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“保護(hù)接地”與“保護(hù)接零”的方案取舍和性能比較

所謂的 保護(hù)接地 和 保護(hù)接零,都是出于三相四線(xiàn)制和三相五線(xiàn)制系統(tǒng)中,對(duì)觸電防護(hù)的考慮,設(shè)計(jì)者在力所能及的情況下,應(yīng)該使設(shè)備漏電時(shí)施加于觸電者的接觸電壓盡量小,故障持續(xù)時(shí)間盡量短。

而我們常常糾結(jié)的是三相系統(tǒng)中,保護(hù)接地和保護(hù)接零的方案取舍和性能比較,尤其是有用接地保護(hù)替代接零保護(hù)的,對(duì)安全用電有著極大的危害。

1

概念

1.1

保護(hù)接地


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電氣設(shè)備的導(dǎo)體部分或者外殼用足夠容量的金屬導(dǎo)線(xiàn)或?qū)w可靠的與大地連接,當(dāng)人體觸及帶電外殼時(shí),人體相當(dāng)于接地電阻的一條并聯(lián)支路,由于人體電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻,所以通過(guò)人體的電流將會(huì)很小,避免了人身觸電事故。


1.2

保護(hù)接零


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電氣設(shè)備在正常情況下,不帶電的金屬部分與零線(xiàn)做良好的金屬或者導(dǎo)體連接。當(dāng)某一相絕緣損壞致使電源相線(xiàn)碰殼,電氣設(shè)備的外殼及導(dǎo)體部分帶電時(shí),因?yàn)橥鈿ぜ皩?dǎo)體部分采取了接零措施,該相線(xiàn)和零線(xiàn)構(gòu)成回路。由于單相短路電流很大,使線(xiàn)路保護(hù)的熔斷器熔斷。從而使設(shè)備與電源斷開(kāi),避免了人身觸電傷害的可能性。


2

適用范圍

2.1

保護(hù)接地



適用于中性點(diǎn)不接地的三相電源系統(tǒng)中。

2.2

保護(hù)接零




適用于中性點(diǎn)接地的三相電源系統(tǒng)中(一些民用三相四線(xiàn)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)也采用保護(hù)接地,但必須是配合帶有漏電保護(hù)的開(kāi)關(guān)使用)。


3

保護(hù)原理及危害分析

2.1

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中




當(dāng)人體觸及電氣設(shè)備的導(dǎo)體部分或者外殼時(shí),人體相當(dāng)于一個(gè)與接地電阻并聯(lián)支路的一個(gè)大電阻。若按人體電阻值1000Ω(通常人體電阻值為1000~2000Ω)計(jì)算,設(shè)備外殼所帶電壓為220V時(shí),那么無(wú)保護(hù)接地時(shí)流經(jīng)人體的電流為:Ir=220/Rr=220mA(人體可以承受的最大交流電流/交流擺脫電流為10mA)。

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2.2

在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中


在380V/220V三相四線(xiàn)制電源中性點(diǎn)直接接地的配電系統(tǒng)中,只能采用保護(hù)接零,采用保護(hù)接地則不能有效地防止人身觸電事故的發(fā)生。

若采用保護(hù)接地,電流中性點(diǎn)接地電阻按4Ω考慮,而電源電壓為220V,那么當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使電氣設(shè)備的外殼帶電時(shí),則中性點(diǎn)接地電阻與接地電阻之間的電流為:Ir=220/(R0+Rd)=220/(4+4)=27.5A。

熔斷器的額定電流是根據(jù)電氣設(shè)備的要求選定的,如果設(shè)備的容量較大,為了保證設(shè)備在正常情況下的運(yùn)行。所選熔體的額定電流將會(huì)隨之增大。

如果在27.5A的接地短路電流作用下保護(hù)不動(dòng)作,外殼帶電的電氣設(shè)備不能立即脫離電源,設(shè)備導(dǎo)體或者金屬外殼會(huì)長(zhǎng)期存在對(duì)地電壓Ud=27.5×4=110V。

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很顯然這是非常危險(xiǎn)的。如果保護(hù)接地電阻阻值大于電源中性點(diǎn)接地電阻,設(shè)備外殼所帶電壓還要更高,危害將更大。

嚴(yán)禁部分設(shè)備采用保護(hù)接地來(lái)代替保護(hù)接零,造成保護(hù)接地和保護(hù)接零混接錯(cuò)接。當(dāng)某一保護(hù)接地設(shè)備的絕緣損壞,發(fā)生相線(xiàn)碰殼時(shí),零線(xiàn)出現(xiàn)對(duì)地電壓,于是使保護(hù)接零設(shè)備的外殼上就產(chǎn)生了危險(xiǎn)電壓。

因此,在同一母線(xiàn)供電的線(xiàn)路中,保護(hù)接地和保護(hù)接零不能混用,即不可把一部分電氣設(shè)備接零,而將另一部分電氣設(shè)備接地。一般市電都采用接零保護(hù),故使用市電的電氣設(shè)備,應(yīng)采取接零保護(hù)。


4

保護(hù)接零注意事項(xiàng)

(1)在保護(hù)接零的電氣系統(tǒng)中。零線(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。一旦零線(xiàn)斷開(kāi),接在斷線(xiàn)處后面的一段線(xiàn)路的電氣設(shè)備相當(dāng)于沒(méi)有了保護(hù)接零和保護(hù)接地,若在零線(xiàn)斷處后面有電氣設(shè)備外殼漏電則不構(gòu)成短路回路,而使熔體熔斷。不但該臺(tái)設(shè)備外殼帶有電壓,而且使得斷線(xiàn)處后面的所有設(shè)備的外殼都存在接近電源相電壓的對(duì)地電壓,觸電危險(xiǎn)性將擴(kuò)大。

所有電氣設(shè)備接保護(hù)接零線(xiàn)均應(yīng)以并聯(lián)方式接在電源零線(xiàn)上,不允許串聯(lián),并用螺栓壓緊,牢固可靠,接觸良好。在零線(xiàn)上,禁止安裝保險(xiǎn)和單獨(dú)開(kāi)關(guān)。在特殊的環(huán)境中,零線(xiàn)做防腐處理也就不言而喻了。

(2)中性點(diǎn)不接地的三相四線(xiàn)制配電系統(tǒng)中,不允許用保護(hù)接零,只能用保護(hù)接地。系統(tǒng)中任意一相發(fā)生接地,整個(gè)系統(tǒng)仍照常運(yùn)行,但大地與接地線(xiàn)等電位,則接在零線(xiàn)上的用電設(shè)備外殼對(duì)地電壓降等于接地的相線(xiàn)從接地點(diǎn)到中性點(diǎn)的電壓值,是十分危險(xiǎn)的。

(3)在采用保護(hù)接零系統(tǒng)中還要在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地和零線(xiàn)一定間隔距離及終端進(jìn)行重復(fù)接地。在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中除將變壓器中性點(diǎn)做接地外,沿零線(xiàn)走向的一處或者多處再次將零線(xiàn)接地叫重復(fù)接地。

其作用是當(dāng)電氣設(shè)備外殼漏電時(shí)可以降低對(duì)地電壓。當(dāng)零線(xiàn)斷時(shí)也減輕觸電危險(xiǎn)。當(dāng)電氣設(shè)備外殼漏電時(shí),經(jīng)相線(xiàn)、零線(xiàn)構(gòu)成短路回路,短路電流將熔斷保險(xiǎn)。設(shè)備外殼隨之?dāng)嚯?,不?huì)出現(xiàn)觸電危險(xiǎn)。但是保險(xiǎn)熔斷之前設(shè)備帶電,對(duì)人身還是有危險(xiǎn)的。若在接近設(shè)備處再加接地裝置,即實(shí)行重復(fù)接地,帶電設(shè)備的導(dǎo)體部分對(duì)地電壓降低。

(4)保護(hù)接零必須有可靠靈敏的短路保護(hù)裝置來(lái)配合,因此,熔斷絲嚴(yán)禁用銅絲等金屬材料來(lái)代替符合要求的金屬熔斷絲,否則接零保護(hù)將失去其保護(hù)作用。