低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地與保護(hù)接零

第一部分：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)備的某一點接地，如變壓器中性點直接接地等；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接地以及不接地兩種情況。

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

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

超出安全范圍，造成人身傷害。

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

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

        其值大小取決于電纜對地容抗。總的來說，這種情況下可能造成人身觸電。

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

1.TT系統(tǒng)

       電源中性點直接接地，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)。

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

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

會造成人身傷害。

2.IT系統(tǒng)

        電源中性點不接地，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)。

        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，電流同時從接地體和人體流過。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接地體的電流小很多，此時電氣設(shè)備接地保護(hù)發(fā)生作用，保護(hù)人身安全。

        綜上所述，保護(hù)接地主要應(yīng)用于中性點不接地的電網(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)值對于保護(hù)效果是至關(guān)重要的。

第二部分：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，零線不帶電（或者電壓很?。?，由于電氣設(shè)備外殼與電源零線連接，人體觸摸設(shè)備外殼并沒有危險。當(dāng)電動機(jī)等用電設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障時，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。

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間間隔內(nèi)，此時流過人體的電流如下圖所示。

        不考慮電纜電阻時，很顯然此時電氣設(shè)備外殼對地電壓為220V，若人體觸及外殼時非常危險；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：

        此時人體觸及外殼時將承受147V的電壓，同樣很危險?？偟膩碚f，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)：電源的中性點接地，負(fù)載設(shè)備的金屬外殼通過保護(hù)線連接到此接地點的低壓配電系統(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。

      存在的問題：若PEN某一點P處斷開，在P點以后的設(shè)備外殼上，由于負(fù)載中性點的偏移，可能出現(xiàn)危險電壓。更為嚴(yán)重的是，若P點以后的某一設(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動作，導(dǎo)致后面的設(shè)備外殼上長期帶有相電壓，非常危險。

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。

       這種配單系統(tǒng)中，零線N的作用是通過單相負(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斷開時只會影響單相負(fù)載的正常使用，并不會使其他設(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)

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