低压配电系统的保护接地与保护接零

第一部分：保护接地

接地：出于不同目的，将电气装置中某一部位经接地线或接地体，与大 地做

良好的电气连接。工作接地是指为运行需要而将电力系统或设备的某一点 接地，如变压器中性点直接接地等；保护接地是指为防止人身触电事故而将 气设备的某一点接地，如电气设备的金属外壳接地等。

电气设备不接地的前提下，分别考虑电源中性点接地以及不接地两种情 况。

1.电源中性点直接接地的电网中，电气设备不接地的危险性

在屮性点宜接接地的电力系统屮发比磯壳故棹

如上图所示，当电气设备绝缘异常时外壳带相电，人体触及设备外壳时，电流 流过人体的路径为：设备外壳-> 人体-> 大地-> 电源中性点。假设人体电阻 为1700Ω ,接地电阻Ro为4Ω,则流过人体的电流大小为:

J

220

E

RB

r

Ift = -- -- = ------- = 129IIL4

用洛+ Rc 1700+4

超出安全范围，造成人身伤害。

1

2.电源中性点不直接接地的电网中，电气设备不接地的危险性

IMlI

LΛΛΛ - I _斗

若电气设备发生故障，外壳带相电时，人体触及设备外壳，电流流过人体的路

径为：设备外壳-＞人体-＞其他两相线路对地分布电容-＞其他两相电源。此时流 过人体的电流大小为：

7

-

£

A⅛ ÷ 心

其值大小取决于电缆对地容抗。总的来说，这种情况下可能造成人身触电。 电气设

备接地的前提下，分别考虑电源中性点接地以及不接地两种情况。

1.TT系统

电源中性点直接接地，电气设备的金属外壳经各自的保护线 PE直接接地 的三相

四线制低压配电系统。

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屮性点直按按地系统采用保护接地的危险

等效电路

当电气设备外壳带电时，假设接地电阻RE=Ro=Ω ,人体电阻RB=170Ω , 此时电源线路中故障电流为:

即使线路中安装有断路器，通常不足以发挥断路器的过载保护功能，因而电源 线路并未切断，这将使得电气设备外壳长期存在 110V 的对地电压，当人体触 及带电外壳时，流过人体的电流为：

110 =Z=

It --- 65 ∩L4

170⅛J 厂=

会造成人身伤害。 2.IT系统

电源中性点不接地，而电气设备的金属外壳经各自的保护线

地的三相三线制低压配电系统。

PE直接接

3

在IT系统中，当电气设备的绝缘损坏使外壳带电且人体触及外壳时， 电流同时

从接地体和人体流过。由于人体的电阻要比接地电阻 Re大很多，流经人体的电 流也就比流过接地体的电流小很多，此时电气设备接地保护发生作用，保护人 身安全。

综上所述，保护接地主要应用于中性点不接地的电网中（IT系统），工 作原理

就是并联电路中电阻的分流作用。因此接地电阻的数值对于保护效果是 至关重要的。 第二部分：保护接零

接零保护的工作原理：电气设备正常工作时，零线不带电（或者电压很 小），由

于电气设备外壳与电源零线连接，人体触摸设备外壳并没有危险。当 电动机等用电设备发生 碰壳”故障时，相线与零线短接，短路电流足以使安装 在电源线路上的熔断器或者断路器发挥短路保护功能，从而切断电源。

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注意：当设备发生 碰壳”故障到熔断器或断路器切断电源的时间间隔内，此时 流过人体的电流如下图所示

中性点宜接接她系统采川的保护接客

保护接零电路的零效电亦

不考虑电缆电阻时，很显然此时电气设备外壳对地电压为 220V ,若人体触及 外壳时非常危险；若考虑电缆电阻，其中 RΦ为相线电阻，RN为零线电阻，假 设相线电缆截面为零线电缆截面的 2倍，设备外壳电压：

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US =匚•尺'二二梵 220 = 147 V

RR3 Φ ÷ N 「隹⑴ 此时人体触及外壳时将承受147V的电压，同样很危险。总的来说，保护接 零的有效性在于线路的短路保护装置能否快速切断电源。

TN 系统：电源的中性点接地，负载设备的金属外壳通过保护线连接到此 接地点的低压配电系统。 接零保护的三种形式 1. TN-C 系统

这种配电系统的零线N和保护线PE为同一根线，成为PEN线。

TN-C低用配电系租

存在的问题：若PEN某一点P处断开，在P点以后的设备外壳上，由于负 载中性点的偏移，可能出现危险电压。更为严重的是，若

P点以后的某一设备

发生 碰壳”故障，即使线路上安装有断路器或熔断器也不会动作，导致后面的 设备外壳上长期带有相电压，非常危险。 2. TN-S 系统

TN-S 系统的零线N和保护线PE是分开设置的，所有设备的外壳只和公 共的PE线连接。

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这种配单系统中，零线N的作用是通过单相负载的电流或者三相不平衡电流， 成为工作零线；PE线为保护零线。零线N断开时只会影响单相负载的正常使用, 并不会使其他设备外壳带电（前提是保护线 PE不能断开）。

3. TN-C-S 系统

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