淺談?wù)_選用保護(hù)接地和保護(hù)接零

摘要:文章結(jié)合電器安裝工程和施工安全用電管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對如何選用保護(hù)接地和保護(hù)接零進(jìn)行分析，以達(dá)到安全用電的目的。

關(guān)鍵詞:正確選用;保護(hù)接地;保護(hù)接零

中圖分類號:TM774文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0144-02

在低壓380 V/220 V供電網(wǎng)絡(luò)中，大家都知道，接地與接零的作用是為了保護(hù)用電設(shè)備安裝，避免人體發(fā)生觸電危險的技術(shù)措施。故又稱為保護(hù)接地和保護(hù)接零。兩種方式，只有使用在各自的系統(tǒng)中，才會發(fā)揮其保護(hù)作用。由于接零是接地的一種方式，故在建筑施工和電氣設(shè)備安裝中，容易被忽視和混淆，造成不應(yīng)有的事故和傷亡。因此，筆者認(rèn)為，在建筑施工和安裝各種電氣設(shè)備時，應(yīng)引起大家的重視。

1電流對人體的影響

近幾年來，國內(nèi)外電氣專家在電流通過人體的影響方面作了不少的研究。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和分析，一致認(rèn)為，高電壓只能使觸電者的觸電部位產(chǎn)生嚴(yán)重皮膚組織破壞，而不致命;觸電致死的主要原因是，由于觸電電流通過人體時，引起心室顫動，造成心臟失去供血機(jī)能而停止跳動。從避免引起心室顫動出發(fā)，目前各國都采用了德意志聯(lián)邦共和國坎愛本提出的50 mA/s，再乘以0.6的安全系數(shù)即30 mA/s，作為實(shí)用的安全電流臨界值。

根據(jù)上述的安全電流范圍和人體電阻曲線可計(jì)算出安全電壓范圍。從觸電保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，采用人體電阻的下限值，對應(yīng)于30 mA的安全電壓就是50 V。我國規(guī)定在沒有高度危險情況下的安全電壓為65 V，有高度危險的環(huán)境下為36 V。同時，國際電工委員會(IEC)組織，根據(jù)大量研究和試驗(yàn)結(jié)果，提出了安全電壓和允許通電的時間關(guān)系，見表1:

上述的研究結(jié)論，為避免因觸電引起傷亡事故和采取各種保護(hù)措施，提供了理論基礎(chǔ)。保護(hù)接地和保護(hù)接零，就

是從不同的角度限制流過人體的電流，避免發(fā)生觸電危險的安全措施。

2保護(hù)接地的原理及適用范圍

保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備在正常情況下將不帶電的金屬外殼與大地作為可靠連接(如圖1所示)由接地體和引下線兩部分組成。根據(jù)IEC的分類，圖1屬于JT系統(tǒng)，即中慪點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)。

當(dāng)某一帶電相線與外殼相碰時，接地電流將通過接觸外殼的人體和電網(wǎng)與大地之間的電容構(gòu)成回路，如圖2，使人體產(chǎn)生觸電。為了消除這種危險，根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，把電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬外殼與地面作可靠連接，使通過人體的電流只占全部接地電流Id的一小部分，而達(dá)到避免人體觸電的危險。，保護(hù)接地電阻及Id、Rd——沿接地體流過的電流及其電阻

Ib、Rb——沿人體流過的電流及其電阻

從上式可知，只要Rd<< Rb;(Rb一般取1 500 Ω)就能使渡過人體的電流Id達(dá)到安全值30 mA以下。在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，由于存在線路對地電容，流經(jīng)接地裝置的電流Id，僅為接地電容電流。因而通常在1 000 V以下中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，不會產(chǎn)生較大的接地短路電流(在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用10 A作為計(jì)算值)故把接地電阻規(guī)定為4，是容易做到的。同時，也能滿足IEC對IT系統(tǒng)提出的:對于這類低壓電力網(wǎng)中的電力設(shè)備的金屬外殼必須個別地或成組地或共同地接地，并滿足:RdId≤UL，UL—安全電壓的臨界值，對于交流為50 V(有效值)，即:40×10=40 V<50 V的要求。通過上述分析可知，保護(hù)接地只適用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中;而且用電設(shè)備的安置位置必須是固定的。

3保護(hù)接零的原理及適用范圍

在建筑施工和電氣設(shè)備安裝中，絕大多數(shù)供電是采用變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)直接接地的低壓三相四線制。中性點(diǎn)則稱零點(diǎn)，中性線則稱為零線。電氣設(shè)備在正常情況下，不帶電的金屬部分與零線作緊密聯(lián)接，就稱為保護(hù)接零。如圖3所示，由IEC的分類可知，該系統(tǒng)稱為TN-C系統(tǒng)。

在該系統(tǒng)中，不論其接線形式怎樣，如果某一相帶電部分與外殼相碰，則相線通過設(shè)備外殼與零線形成短路。由于零線阻抗小，能產(chǎn)生超出正常工作電流許多倍的短路電流，使設(shè)備或線路上的保護(hù)裝置迅速動作，在很短的時間內(nèi)，切除故障部分電源，保障設(shè)備和人身安全。

那么，在該系統(tǒng)中，采用保護(hù)接地是否同樣能防止人體遭受觸電呢?筆者認(rèn)為不能，我們知道變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)接地電阻Ro，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是4 Ω以下。假設(shè)Ro≤Rd或Ro略大于Rd時，在設(shè)備外殼上的事故電壓Ud=IdRd。由于建筑施工具有高空作業(yè)和潮濕環(huán)境下作業(yè)的特點(diǎn)，因此，事故電壓Ud必須控制在36 V以下。根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，如圖4所示。

設(shè)Ro=4 Ω，則Rd=0.78 Ω

要使接地電阻Rd做到這樣小是非常困難的，不經(jīng)濟(jì)的。特別是在土壤電阻系數(shù)高的地方，是無法達(dá)到的。而且，這時其它兩相的對地電壓為:

定的安全電壓。若忽略線路阻抗，則接地電流為:

這一電流值對于RCIA-10 A熔絲也要10 s才能熔斷，超過5 s的規(guī)定，顯然是不能保護(hù)人身安全的，對于額定電流值較大的熔絲就更不可能了。由此可見，在三相四線制中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，必須采用保護(hù)接零。

4使用保護(hù)接零時應(yīng)注意的問題

在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，不能一些設(shè)備采用保護(hù)接零，另一些設(shè)備采用保護(hù)接地。這可從圖5看出，當(dāng)乙設(shè)備發(fā)生帶電相線碰殼時，接地電流Id將通過Rd和Ro形成回路。由前面可知，Id不會太大，線路保護(hù)裝置可能不會動作，而使故障電壓長期存在。這時，除了接觸該設(shè)備的有觸電的危險外，還會由于零線對地電壓升高，使保護(hù)接零的設(shè)備帶電，發(fā)生觸電的危險。因此，不允許在同一臺變壓器，同一發(fā)電機(jī)或同一段母線供電的線路上，同時使用保護(hù)接地和保護(hù)接零兩種方式。

如果把乙設(shè)備的外殼再同電網(wǎng)的零線聯(lián)接起來，就能滿足安全要求了。這時，乙設(shè)備的接地裝置便成了系統(tǒng)的重復(fù)接地，這對安全只有益無害的。同時，重復(fù)接地還能使設(shè)備碰殼時，短路電流增大，加速線路保護(hù)裝置動作和降低零線中的電壓損失，更主要的是重復(fù)接地在當(dāng)零線斷裂時，能減輕觸電的危險。由于建筑施工現(xiàn)場人員多，比較混亂。加強(qiáng)零線保護(hù)，防止零線斷裂將顯得更為重要。首先應(yīng)根據(jù)施工用電負(fù)荷，正確合理地選擇零線截面，架空零線和進(jìn)戶引入線的截面應(yīng)按IEC規(guī)定來選擇，銅芯不小于10 mm2，鋁線不小于16 mm2，并利用施工現(xiàn)場基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋或埋設(shè)在地下的金屬管道，認(rèn)真作好零線重復(fù)接地，接地電阻應(yīng)控制在10 Ω以內(nèi)，以保證故障情況下零線電位盡可能接近零電位。同時還應(yīng)加強(qiáng)用電安全管理，杜絕人為的相(線)零(線)錯調(diào)事故發(fā)生。由于建筑施工現(xiàn)場使用的移動型，可搬型設(shè)備較多，如水磨石機(jī)、振動棒等，固定接地很困難。因此，筆者認(rèn)為，只要我們在施工安裝中，認(rèn)真作好了以上工作，同時采用保護(hù)接零和漏電器是一種比較切實(shí)可行的安全用電措施。

參考文獻(xiàn):

[1] 蘇文成.工廠供電[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2] 中國航空工業(yè)部第四規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工廠配電設(shè)計(jì)手冊[M].中國電力出版社，2005.