎn)P處斷開，在P點(diǎn)以后的設(shè)備外殼上，由于負(fù)載中性點(diǎn)的偏移，可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。更為嚴(yán)重的是，若P點(diǎn)以后的某一設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障，即使線路上安裝有斷路器或熔斷器也不會(huì)動(dòng)作，導(dǎo)致后面的設(shè)備外殼上長(zhǎng)期帶有相電壓，非常危險(xiǎn)。

2.TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)的零線N和保護(hù)線PE是分開設(shè)置的，所有設(shè)備的外殼只和公共的PE線連接。

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

這種配單系統(tǒng)中，零線N的作用是通過(guò)單相負(fù)載的電流或者三相不平衡電流，成為工作零線；PE線為保護(hù)零線。零線N斷開時(shí)只會(huì)影響單相負(fù)載的正常使用，并不會(huì)使其他設(shè)備外殼帶電（前提是保護(hù)線PE不能斷開）。

3.TN-C-S系統(tǒng)