淺談保護(hù)接地與保護(hù)接零

李樂(lè)

（新疆城鄉(xiāng)建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆烏魯木齊830011）

淺談保護(hù)接地與保護(hù)接零

李樂(lè)

（新疆城鄉(xiāng)建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司，新疆烏魯木齊830011）

主要介紹了保護(hù)接地和保護(hù)接零的概念和意義，并對(duì)比說(shuō)明了它們?cè)诓煌瑧?yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，也討論了這兩種保護(hù)措施在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要注意的一些問(wèn)題。

保護(hù)接地；保護(hù)接零；中心點(diǎn)接地系統(tǒng)；不接地系統(tǒng)；重復(fù)接地

1 引言

在現(xiàn)代社會(huì)，安全用電越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，人們常說(shuō)的“防患于未然”，就是要在一些可能存在用電安全隱患的地方，預(yù)先考慮如果發(fā)生了故障，該采取哪種保護(hù)措施可以將危害降到最低。常用的保護(hù)措施有保護(hù)接地和保護(hù)接零。保護(hù)接零廣義上講是保護(hù)接地的一種方式，但它和保護(hù)接地還是存在根本的區(qū)別，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。

本文通過(guò)介紹保護(hù)接地和保護(hù)接零的概念，從原理、應(yīng)用范圍、線路結(jié)構(gòu)等方面來(lái)分析它們的特點(diǎn)，并討論它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

2 接地與接零的概念

保護(hù)接地，就是用良導(dǎo)體把電氣設(shè)備中所有正常不帶電而絕緣損壞時(shí)可能帶電的外露金屬部分（電動(dòng)機(jī)、變壓器、電器、測(cè)量?jī)x表的金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)件、電纜終端盒及金屬外殼等）與埋在地下的接地極連接起來(lái)。

380/220V的低壓三相四線制供電系統(tǒng)使用廣泛，常帶有生活、照明等負(fù)荷，發(fā)生人身觸電的幾率較高。在這種供電系統(tǒng)中，常采用變壓器中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，當(dāng)中性點(diǎn)接地之后則被稱作零點(diǎn)，由零點(diǎn)引出的線或接地的中性線叫作零線。保護(hù)接零，就是把電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的零線連接起來(lái)。

3 采用保護(hù)接地和保護(hù)接零的意義

3.1 采用保護(hù)接地的意義

當(dāng)沒(méi)有裝設(shè)保護(hù)接地時(shí)，如果電氣設(shè)備內(nèi)部有絕緣損壞，例如當(dāng)一相帶電體碰殼時(shí)，若人接觸此外殼，則電流會(huì)經(jīng)過(guò)人體流入大地，再經(jīng)過(guò)其它兩相對(duì)地絕緣阻抗回到電源，形成回路，如圖1所示。在此回路中，當(dāng)電網(wǎng)分布很廣或者電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度顯著下降時(shí)，則通過(guò)人體的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)安全值，造成人身傷害或者死亡，漏電流還可能引起沼氣煤塵等爆炸。

圖1 未采用保護(hù)接地的電網(wǎng)

圖2 采用保護(hù)接地的電網(wǎng)

如果采取了保護(hù)接地，電氣設(shè)備的外殼已通過(guò)導(dǎo)線和大地有良好的接觸，則當(dāng)人體觸及帶電的外殼時(shí)，人體就相當(dāng)于接地電阻的另一條并聯(lián)支路，如圖2所示。此時(shí)人體的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地體的電阻，相當(dāng)于被短路，就算有電流通過(guò)人體也是很小的，從而避免了觸電事故。同理，為防止常見(jiàn)的接地電弧火災(zāi)、電氣爆炸等事故發(fā)生，也必須設(shè)置相關(guān)的保護(hù)接地措施，這正是采用保護(hù)接地的意義所在。

保護(hù)接地起保護(hù)性作用，對(duì)電氣安全是十分重要的，電氣裝置的外露導(dǎo)電部分必須做好保護(hù)接地，并且保護(hù)接地必須確保良好導(dǎo)通。

3.2 采用保護(hù)接零的意義

同樣的問(wèn)題，當(dāng)電氣設(shè)備某一相絕緣受損相線碰殼致使外殼帶電時(shí)，如果外殼采用了保護(hù)接零措施，該相線和零線就會(huì)構(gòu)成回路，因單相短路電流很大，這足以使線路上的保護(hù)裝置動(dòng)作，使漏電設(shè)備與電源斷開(kāi)，從而會(huì)避免人身觸電事故的發(fā)生。

在電源的中性點(diǎn)接地的配電系統(tǒng)中，只能采用保護(hù)接零措施，如果采用保護(hù)接地措施則不能有效地防止人身觸電事故的發(fā)生。如圖2所示，若采用保護(hù)接地，電源中性點(diǎn)接地電阻（R0）與電氣設(shè)備的接地電阻（Rd）均按4Ω考慮，電源電壓U為220V，那么，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣受損使電氣設(shè)備外殼帶電時(shí)，則兩接地電阻間的電流Ir為：

熔斷器熔體的額定電流是根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的要求選定的，如果設(shè)備的容量較大，為了保證設(shè)備在正常情況下工作，所選用熔體的額定電流也會(huì)較大。在27.5A接地短路電流的作用下，如果熔斷器不動(dòng)作，外殼帶電的電氣設(shè)備就不能立即脫離電源，這樣在設(shè)備的外殼上就長(zhǎng)期存在對(duì)地的電壓Ud，其值為Ud=27.5×4=110（V），顯然，這么大的電壓對(duì)人是很危險(xiǎn)的。如果保護(hù)接地電阻大于電源中性點(diǎn)的接地電阻，設(shè)備外殼的對(duì)地電壓還會(huì)更高，這時(shí)危險(xiǎn)會(huì)更大。所以，在這種情況下就需要采取保護(hù)接零措施才能起到安全保護(hù)的作用。

4 接地和接零的區(qū)別所在

4.1 保護(hù)原理的不同

保護(hù)接地是通過(guò)接入接地電阻來(lái)限制設(shè)備漏電后的對(duì)地電壓，從而使之不超過(guò)安全范圍。在高壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地除了限制對(duì)地的電壓外，在某些情況下，還有促使電網(wǎng)保護(hù)裝置動(dòng)作的作用。

保護(hù)接零則是借助接入零線線路使設(shè)備漏電時(shí)形成單相短路，使線路中產(chǎn)生很大的故障電流從而促使安裝在該線路上的保護(hù)裝置動(dòng)作，進(jìn)而切斷故障設(shè)備的電源。這從某種程度上說(shuō)是將小的漏電故障擴(kuò)大以使我們能夠及時(shí)地察覺(jué)到并及時(shí)進(jìn)行處理。

4.2 應(yīng)用范圍不同

4.2.1 保護(hù)接地的應(yīng)用范圍

保護(hù)接地適用于一般不接地的高、低壓電網(wǎng)系統(tǒng)中，也適用于采取了其他安全措施（如漏電流保護(hù)器）的低壓電網(wǎng)。

在這種電網(wǎng)系統(tǒng)中，無(wú)論環(huán)境如何，由于絕緣破壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外，都應(yīng)采取保護(hù)接地措施，主要包括：

（1）電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、照明器具及其它電氣設(shè)備的金屬外殼、底座及與其相連的傳動(dòng)裝置；

（2）戶內(nèi)外配電裝置的金屬構(gòu)架或鋼筋混凝土構(gòu)架，以及靠近帶電部分的金屬遮攔或圍欄；

（3）配電屏、控制臺(tái)、保護(hù)屏及配電柜（箱）的金屬框架或外殼；

（4）電纜接頭盒的金屬外殼、電纜的金屬外皮和配線的鋼管；此外，某些架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔、互感器的二次線圈等，也應(yīng)予以保護(hù)接地。

4.2.2 保護(hù)接零的應(yīng)用范圍

保護(hù)接零則只適用于380/220V、三相四線制、電源的中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中。

4.3 線路結(jié)構(gòu)不同

采用保護(hù)接地時(shí)電網(wǎng)中可以無(wú)工作零線，只設(shè)保護(hù)接地線。在保護(hù)接地線上不允許串接開(kāi)關(guān)或熔斷器以杜絕保護(hù)接地線因?yàn)槟撤N原因斷路。

采用保護(hù)接零時(shí)則需要設(shè)工作零線，利用工作零線作接零保護(hù)，保護(hù)接零線不應(yīng)接開(kāi)關(guān)、熔斷器。如果在工作零線上裝設(shè)熔斷器等可斷開(kāi)電器時(shí)，則需要另裝保護(hù)接零線。

5 混接保護(hù)接地和保護(hù)接零而產(chǎn)生的危害

5.1 同一系統(tǒng)中混用保護(hù)接地和保護(hù)接零

在同一系統(tǒng)中常常忽略了保護(hù)接零和保護(hù)接地的區(qū)別，使該用接零的地方選用了接地，該用接地的地方又選用了接零，造成混接，這樣不僅造成保護(hù)效果不好，在有些情況下甚至還會(huì)引起很嚴(yán)重的后果。

在一個(gè)系統(tǒng)中當(dāng)外殼接地的設(shè)備發(fā)生碰殼漏電，而引起的事故電流不是很大而不能造成熔斷器的熔絲熔斷時(shí)，設(shè)備外殼就會(huì)帶電110V，這使得整個(gè)零線對(duì)地電位升高至110V，于是其他采用接零保護(hù)的設(shè)備的外殼就都帶有110V的電位，這樣就相當(dāng)于擴(kuò)大了事故，從而會(huì)帶來(lái)更大的危險(xiǎn)。

由此可見(jiàn)，在同一個(gè)系統(tǒng)上不準(zhǔn)采用部分設(shè)備接零、部分設(shè)備接地的混合做法。即使熔絲符合能燒斷的要求，也不允許混合接法，因?yàn)槿劢z在使用中經(jīng)?？赡苷{(diào)換，很難保證不出差錯(cuò)。因此，由同一臺(tái)發(fā)電機(jī)、同一臺(tái)變壓器或同一段母線供電的低壓電力網(wǎng)中，不宜同時(shí)采用接地保護(hù)和接零保護(hù)。

5.2 電源中性點(diǎn)不接地的三相四線制配電系統(tǒng)中錯(cuò)誤地采用保護(hù)接零

在電源中性點(diǎn)接地的配電系統(tǒng)中，當(dāng)一根相線和大地接觸時(shí)，通過(guò)接地的相線與電源中性點(diǎn)接地裝置的短路電流可以使熔斷器熔斷，從而可以立即切斷發(fā)生故障的線路。但在中性點(diǎn)不接地的配電系統(tǒng)中，任一相發(fā)生接地故障時(shí)，系統(tǒng)仍可照常運(yùn)行一段時(shí)間，但這時(shí)大地與接地的相線等電位，則接在零線上的用電設(shè)備外殼對(duì)地的電壓將等于接地的相線從接地點(diǎn)到電源中性點(diǎn)的電壓值，這樣是十分危險(xiǎn)的。所以，在電源中性點(diǎn)不接地的三相四線制配電系統(tǒng)中不宜采用保護(hù)接零。

6 重復(fù)接地的意義

重復(fù)接地，就是在已經(jīng)保護(hù)接零的設(shè)備上，再加一個(gè)接地裝置，實(shí)現(xiàn)重復(fù)接地。

這樣做的原因是：當(dāng)設(shè)備外殼漏電時(shí)，經(jīng)過(guò)相線、零線構(gòu)成了短路回路，短路電流能迅速將熔斷器熔斷，切斷電路，金屬外殼亦隨之無(wú)電，避免了發(fā)生觸電的危險(xiǎn)性。但是從設(shè)備外殼漏電到熔斷器熔斷要經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的時(shí)間，在這短時(shí)間內(nèi)，設(shè)備外殼存在對(duì)地電壓，其值為短路電流在零線上的電壓降。在這很短的時(shí)間內(nèi)，如果有人觸及設(shè)備外殼，還是很危險(xiǎn)的。所以，這時(shí)應(yīng)采用重復(fù)接地，設(shè)備的對(duì)地電壓則可降低很多，可減少故障危害。

還有一個(gè)很重要的原因是：如果沒(méi)有重復(fù)接地，當(dāng)零線某處發(fā)生斷線時(shí)，在斷線處后面的所有電氣

設(shè)備就處在既沒(méi)有保護(hù)接零，又沒(méi)有保護(hù)接地的狀態(tài)，這樣一旦有一相電源碰殼，斷線處后面的零線和與其相連的電器設(shè)備外殼的電壓將等于相電壓的對(duì)地電壓，這是十分危險(xiǎn)的。所以也可以認(rèn)為重復(fù)接地是對(duì)保護(hù)接零的一個(gè)后備保護(hù)，它可以防止因?yàn)榱憔€短線導(dǎo)致保護(hù)接零失效而造成事故發(fā)生。

在重復(fù)接地情況下，當(dāng)零線斷線時(shí)，會(huì)發(fā)生設(shè)備外殼帶電，相電壓經(jīng)過(guò)漏電設(shè)備外殼與重復(fù)接地的接地電阻、工作接地電阻構(gòu)成回路并流過(guò)電流，此時(shí)漏電設(shè)備的對(duì)地電壓為相電壓在重復(fù)接地電阻上的電壓降，這在一定程度上會(huì)降低事故的危害程度。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)保護(hù)接地和保護(hù)接零這兩種保護(hù)措施進(jìn)行了分析和探討。保護(hù)接地作為重要的安全保護(hù)措施已被廣泛應(yīng)用于中性點(diǎn)直接接地的三相四線制電網(wǎng)中。保護(hù)接零對(duì)電氣設(shè)備和用電裝置起到了更為完善的保護(hù)功能。當(dāng)我們熟悉了這兩種保護(hù)措施的原理、應(yīng)用范圍、各自特點(diǎn)和各自應(yīng)采取的彌補(bǔ)措施之后，我們就能夠更好地將它們應(yīng)用于更多的應(yīng)用場(chǎng)所，并根據(jù)實(shí)際需要對(duì)設(shè)備和裝置的安全用電起到更好的保障作用。

［1］王厚余.建筑電氣裝置600問(wèn)［M］.北京：中國(guó)電力出版社.

［2］工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)電力出版社.

［3］宗成徽.對(duì)《關(guān)于接地和接零的技術(shù)要求》一文的商榷意見(jiàn)［N］.電子報(bào)，2010.

Analysis of protective grounding and neutral wire protection

LI Le
（Xinjiang Urban and Rural Construction Engineering Design Co.，Ltd.，Urumqi 830011，China）

The concept and significance of the protective grounding and neutral wire protection are presented.The advantages and disadvantages of these two kinds of protective measures are introduced and compared in detail.Some problems needed to be pay more attention in practical applications as well as the relevant solutions are also given.

protective grounding；neutral wire protection connection；center point grounding system；nogrounding system；repeat grounding

TM77

A

1005—7277（2016）03—0048—03

2016-03-09