浅析电气设备的保护接地和保护接零

浅析电气设备的保护接地与保护接零一、电气设备保护接地与保护接零的定义1、保护接零：是指把电工设备的金属外壳和电网的零线可靠连接，以保护人身安全的一种用电安全措施。2、保护接地：是指将电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体伤害。3、工作接地：是指将变压器的中性点接地，其主要作用是系统电位稳定，减少低压系统由于一相接地、高低压短路等原因所产生过电压危险，并能防止用电设备绝缘击穿。二、保护接地与保护接零的主要区别:(1)保护原理不同保护接地是限制设备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。在高压系统中，保护接地除限制对地电压外，在某些情况下，还有促使电网保护装置动作的作用;保护接零是借助接零线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置动作，以及切断故障设备的电源。此外，在保护接零电网中，保护零线和重复接地还可限制设备漏电时的对地电压。(2)适用范围不同保护接地即适用于一般不接地的高低压电网，也适用于采取了单相或多相设置有接地保护装置的(如装设漏电保护器)的低压电网;保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。(3)线路结构不同如果采取保护接地措施，电网中可以无工作零线，只设保护接地线;如果采取了保护接零措施，则必须设工作零线，利用工作零线作接零保护。保护接零线不应接开关、熔断器，当在工作零线上装设熔断器等开断电器时，还必须另装保护接地线或接零线。三、保护接地与保护接零的优缺点。保护接零的优点防电器外壳带电，若采用保护接地，在接地电阻RG符合要求不大于4欧姆的条件下，如果电器外壳带上220V的电压，则保护接地回路，短路电流I=U/(R0+RG)=220/(4+4)=27.5(A)，如图其中R0是变压器中性点的接地电阻叫工作接地电阻。为了保证保护设备可靠的动作，接地短路电流不小于自动开关整定电流的1.25倍或为容丝熔断电流的3倍，因此，上式中的短路电流仅能保证断开整定电流不超过27.5/1.25、即22A的自动开关，或27.5/3、即9.2A的熔断器，如果保护设备的额定电流值大于上述值，保护设备就不能迅速、可靠的动作。此时，电器设备外壳上将长期存在对地电压，对操作电器的人员是非常危险的。而采用保护接零，电器外壳绝缘击穿时故障相基本形成无电阻的闭合回路，短路电流要远大于27.5(A)，只要合理选择保护装置的动作电流，足以使保护装置迅速切断电源，消除触电的危险。可见在接地电网中，为防止用电设备外壳带电伤人，采用保护接零比采用保护接地效果好的多。保护接零的缺点由低压公用电网或农村集体电网供电的电气设备应采用保护接地，不得采用保护接零。这是因为公用电网和农村集体电网，低压线路的维护水平较低，供电线路长，零线断线的可能性存在，若采用保护接零，万一零线断线，一台用电设备外壳带电，此低压系统的所有用电设备外壳都带电，非常危险。单相负荷线路保护零线不得借用工作零线，否则，如果接零线路松落或折段，将会使设备金属外壳带电或当零线与火线接反时使外壳带电。采用保护接零，只能消除电器的外壳与电源的火线连接的严重故障，不能排除电器外壳的漏电故障，所以电器外壳在采用保护接零的同时，还应采取其他保护措施消除电器外壳的漏电故障，目前常用的方法是安装电流型漏电保护器。必须有可靠的短路保护或过电流保护装置相配合，各种保护装置必须按照安全要求选择和整定。保护接地的优点一是降低漏电设备的对地电压;二是减轻了零干线断线的危险;三是当线路、设备发生对地短路时，由于重复接地与工作接地并联，降低了接地电阻，增加短路电流，加速保护装置动作速度，缩短事故持续时间;四是因重复接地对雷电流的分流作用，改善了架空线路的防雷性能，有利于限制雷电过电压。保护接地的缺点1）现行的公用配电网络中，并没有采用统一专用的接地(或接零)线，用户不是都具备这方面的专业技术知识，再加上城镇居住条件的客观环境、房屋配电系统设计施工不规范、供电部门安全宣传管理不到位等因素的限制或影响，正确有效地实施保护接地不是件容易的事。因此很多用户使用保护接地线也很难达要求的技术标准，存在不安全因素，反而埋下事故隐患。2）如果接地电阻偏大，故障的用电设备外壳可能长时间带电。四、保护接地与保护接零注意事项1、用电设备采用同一供电系统，电气设备的接地、接零保护应保持一致，即全部采用接地保护或全部设备采用接零保护。不得一部分采用接地保护，一部分采用接零保护。2、保护零线必须可靠、安全，严禁断线。如果断线，就会造成部分同系统进行接零保护的电气设备外壳带电，直接威胁人身安全。3、单相负荷供电线路工作零线与保护零线必须分开使用。4、采用保护接零时，相线、工作零线必须接入漏电保护器，以保证设备外壳漏电时断开电源。五、三相五线制接零保护系统的应用。1、接线方式、为了保证电气设备安全、可靠地运行，为了消除采用保护接零的缺点，一般对于低压用电设备供电系统、施工现场供电系统采用三相五线供电系统是安全、可靠和实用的。即变压器（T）、开关（DK）、漏电保护器（RCD）、三相电源线L1、L2、L3、工作零线（N线）及保护零线（PE线）。如下图：2、优点：1）消除了采用保护接零系统中，零线断线后如果一台用电设备外壳带电，造成其它用电设备外壳带电的可能性。2）消除了采用保护接地系统中，如果用电设备外壳与相线短路后，故障的用电设备外壳长时间带电的可能性。3、应用三相五线制供电系统进行接零保护时注意事项1）工作零线（N线）必须通过线路零序电流互感器或线路总漏电保护器。保护零线（PE线）必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处引出。2）、在保护接零系统中，通过总漏电保护器的工作零线与保护零线之间不得在做电气连接。3）、保护零线（PE线）应单独敷设，重复接地线必须与保护零线连接。保护零线上严禁设置开关或熔断器。严禁通过工作电流，并将严禁断线。4）、严禁用电设备直接利用大地做相线或零线。5）、工作零线必须采用绝缘线，对于用电不平衡的供电系统，工作零线载流截面必须大于约2陪的相线截面。6）、相线、工作零线（N线）、保护接零线（PE线）的颜色标记必须符合规定，即A相（黄色）、B相（绿色）、C相（红色）、工作零线（N线）淡蓝色、保护接零线（PE线）绿/黄双色。任何情况下标记颜色严禁混用。7）单台容量超过100KVA或使用同一接地装置并联运行且总容量超过100KVA的电力变压器或发电机的工作接地电阻值不得大于4欧姆。如果不满足上述条件的，接地电阻不得大于10欧姆。8）每一接地装置的接地线应采用2根及以上接地线，在不同点与接地体可靠连接。结束语：任何一种接地方式都存在着一定的局限性，具体采用何种方式进行接地保护，要根据现场实际情况选择合理的保护方式，并正确实施、定期检查和维护，确保用电设备保护装置动作可靠、正常、接地设施完好的情况下，才能保证用电设备和人身安全。从以上接地保护方式分析来看，一般采用三相五线制的系统保护方式，可以很好的起到安全保证作用。特别是对于建筑室内供电系统及施工现场临时电源系统，具有很好安全保护作用。