淺談電力零線、接地線的作用

郭紅娟

【摘要】當(dāng)前我國低壓供配電系統(tǒng)及二次回路中都用到中性線即零線，對于剛從事電力行業(yè)的技術(shù)人員來說，對零線的認(rèn)識一直很模糊，對其作用也認(rèn)識不足。接地對電力系統(tǒng)來說也是至關(guān)重要的，對設(shè)備及人身安全都起著重要保護(hù)作用。本文詳細(xì)敘述了電力零線、接地線的概念及作用，對電力技術(shù)從業(yè)人員來說具有很好的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】零線；接地；危害；作用；小電流接地系統(tǒng)；應(yīng)用

1.零線的作用及斷路的危害

當(dāng)前我國低壓配電網(wǎng)廣泛采用三相四線制中性點(diǎn)直接接地的供電方式，由中性點(diǎn)引出中性線即零線。其作用：①保證電源的中性點(diǎn)與負(fù)載的中性點(diǎn)電位相等，使單相用電設(shè)備獲得穩(wěn)定的相電壓。②可作電氣設(shè)備的保護(hù)線用，將電氣設(shè)備的外殼保護(hù)線與零線相接，在發(fā)生設(shè)備碰殼漏電故障時(shí)，可使線路產(chǎn)生短路電流（相線與保護(hù)中性線短路），使熔絲很快熔斷或使保護(hù)裝置動作切斷電源，從而起到保護(hù)作用。

在三相四線低壓配電網(wǎng)中，零線斷路故障時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致在三相負(fù)荷不平衡時(shí)負(fù)荷中性點(diǎn)產(chǎn)生偏移，負(fù)荷輕的端電壓升高，負(fù)荷重的端電壓降低，從而導(dǎo)致用戶的用電設(shè)備燒壞。另外，零線斷路的危害還使斷路點(diǎn)后的電氣設(shè)備喪失保護(hù)接零的保護(hù)作用。當(dāng)零線斷路，而斷路點(diǎn)后面某一電氣設(shè)備發(fā)生碰殼漏電時(shí)，接在斷路點(diǎn)后的所有電氣設(shè)備外殼都會帶上相當(dāng)于相電壓的對地電壓，一旦人體接觸這些電氣設(shè)備外殼，就會造成觸電傷亡，這是很危險(xiǎn)的。

2.預(yù)防零線斷路的措施

2.1按標(biāo)準(zhǔn)要求選擇零線的材質(zhì)和截面，對特殊用戶或特殊地段可適當(dāng)加大線徑。

2.2零線上不能裝設(shè)開關(guān)和熔斷器，以防開關(guān)人為或機(jī)械誤動，造成零線斷路。

2.3對零線實(shí)行重復(fù)接地。一旦零線斷路，因有重復(fù)接地，不平衡負(fù)荷電流可經(jīng)接地裝置流回電源中性點(diǎn)，從而抑制了負(fù)荷中性點(diǎn)的偏移，使受電設(shè)備的端電壓不致偏差過大，從而減輕了電壓波動造成的危害。

2.4在密集居民區(qū)，盡量減少樓棟、胡同下線共用一條零線的接線方法，以免一處零線斷路，危及一片。

3.何為接地

人們使用的各種電氣裝置和電氣系統(tǒng)都需取某一點(diǎn)的電位作為其參考電位，但人和裝置、系統(tǒng)通常都離不開大地，因此一般以大地的電位為零電位而取它為參考電位，為此需要與大地做電氣連接以取得大地電位，這被稱作接地。但大地不是像電氣設(shè)備那樣配置有連接導(dǎo)線的接線端子的，為此需在大地內(nèi)埋入接地極引出接地極引線來實(shí)現(xiàn)與大地的連接。所以接地極及時(shí)用作大地相連接的接線端子。所不同的是電氣設(shè)備接線端子的接觸電阻很小，以若干mΩ或μΩ計(jì)；而作為與大地連接用的接地極與大地間的接地電阻（即接地電阻）則大得多，以若干Ω計(jì)，所以和與設(shè)備連接相比，與大地連接的接觸電阻要大得多，連接效果差得多。

4.接地如何設(shè)置

配電系統(tǒng)都需要考慮兩個(gè)接地如何設(shè)置的問題。如圖1所示，一個(gè)是電源端帶電導(dǎo)體的一點(diǎn)（通常是電源處自電源中性點(diǎn)引出的中性線的一點(diǎn)）的接地的設(shè)置；另一個(gè)是電氣裝置內(nèi)外漏導(dǎo)電部分（例如電氣設(shè)備的金屬外殼）的接地設(shè)置。前者稱系統(tǒng)接地，后者稱保護(hù)接地。

圖1

4.1 系統(tǒng)接地

系統(tǒng)接地的作用是給配電系統(tǒng)提供一個(gè)參考電位并使配電系統(tǒng)正常和安全地運(yùn)行。-220V/380V的配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地后，其對地電位就大體“鉗住”在220V這一電壓上從而降低系統(tǒng)對地絕緣的要求。當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)配電線路感應(yīng)產(chǎn)生大量電荷，系統(tǒng)接地可將雷電荷泄放入地，降低線路上的雷電瞬態(tài)沖擊過電壓，避免線路和設(shè)備的絕緣被雷擊損壞。又如高低壓共桿的架空線路，如果高壓線路墜落在低壓線路上，將對低壓線路和設(shè)備引起危險(xiǎn)。有了系統(tǒng)接地后，就可構(gòu)成高壓線路故障電流通過大地返回高壓電源的通路，使高壓側(cè)繼電保護(hù)檢測出這一故障電流而動作，從而消除這一危險(xiǎn)。當(dāng)?shù)蛪号潆娋€路發(fā)生接地故障時(shí)，系統(tǒng)接地也提供故障電流經(jīng)大地返回電源的通路，使低壓線路上的保護(hù)電器動作。

如果不做系統(tǒng)接地，如2所示，當(dāng)系統(tǒng)中一相發(fā)生接地故障時(shí)，另兩相對地電壓將高達(dá)380V。由于沒有返回電源的導(dǎo)體通路，故障電流僅為兩非故障相線對地電容電流的向量和，其值甚小，通常的過電流防護(hù)電器不能動作，此故障過電壓將持續(xù)存在，人體如觸及無故障相線，接觸電壓將為線電壓380V，電擊致死危險(xiǎn)很大。另外電氣設(shè)備和線路也將持續(xù)承受380V的對地過電壓，對其絕緣安全也是不利的。

圖2

4.2保護(hù)接地

保護(hù)接地的作用是降低電氣裝置的外漏導(dǎo)電部分在故障時(shí)的對地電壓或接觸電壓。如圖3所示，低壓電氣設(shè)備發(fā)生碰外殼短路接地故障，如果未作保護(hù)接地，設(shè)備外殼上的接觸電壓Ut即為220V相電壓，電擊致死的危險(xiǎn)非常大。如果做了保護(hù)接地，形成故障電流Id返回電源的通路，則Ut立即減少為故障電流在接地電阻和保護(hù)接地線上產(chǎn)生的電壓降，其值比220V小很多，同時(shí)故障電流還能使配電線路首端的保護(hù)電器動作而及時(shí)切斷電源，接觸故障設(shè)備的人可不致電擊致死。同理，為防止常見的接地電弧火災(zāi)，也必須設(shè)置保護(hù)接地。保護(hù)接地對電氣安全是十分重要的，電氣裝置外漏導(dǎo)電部分必須做保護(hù)接地，并且必須保證保護(hù)接地的導(dǎo)通，在接地線上不允許插接開關(guān)或熔斷器以杜絕其開斷。

圖3

5.接地系統(tǒng)的分類

中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地短路電流很大，這種系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。一般110kv及以上的系統(tǒng)采用大電流接地系統(tǒng)。

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于不構(gòu)成短路回路，接地短路電流比負(fù)荷電流小很多，這種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。一般66kv及以下系統(tǒng)常采用這種系統(tǒng)。在我國劃分標(biāo)準(zhǔn)：X0/X1>4～5的系統(tǒng)屬于小接地電流系統(tǒng)（美國和西歐X0/X1>3的系統(tǒng)屬于小接地電流系統(tǒng)）。其中：X0為系統(tǒng)零序電抗，X1為系統(tǒng)正序電抗。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答.第二版.北京：中國電力出版社，2000.

[2]何永華主編.發(fā)電廠及變電站的二次回路.北京：中國電力出版社，2007.

[3]建筑物電氣裝置500問/王厚余編著.北京：中國電力出版社，2008.