保護(hù)接地與保護(hù)接零課件

保護(hù)接地與保護(hù)接零第五章保護(hù)接地與保護(hù)接零第一節(jié)接地與保護(hù)接地的概念一、接地與接地的方式接地：出于不同的目的，將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線和接地體與大地做良好的電氣連接，稱為接地。類型：

根據(jù)接地的目的不同，分為：1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；2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，如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地等。保護(hù)接地與保護(hù)接零我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式主有哪幾種？（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——適用3～60KV系統(tǒng)；（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈地系統(tǒng)——適用3～60KV系統(tǒng)，可避免電弧過電壓的產(chǎn)生；（3）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)——適用110KV以上及380KV以下低壓系統(tǒng)；保護(hù)接地與保護(hù)接零二、名詞解釋1.中性線N——引自電源中性點(diǎn)的導(dǎo)線。其功能有：用來通過單相負(fù)載工作電流；用來通過三相電路中的不平衡電流；使不平衡三相負(fù)載上的電壓均等；與設(shè)備外殼相連，防止人體間接觸電。2.保護(hù)線PE——以防止觸電為目的而用來與設(shè)備或線路的金屬外殼、接地母線、接地端子、接地極、接地金屬部件等作電氣連接的導(dǎo)線或?qū)w。3.保護(hù)零線PEN——當(dāng)零線與保護(hù)線PE共為一體，同時(shí)具有零線與保護(hù)線兩種功能的導(dǎo)線。保護(hù)接地與保護(hù)接零二、名詞解釋

4.IT系統(tǒng)——指電源中性點(diǎn)不接地（或經(jīng)阻抗1000歐姆接地），而電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護(hù)線PE線直接接地的三相三線制低壓配電系統(tǒng)。5.TT系統(tǒng)——指電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線直接接地的三相四線制低壓配電系統(tǒng)。保護(hù)接地與保護(hù)接零o第二節(jié)保護(hù)接地工作接地電阻R0在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障一、保護(hù)接地的原理1.在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性

如右圖所示當(dāng)沒有接地保護(hù)的電氣設(shè)備絕緣被破壞時(shí)，外殼可能帶電。

人觸及設(shè)備外殼，電流流過人體的途徑為：設(shè)備外殼→人身→接地體→流回電源中性點(diǎn)。設(shè)人體電阻Rb取1700Ω，接地電阻R0=4Ω，則流過人體電流Ib=U相Rb+R0=129mA＞30mA

保護(hù)接地與保護(hù)接零第二節(jié)保護(hù)接地

由上述分析，可知在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備一旦發(fā)生碰殼故障，電氣設(shè)備不接地，人體接觸電氣設(shè)備外殼，則會(huì)發(fā)生觸電事故。保護(hù)接地與保護(hù)接零o在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障2.在中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)中，電氣設(shè)備不接地的危險(xiǎn)性

如右圖所示的中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，沒有接地保護(hù)的電氣設(shè)備發(fā)生碰殼故障。

在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，發(fā)生碰殼事故時(shí)，人觸及設(shè)備外殼，電流流過人體的途徑為：

設(shè)備外殼→人身→其他兩相線路對地電容→另外兩相電相電源。XcXcXc

保護(hù)接地與保護(hù)接零當(dāng)線路電壓較低，線路的對地電容容抗Xc較大，流過人體的電流很小，對人體危害不大；但當(dāng)線路電壓較高，但當(dāng)線路電壓較高時(shí)，線路對地電容的容抗較小，所有這時(shí)流過人體的電流就會(huì)較大，對人的危害就會(huì)很大。由上可知，不接地的電氣在發(fā)生碰殼故障時(shí)，一旦有人觸及其外殼，也有可能造成人身觸電。保護(hù)接地與保護(hù)接零o在IT系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用3.保護(hù)接地在IT系統(tǒng)中的作用

如右圖所示，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時(shí)，接地短路電流經(jīng)接地體和人體同時(shí)流過。

由于人體的電阻要比接地電阻RE大數(shù)百倍，流經(jīng)人體的電流也比流過接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極小時(shí)，流過人體的電流幾乎等于零。

ZZZRE保護(hù)接地與保護(hù)接零設(shè)另外，由于接地電阻很小，接地短路電流流過時(shí)，所產(chǎn)生的壓降也很小，故外殼對大地的電壓也很低，人站在大地上去碰觸外殼時(shí)，人體所承受的電壓很低，不會(huì)有危險(xiǎn)。oZZZ在IT系統(tǒng)中發(fā)生碰殼故障時(shí)保護(hù)接地的作用保護(hù)接地與保護(hù)接零R0o中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用保護(hù)接地的危險(xiǎn)4.保護(hù)接地在TT系統(tǒng)中的作用RER0RbIbU相=220VIERE等效電路

右圖所示為TT系統(tǒng)采用保護(hù)接地極其等效電路。

通過等效電路圖我們可以看出人體電阻和保護(hù)接地電阻的關(guān)系為并聯(lián)，然后與中性點(diǎn)接地電阻串聯(lián)，一般情況下設(shè)RE=R0=4Ω，Rb=1700Ω，在380/220V電網(wǎng)中，利用歐姆定律可以求出，接地故障電流IE=27.5A，人體承受的電壓UE=Ub=110V。流過人體的電流Ib=65mA＞30mA。

注意，在大多數(shù)情況下，27.5A的故障電流不足以使電路的過流保護(hù)裝置動(dòng)作，這將使用電設(shè)備外殼長期存在110V的對地電壓，這對人體是很不安全的。保護(hù)接地與保護(hù)接零

保護(hù)接地主要應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地或不直接接地的電網(wǎng)中（IT系統(tǒng)）。它的工作原理就是并聯(lián)電路中的小電阻（保護(hù)接地電阻）對大電阻（人體電阻）的強(qiáng)分流作用。因此，接地電阻的數(shù)值對于保護(hù)的效果是最至關(guān)重要的！結(jié)論：二、保護(hù)接地電阻的確定1.

中性點(diǎn)不接地的380/220V系統(tǒng)，要求RE≤4Ω；當(dāng)變壓器容量在100KVA以下時(shí)，可放寬到RE≤10Ω。2.

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的高壓系統(tǒng)RE≤10Ω。3.

中性點(diǎn)直接接地的高壓系統(tǒng)（額定電壓在100KV及以上），設(shè)備外殼接地并要求接地電阻不大于0.5Ω。保護(hù)接地與保護(hù)接零中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零oUWVPEN第三節(jié)保護(hù)接零一、保護(hù)接零原理

電氣設(shè)備正常工作時(shí)，零線不帶電，由于外殼與電源零線連接，人體觸摸設(shè)備外殼并沒有危險(xiǎn)。工作接地電阻R0

當(dāng)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障時(shí)（見右圖），金屬外殼將相線與零線直接接通，單相接地故障變成單相短路。

短路電流的數(shù)值足以使安裝在線路上的熔斷器或其他過流保護(hù)裝置動(dòng)作，從而切斷電源。

注意：當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼短路到過電流保護(hù)裝置動(dòng)作切斷電源的時(shí)間間隔內(nèi)，觸及設(shè)備外殼的人體也會(huì)承受一定電壓，因此有一定的危險(xiǎn)性。保護(hù)接地與保護(hù)接零中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)采用的保護(hù)接零oUWVPEN工作接地電阻R0

當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生碰殼故障時(shí)，在保護(hù)裝置還沒有斷電的過程中，如果有人接觸電氣設(shè)備的外殼，流過人體的電流及加在人體的電壓可以通過右圖的等效電路圖求出保護(hù)接零電路的等效電路RΦRNRbR0U=220V

設(shè)人體電阻RN

＞＞R0(接地電阻)，Rb＞＞RN（零線電阻）時(shí)，RΦ—相線電阻，RN—零線電阻，若相線截面為零線的2倍，則RN=2RΦ，利用歐姆定律可以求出此時(shí)人體承受的電壓Ub=147V。

通過上述分析，我們可以知道，保護(hù)接零的有效性在于線路的短路保護(hù)裝置能否在碰殼短路故障發(fā)生后靈敏的動(dòng)作迅速切斷電源。保護(hù)接地與保護(hù)接零二、接零保護(hù)的三種形式

是指電源的中性點(diǎn)接地，負(fù)載設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線連接到此接地點(diǎn)的低壓配電系統(tǒng)?！癟”表示電源中性點(diǎn)直接接地，“N”表示電氣設(shè)備金屬外殼接零。根據(jù)零線N和保護(hù)線PE不同的安排方式，TN系統(tǒng)可分為三種形式。什么是TN系統(tǒng)？

1.TN—C系統(tǒng)

這種系統(tǒng)的零線N和保護(hù)線

PE

合為一根保護(hù)零線PEN。所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均與PEN連接，如右圖所示。三相負(fù)載單相負(fù)載優(yōu)點(diǎn)：投資較省，節(jié)約導(dǎo)線。TN—C低壓配電系統(tǒng)UVWPEN保護(hù)接地與保護(hù)接零三相負(fù)載單相負(fù)載

當(dāng)PEN線斷線時(shí)，在斷線點(diǎn)P以后的設(shè)備外殼上，由于負(fù)載中性點(diǎn)偏移，可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。斷線點(diǎn)后面所有接零設(shè)備外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓缺點(diǎn)：

更為嚴(yán)重的是，若斷線點(diǎn)后某一設(shè)備發(fā)生碰殼故障，開關(guān)保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作，致使斷線點(diǎn)后所有采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼上都將長時(shí)間帶有相電壓。（如右圖）UVWPEN保護(hù)接地與保護(hù)接零

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)備的外殼只與公共的PE線相連，如右圖所示。三相負(fù)載單相負(fù)載TN—S低壓配電系統(tǒng)UVWNPEN

在TN—S系統(tǒng)中，零線N的作用僅僅是用來通過單相負(fù)載的電流和三相不平衡電流，所以稱作工作零線，對人體觸電起保護(hù)作用的是PE線，所以稱為保護(hù)零線。

由于N線和PE線作用不同，功能各異，所以自電源中性點(diǎn)之后，N線和PE線之間以及對地之間均需加以絕緣。TN—S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）一旦N線斷開，只影響用電設(shè)備的正常工作，不會(huì)導(dǎo)致在斷線點(diǎn)后的設(shè)備外殼上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓；（2）即使負(fù)載電流在零線上產(chǎn)生較大的電位差，與PE線相連設(shè)備外殼上仍能保持零電位，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓；（3）由于PE線在正常情況下沒有電流通過，因此在用電設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。保護(hù)接地與保護(hù)接零TN—S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

消耗導(dǎo)電材料多，投資大，適于環(huán)境較差，對安全可靠性要求較高以及設(shè)備對電磁干擾要求較嚴(yán)。

3.TN—C—S系統(tǒng)三相負(fù)載單相負(fù)載TN—C—S低壓配電系統(tǒng)UVWNPETN—C—S系統(tǒng)是指配電系統(tǒng)的前面是TN—C系統(tǒng)，后面是TN—S系統(tǒng)，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)性能介于兩者之間。常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理設(shè)備的場所。如下圖所示。保護(hù)接地與保護(hù)接零零線電阻PENRN三、重復(fù)接地

重復(fù)接地是指在TN系統(tǒng)中，除了對電源的中性點(diǎn)工作接地外，還在一定得處所把PE線或PEN線再進(jìn)行接地。如下圖所示。1.重復(fù)接地的作用

（1）TN線路完整時(shí)，重復(fù)接地可以降低碰殼故障時(shí)所有被保護(hù)設(shè)備金屬外殼的對地電壓，減輕開關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作之前觸電的危險(xiǎn)性。

（2）在PEN線斷線的情況下，重復(fù)接地可以降低斷線點(diǎn)后面碰殼故障時(shí)PE線的對地電壓，減輕觸電事故的嚴(yán)重程度。

（3）縮短了漏電故障的持續(xù)時(shí)間。

（4）改善架空線路的防雷性能。

（5）等效降低了工作接地電阻，降低了三相負(fù)載不平衡時(shí)零線的對地電壓。

（6）在零線斷線時(shí)起一定的平衡各相電壓的作用；降低高壓竄入低壓電網(wǎng)的對地電壓。oUWVR0重復(fù)接地的作用R1R2保護(hù)接地與保護(hù)接零PEN四、采用保護(hù)接零的注意事項(xiàng)

（1）在由同一臺(tái)變壓器供電的系統(tǒng)中，不宜將一部分設(shè)備保護(hù)接地而另一部分設(shè)備保護(hù)接零。即在同一系統(tǒng)中不宜保護(hù)接地和保護(hù)接零混用。

如右圖所示

（2）接零保護(hù)的系統(tǒng)，其工作接地裝置必須可靠，接地電阻值必須符合要求。

（3）接零保護(hù)必須有靈敏可靠的保護(hù)裝置配合。oR0保護(hù)接地與保護(hù)接零混用的危險(xiǎn)UWVRE保護(hù)接地與保護(hù)接零五、重復(fù)接地的要求

按照有關(guān)技術(shù)文件規(guī)定，TN系統(tǒng)的保護(hù)線或保護(hù)零線必須在以下處所裝設(shè)重復(fù)接地。

（1）當(dāng)工作接地電阻不超過4Ω時(shí)，每處重復(fù)接地電阻不得超過10Ω；（2）當(dāng)允許工作接地電阻不超過10Ω時(shí)，允許重復(fù)接地電阻不超過30Ω，但重復(fù)接地點(diǎn)不得少于3處。（1）架空線路干線和長度超過200m的分支線終端及沿線路每100m處；（2）線路引入車間及大型建筑物的第一面配電裝置處；（3）采用金屬管配線時(shí)，金屬管與保護(hù)零線連接后作重復(fù)接地；（4）同桿架設(shè)的高低壓架空線路的共同敷設(shè)段的兩端。對重復(fù)接地電阻的要求：保護(hù)接地與保護(hù)接零第四節(jié)接地裝置

接地裝置由接地體和接地線組成。接地體是埋入地中并直接與大地土壤接觸的金屬導(dǎo)體；接地線是指將電氣設(shè)備需要接地的部分與接地體連接起來的金屬導(dǎo)線。一、接地體

接地體分為自然接地體和人工接地體兩種。1.自然接地體

接地體是兼做接地體而埋入地下的金屬管道、金屬結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土地基等物體。利用自然接地體時(shí)應(yīng)注意的問題：

（1）自然接地體至少應(yīng)有兩根引出線與接地干線相連。

（2）不得在地下利用裸鋁導(dǎo)體作為接地體。

（3）利用管道或配管作接地體時(shí)，應(yīng)在管接頭處采用跨接線焊接。

（4）直流電力網(wǎng)的接地裝置不得利用自然接地體。保護(hù)接地與保護(hù)接零2.

人工接地體

人工接地體是采用鋼管、角鋼、扁鋼、圓鋼等鋼材特意制作而埋入地中的導(dǎo)體。按照機(jī)械強(qiáng)度的要求，鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺寸應(yīng)滿足表1；銅、鋁接地線只能用于地面以上，其最小尺寸見表2。表1鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺寸材料種類地上地下室內(nèi)室外交流直流圓鋼直徑／mm68l0l2扁鋼截面／mm260100100100厚度mm3446角鋼厚度／mm22．546鋼管壁厚／mm2．52．53．54．5表2銅、鋁接地線的最小尺寸／mm

2

材料種類銅鋁

明設(shè)的裸導(dǎo)線46

絕緣導(dǎo)線1.52.5電纜接地芯或與相線包在同一保護(hù)套內(nèi)的多芯導(dǎo)線的接地芯11.5保護(hù)接地與保護(hù)接零

人工接地體按其埋設(shè)方式不同，分為垂直接地體和水平接地體兩種。

（1）垂直接地體

一般情況下宜用垂直接地體。垂直接地體可采用直徑40～50mm的鋼管，或用一定規(guī)格的角鋼制作，下端加工成尖狀以利器砸入地下。相鄰鋼管或角鋼之間的距離以不超過3～5m為宜。垂直接地極可以布置成如下圖形式。垂直接地體的布置保護(hù)接地與保護(hù)接零

（2）水平接地體

多巖石地區(qū)經(jīng)常采用水平接地體。水平接地體可采用直徑40mm×4mm的扁鋼或直徑16mm的圓鋼制作，多采用放射形布置，也可以成排布置成帶形或環(huán)形。其幾種典型的布置方式如下圖所示。水平接地體的布置保護(hù)接地與保