电工上岗证5：保护接地与保护接零

保护接地与保护接零季大鹏2019年9月18日接地的基本概念接地就是利用接地装置将电力系统中各种电气设备的某一点与大地直接构成回路。使电力系统在发生故障或遭受雷击时，形成对地电流和流泄雷电流,从而保证电力系统的安全运行和人身安全。接地可分为工作接地、保护接地和保护接零、重复接地及防雷接地。接地的分类工作接地（DE）是指电气设备（如变压器中性点）为保证其正常工作而进行的接地。保护接地（PE）将在故障情况下，可能呈现危险对地电压的设备金属外壳或构架等，与大地进行可靠的电气连接。保护接零（PEN）在电源中性点接地的系统中，将电气设备在正常情况下，不带电的金属外壳或构架等，用导线与保护零线紧密可靠的连接。§5-1低压配电系统的形式根据配电系统接地方式的不同，把低压配电系统分为：IT、TT和TN三种形式TN系统又分成TN-C、TN-S和TN-C-S三种低压配电系统代号的含义第一位字母表示系统与大地之间的关系I表示系统所有带电的零部件与大地绝缘，或通过一定的阻抗接地T表示系统有一点直接接地第二位字母表示设备外壳与大地之间的关系T表示设备外壳直接接地，与电源的接地点无关N表示设备外壳与电源的接地点有直接电连接（接零）其余字母C表示中性线（N）与保护线（PE）合用一根导体S表示中性线（N）与保护线（PE）分开独立使用（从第一点分开后不允许再次相接）TT系统（三相四线制）三相四线制中性线、负载直接接地系统每台设备均经过各自的PE线单独接地。特点：抗电磁干扰；若有设备因绝缘不良或损坏,但当接地电阻值较大时，使其外露可导电部分带电时，漏电电流一般很小不足以使线路过流保护装置动作，增加了触电危险。要求：必须装设灵敏的漏电保护装置。应用：农村用电、老式民居、电子设备。IT系统三相三线制、三相四线制中性线不直接接地，负载接地系统中性点不接地或经高阻抗接地，每台设备均经各自的PE线接地。要求：需装设单相接地保护。应用：对连续供电要求较高或对抗电磁干扰要求较高的易燃易暴场所。如矿井、冶炼金属等。TN系统TN-C系统（三相四线制）保护接零PEN线中可有电流通过，其断线，会造成人身触电危险，且会造成有的相电压升高而烧毁单相用电设备。PEN线须连接牢固。应用：该系统对于单相负荷及三相不平衡负荷的线路，PEN线总有电流流过，其产生的压降，将会呈现在电气设备的金属外壳上，对敏感性电子设备不利。此外，PEN线上微弱的电流在危险的环境中可能引起爆炸。所以有爆炸危险环境不能使用TN-C系统。TN系统TN-S系统（三相五线制）保护单独接地PE线与N线分开，PE线中没有电流通过，，所有设备之间不会产生电磁干扰；PE线断线不会使设备外露可导电部分带电，比较安全。应用：适用于内部设有变电所的建筑物。电子设备、实验场所、新建住房。TN系统TN-C-S系统(即TN-C与TN-S的组合)运行方式灵活，兼有TN-C系统和TN-S系统的优越性，经济实用。应用：现代企业、民用建筑。PE与N分开后不能再合并N线、PE线、PEN线功能N线（中性线）用来接额定电压为相电压的单相设备用来传导三相系统中不平衡电流的单相电流减小负荷性电位偏移PE线（保护线）是为保障人身安全，防止发生触电事故而设的接地线。PEN线（保护中性线）兼有N线、PE线功能习惯上称为“零线”，设备外壳接PEN或PE线的接地形式称为“接零”。N线（中性线）蓝色、PE线（保护线）黄绿色§5-2接地与接零工作原理意义：为保证电气设备和人身的安全，在整个电力系统中，包括发电、变电、输电、配电和用电的每个环节所使用的各种电器设备和电气装置都需要接地。如果没有接地，则对设备的安全运行和人身安全就存在威胁。一、保护接地的作用防止间接接触触电。防止本应不带电的金属外壳或框架，因漏电使人体接触时发生触电事故使电力系统或电气设备能稳定的工作。接地的分类保护接地工作接地重复接地过电压保护接地（防雷接地）静电接地隔离接地IT系统的保护接地电气设备外壳未装保护接地时:当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳,接地电流Ie将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R及分布电容C回到电源。当R值较低、C较大时，Ib将达到或超过危险值。R'C'IbIeIT系统的保护接地电气设备外壳采用保护接地时:Rb与Ro并联，且Rb》Ro通过人体的电流可减小到安全值以内，Ro越小越好IbIeI0R'C'R0利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。TT系统的保护接地电气设备外壳未装保护接地时当设备外壳绝缘破损时，就会使外壳带上危险电压。电压接近相电压。人接触外壳，相当于单相触电。TT系统的保护接地电气设备外壳采用保护接地时当设备外壳发生绝缘破损时，因为保护接地电阻与电源工作接地电阻串联，所以危险电压将被分压。人接触外壳，当两个接地电阻阻值相同时，人接触外壳，相当于承受1/2相电压另外当设备外壳发生绝缘破损时，因为保护接地电阻与电源工作接地电阻串联，且阻值很小，会产生较大的接地短路电流，将熔丝熔断或使断路器动作跳闸。保护接地工作原理采用保护接地后，人触及带电外壳时，由于人体电阻与接地装置电阻并联，人的电阻有1000～2000Ω，而保护接地电阻小于4Ω，因此大部分电流通过保护接地装置流走了，仅有一小部分电流通过人体，大大减轻了人身触电危险。保护接地存在的问题TT系统当设备外壳发生绝缘破损时，人接触外壳，将承受1/2相电压。若不能使熔丝及时熔断或断路器动作跳闸。还是会危及人身安全。TT系统具有局限性与不完善性保护接零适用于TN低压配电系统型式。二、保护接零定义：保护接零是将电气设备的金属外壳与供电变压器的零线（三相四线制供电系统中的零干线）直接相连接。保护接零工作原理IDABCN当设备正常工作时，外露部分不带电，人体触及外壳相当于触及零线，无危险。假如电气设备发生带电部分碰壳或漏电，就构成了单相短路，短路电流很大，使碰壳相电源自动切断（熔断器熔断丝熔断或自动空气开关跳闸），这时人碰到金属外壳就不会发生触电。PEN保护接零的优点克服了保护接地受制于接地电阻的局限性。当设备发生故障时会产生足够大的短路电流，动作迅速，可靠性高。采用保护接零的条件任何时刻都应保证工作零线与保护零线的畅通。保护零线与工作零线（单相设备除外）不得装设熔断器、断路器。中性点直接可靠接地，工作接地电阻不大于4Ω。工作零线、保护零线应可靠重复接地，重复接地电阻应不大于10Ω，重复接地的次数应不小于3次。在相线截面大于25mm2时，零线截面不得小于相线的1/2，并具有足够的机械强度与热稳定性。为使熔断器、断路器快速动作，要求短路电流大于4倍熔体额定电流，或1.5倍断路器瞬时动作电流。接零系统中，不允许同时采用接地保护重复接地断线UUE＝IE·RE＜UUVWPENREREIE′IEIEIE重复接地(b)危险！断线UUE＝UUVWPEN(a)断线UUE＝IE·RE＜UUVWPENREREIE′IEIEIE重复接地(b)危险！断线UUE＝UUVWPEN(a)重复接地及要求为确保保护接零的可靠，需要相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，称为重复接地。一旦中性线断线，设备外露部分就会带电，人体触及会有触电的可能。而在重复接地的系统中，即使出现中性线断线，但外露部分因重复接地而使其对地电压大大下降，对人体的危害也大大下降。不过应尽量避免中性线或接地线出现断线的现象。重复接地不少于3处，接地电阻小于10Ω。三相五线制因为三相四线保护接零系统中的零线，不可避免的有电流流过。它又要兼作保护线，故负担极重。一旦工作接地电阻变大，会造成所有采取保护接零设备，外壳带上危险电压。零线断线更是危险。为此应该采用三相五线制采用重复接地进一步提高可靠性不准保护接地和保护接零同时使用保护接地和保护接零同时使用时当A相绝缘损坏碰壳时，接地电流此电流不足以使大容量的保护装置动作，而使所有接零设备外壳长期带电，其对地电压为110V。A5.2744220eIooPeRRUI§5-3接地接零保护装置安装规范接地体接地线接零线等电位接线一、接地体接地装置由接地体和接地线组成埋入地下直接与大地接触的金属导体，称为接地体接地体分自然接地体与人工接地体自然接地体指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件。金属井管、钢筋混凝土建筑物内的钢筋、金属管道和设备行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋地敷设的不少于两根的电缆金属外皮等。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接。人工接地体是指人为埋入地中的金属构件，按打入的方式不同可分为垂直接地体和水平接地体。人工接地体垂直敷设镀锌钢管直径40-50mm，壁厚至少3.5mm镀锌角铁40mm×40mm×4mm50mm×50mm×5mm镀锌圆钢直径25-30mm长度一般2.5-3m垂直打入0.8m深的沟内垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍接地体具体根数由接地电阻值决定人工接地体水平敷设接地体应平直，无明显弯曲。地沟底面应平整，不应有石块或其它影响接地体与土壤紧密接触的杂物。倾斜地形沿地形等高线敷设。镀锌扁铁40mm×4mm50mm×5mm镀锌圆钢16-20mm互相间距不小于5m接地线与接地体的连接要求1接地装置（含接地体和接地线）应有足够的机械强度和一定的抗腐蚀能力。携带式用电设备：应使用0.75-1.5mm2的多股软铜线。当采用多股软铜线作为专用芯线接地时，截面积不应小于1.5mm2。接地装置的连接要牢固可靠。地下接地装置的连接应采用焊接。当采用搭接焊时，搭接长度应为扁钢宽度的两倍（且至少三个棱边焊接）或圆钢直径的6倍。接地线与接地体的连接要求2若不能采用焊接时，可采用螺栓和卡箍连接，但必须保证有良好的接触，在有振动的地方，应采取防松动的措施接至电力设备上的接地线应采用螺栓连接，并加装弹簧垫片，以防螺帽松动。电力设备的每个接地部分，应用单独的接地线与接地体或接地干线连接。禁止串接二、电气设备的接地范围电动机、电焊变压器、变压器、电加热设备和电力电容器等的金属底座及外壳；电器设备的传动装置；电流互感器的二次线圈；配电、控制、保护用的柜、屏、台、箱、盘等的金属框架、开启门和基础型钢；钢质电缆终端箱和钢质计费电能表箱的箱体；电缆的金属铠装层、电缆接线盒及终端盒的外壳、穿线的钢导管、母线槽外壳、金属线槽和电缆桥架及金属支架等；日用电器的金属外壳；电梯桥厢、起重机轨道；靠近带电部分的金属围栏和金属门。三、单相三眼插座的接法等电位连接等电位连接等电位就是，在一个带电线路中如果选定两个测试点，测得它们之间没有电压即没有电位差，则我们就认定这两个测试点是等电位的，它们之间也是没有阻值的。用导线将电位相同的地方连接起来称为等电位连接。建筑中的等电位联结是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地体同导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。总等电位联结（MEB）总等电位联结作用于全建筑物。它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。它应通过进线配电箱近旁的接地母排（总等电位联结端子板）将下列可导电部分互相连通：1.进线配电箱的PE（PEN）母排；2.公用设施的金属管道，如上、下水、热力、燃气等管道；3.建筑物金属结构；4.如果设置有人工接地，也包括其接地极引线。总等电位联结的优点住宅楼做总等电位联结后，可防止TN系统电源线路中的PE和PEN线传导引入故障电压导致电击事故，同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率，避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故；同时也是防雷安全所必需。采用等电位联结比接地效果更好。因此，在建筑物的每一电源进线处，一般