淺析電氣設(shè)備保護(hù)接地與保護(hù)接零的應(yīng)用

淺析電氣設(shè)備保護(hù)接地與保護(hù)接零的應(yīng)用

　　摘要:接地是民用建筑電氣設(shè)計(jì)不可缺少的內(nèi)容,涉及到建筑的供電系統(tǒng)和設(shè)備以及人身的安全。電氣設(shè)備接地或接零是保護(hù)電氣設(shè)備的重要手段，淺析電氣設(shè)備保護(hù)接地與保護(hù)接零的問(wèn)題及應(yīng)用。 電池測(cè)試儀| 相序表| 萬(wàn)用表| 功率計(jì)| 示波器| 電阻測(cè)試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測(cè)試儀
　　1接地與接零的概述
　　按不同的作用分為工作接地，保護(hù)接地，重復(fù)接地，接零，過(guò)電壓保護(hù)接地，防靜電接地，屏蔽接地等。
　�、殴ぷ鹘拥兀涸诠ぷ髡�常或事故情況下，為保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行，必須在電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)進(jìn)行接地，稱(chēng)為工作接地。
　�。�2）安全接地主要包括:為防止電力設(shè)施或電氣設(shè)備絕緣損壞、危及人身安全而設(shè)置的保護(hù)接地;消除生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電積累引起觸電或爆炸而設(shè)置的靜電接地;防止電磁感應(yīng)而對(duì)設(shè)備的金屬外殼、屏蔽罩或屏蔽線外皮進(jìn)行的屏蔽接地;為了防止管道受電化腐蝕采用陰極保護(hù)或犧牲陽(yáng)極的保護(hù)接地等。
　�。�3）保護(hù)接零是指為了達(dá)到保護(hù)接地要求而采取將電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接保護(hù)中性（PEN線,統(tǒng)稱(chēng)零線”）或保護(hù)零線或（PE線,亦稱(chēng)“地線”）的方式。在接零的系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生一相碰殼故障時(shí),形成單相短路,電流很大,能使電路上的保護(hù)設(shè)備迅速動(dòng)作,切除故障,恢復(fù)系統(tǒng)其它部分正常運(yùn)行。
　　需要注意的是,在同一系統(tǒng)中只能采取一種保護(hù)方式,如果同一系統(tǒng)中,有的設(shè)備采取接地,有的設(shè)備又采取接零,則當(dāng)采取接地的設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí),零線（PEN線或PE線）的電位將升高,從而使所有接零設(shè)備外殼都帶上危險(xiǎn)的電壓。
　　為確保線或線安全可靠,除在系統(tǒng)中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外,還必須在PEN線或PE線的其它地方重復(fù)接地。不重復(fù)接地,則在PEN線或PE線斷線且有設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí),接在斷線后面的所有設(shè)備外殼上呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓,對(duì)人非常危險(xiǎn)!如進(jìn)行了重復(fù)接地,則在發(fā)生同樣故障時(shí),斷線后面的設(shè)備外殼對(duì)地電壓很小,危險(xiǎn)程度大大降低。
　　防雷接地是為了防止雷電過(guò)電壓對(duì)人身和設(shè)備的安全產(chǎn)生危害而進(jìn)行的一種接地方式,這種接地可歸入工作接地。
　　2各種接地的主要作用
　　為保證在正�；蚴鹿是闆r下能可靠工作而將電氣回路中某一點(diǎn)實(shí)行的接地,稱(chēng)為工作接地。如電源的中性點(diǎn)直接（或經(jīng)消弧線圈）接地,電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)的接地,以及“兩線一地”制供電方式中接地相的接地等,都屬于工作接地。在強(qiáng)電系統(tǒng)中,各種工作接地的主要作用如下。
　　變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)直接接地,能維持相線對(duì)地的電壓不變（故障相除外）,并可降低人體的接觸電壓及適當(dāng)降低制造時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣要求。在變壓器供電時(shí),可防止高壓電竄至低壓用電側(cè)的危險(xiǎn)。
　　變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,還能在發(fā)生單相接地故障時(shí),消除短路接地點(diǎn)的電弧及由此而可能引起的危害。
　　儀用互感器如電壓互感器一次側(cè)線圈的中性點(diǎn)接地,主要是為了對(duì)系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓進(jìn)行測(cè)量。
　　“兩線一地”制的相線接地,是為了利用大地當(dāng)作一根導(dǎo)線,從而可以降低線路基建投資與年運(yùn)行費(fèi)用,并減少線路材料的耗量。但對(duì)電訊有干擾影響,對(duì)安全也不利。所以這種供電方式現(xiàn)已不再推廣采用,原有的也正在逐步加以改造。
　　3低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地的優(yōu)越性
　　3.1低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)大都實(shí)行接地
　　220V/380V三相四線制低壓配電網(wǎng)絡(luò)中,配電變壓器的中性點(diǎn)大都實(shí)行工作接地。主要因?yàn)橐韵聝?yōu)點(diǎn)。
　　(1)正常供電情況下能維持相線的對(duì)地電壓不變從而可向外(對(duì)負(fù)載)提供220V/380V這兩種不同的電壓,以滿足單相220V(如電燈、電熱等)以及三相380V（如電動(dòng)機(jī)等）不同的用電需要。
　�。�2）若中性點(diǎn)不接地,則當(dāng)發(fā)生單相接地情況時(shí),另外兩相的對(duì)地電壓便升高為相電壓的倍。而中性點(diǎn)接地后,另外兩相的對(duì)地電壓仍為相電壓。這樣，既能減小人體的接觸電壓,還可適當(dāng)降低對(duì)電氣設(shè)備的絕緣要求,利于制造及降低造價(jià)。
　　(3)可以避免高電壓竄到底電壓側(cè)的危險(xiǎn)。實(shí)行上述接地后,萬(wàn)一高低壓線圈間絕緣損壞而引起嚴(yán)重漏電甚至短路時(shí),高壓電便可經(jīng)該接地裝置構(gòu)成閉合回路,使上一級(jí)保護(hù)動(dòng)作跳閘切斷電源,從而避免低壓側(cè)工作人員遭受高電壓的傷害及造成設(shè)備損壞。所以在實(shí)際中,低壓電網(wǎng)的配變中性點(diǎn)一般都要實(shí)行接地的。
　　3.2中性點(diǎn)（線）零點(diǎn)（線）的區(qū)別
　　中性點(diǎn)有電源中性點(diǎn)與負(fù)載中性點(diǎn)之分。它只是在在三相電源或負(fù)載按Y形連接時(shí)才出現(xiàn)。對(duì)電源而言,凡三相線圈的首端（或尾端）連接在一的共同連接點(diǎn),稱(chēng)為電源中性點(diǎn),簡(jiǎn)稱(chēng)中點(diǎn);而由電源中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線便稱(chēng)中性線,簡(jiǎn)稱(chēng)中線,常用“N”表示。
　　當(dāng)電源中性點(diǎn)與接地裝置有良好的連接時(shí),因已取得了大地的零電位,該中性點(diǎn)便稱(chēng)為零點(diǎn);由零點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱(chēng)為零線,常用“0”表示（有時(shí)也表作“N”）。
　　4 保護(hù)接地與保護(hù)接零
　　4.1保護(hù)接地的作用及其局限性
　　電氣設(shè)備絕緣損壞時(shí)會(huì)產(chǎn)生漏電,或是帶電導(dǎo)線碰觸機(jī)殼時(shí),都會(huì)使本不帶電的金屬外殼等帶上電。若金屬外殼未實(shí)施接地,則操作人員碰觸時(shí)便會(huì)發(fā)生觸電。如果實(shí)行了保護(hù)接地,便能讓絕大部分電流通過(guò)接地體流散到地下。
　　在中性點(diǎn)接地的低壓配電網(wǎng)絡(luò)中,假如電氣設(shè)備發(fā)生了單相碰殼故障,若實(shí)行了保護(hù)接地,由于電源相電壓為220V,如按工作接地電阻為4Ω、保護(hù)接地電阻為4Ω計(jì)算,則故障回路將產(chǎn)生27.5A的電流。一般情況下,這么大的故障電流定會(huì)使熔斷器（FU）熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘,從而切斷了電源,保障了人身安全。但是,接地保護(hù)方式也存在著一定的局限性。
　　4.2保護(hù)接零的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)施要求
　　若將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分用導(dǎo)線直接與低壓配電系統(tǒng)的零線相連接,這種方式稱(chēng)為保護(hù)接零。它與保護(hù)接地相比,能在更多的情況下保證人身安全,防止觸電事故。
　　在實(shí)施上述保護(hù)接零的低壓系統(tǒng)中,如果電氣設(shè)備一旦發(fā)生單相碰殼漏電故障,便形成了一個(gè)單相短路回路。因該回路內(nèi)部不包含工作接地電阻和保護(hù)接地電阻,整個(gè)回路的阻抗就很小,因此故障電流必定很大（遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于27.58A）保證在最短的時(shí)間內(nèi)使熔絲熔斷、保護(hù)裝置或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘,從而切斷電源,保障了人身安全。
　　4.3保護(hù)接地與保護(hù)接零方式混用的危害
　�。�1）保護(hù)接地與保護(hù)接零切不可混用。在由同一臺(tái)配電變壓器或同一段母線供電的低壓配電系統(tǒng)內(nèi),只應(yīng)選擇采用同一種保護(hù)方式,而不能同時(shí)采用保護(hù)接地與保護(hù)接零這兩種不同的方式。
　　（2）保護(hù)接地或保護(hù)接零方式的選擇。電氣設(shè)備究竟應(yīng)采用保護(hù)接零還是采用保護(hù)接地方式,主要取決于配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)是否接地、低壓電網(wǎng)的性質(zhì)及電氣設(shè)備的額定電壓等級(jí)。在中性點(diǎn)不接地的低壓配電網(wǎng)絡(luò)中,應(yīng)采用保護(hù)接地方式。對(duì)所有高壓電氣設(shè)備,一般都實(shí)行保護(hù)接地。
　　
　　5 重復(fù)接地和共同接地
　　5.1實(shí)行零線重復(fù)接地的作用
　　在中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中,為確保接零保護(hù)方式的安全可靠,防止零線斷線所造成的危害,系統(tǒng)中除了工作接地外,還必須在整個(gè)零線的其它部位再進(jìn)行必要的接地。
　　需要重復(fù)接地的有:架空線路或分支線的首端與終端處;無(wú)分支的架空線路的沿線每隔1km處;電纜或架空線路引入屋內(nèi)的進(jìn)線處(距接地電不超過(guò)50m者除外);車(chē)間內(nèi)零干線的終端處,以及零干線很長(zhǎng)時(shí),其中間的適當(dāng)部位處;屋內(nèi)設(shè)備接地時(shí),應(yīng)將零線與所有低壓開(kāi)關(guān)等設(shè)備及控制屏的接地裝置相連接。
　　5.2變壓器的鐵心與外殼要同時(shí)接地
　　變壓器運(yùn)行時(shí),鐵心及其各種連接的金屬結(jié)構(gòu)都處于線圈所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中。如果鐵心不與箱體同時(shí)接地,則由于強(qiáng)磁場(chǎng)的作用,便會(huì)使鐵心與箱體間存在較高的電位差,很可能由此形成間隙放電,這是不允許的。鐵心和箱體若實(shí)行了同時(shí)接地,就可保證它們始終都處于相同電位。這種將若干電氣設(shè)備需實(shí)行接地的不同部位同時(shí)接地的方式,稱(chēng)為共同接地。
　　5.3配電系統(tǒng)的三點(diǎn)共同接地
　　配電系統(tǒng)中,為了防止架空配電網(wǎng)的過(guò)電壓危害,將變壓器中性點(diǎn)、變壓器外殼及避雷器的接地引下線,三者共同與一個(gè)接地裝置相連接。這種方式稱(chēng)為配電系統(tǒng)的“三點(diǎn)共同接地”。
　　如果不實(shí)行這種三點(diǎn)共同接地的方式,當(dāng)雷電流經(jīng)過(guò)避雷器及接地裝置泄入大地時(shí),避雷器上的殘壓和雷電流在接地裝置上所產(chǎn)生的壓降將通過(guò)接地體加到變壓器的外殼與繞組上,使變壓器要承受超出其額定電壓很多倍的高電壓,這就很可能會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損傷,甚至造成擊穿。
　　6 結(jié)束語(yǔ)
　　綜上所述,針對(duì)電氣設(shè)備接地和接零的保護(hù)方式和要求進(jìn)行討論，以便使用中的電氣設(shè)備能夠正確地解決保護(hù)接地和保護(hù)接零的問(wèn)題，在使用過(guò)程中,按照設(shè)備的具體情況,采取相應(yīng)的接地或接零保護(hù)方式,從而保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行及人身安全。