电工上岗证5：保护接地与保护接零.

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1、保护接地与保护接零 季大鹏 * 接地的基本概念 n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。 n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。 n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 n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。 n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。 n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

2、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 n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 nTN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 n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 n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） n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

3、）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） n三相四线制中性线、负载直接接 地系统 n每台设备均经过各自的PE线单独 接地。 n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。 n要求：必须装设灵敏的漏电保护 装置。 n应用：农村用电、老式民居、电 子设备。 IT系统 n三相三线制、三相四线制 中性线不直接接地，负载 接地系统 n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。 n要求：需装设单相接地保 护。 n应用：对连续供电要求较

4、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 nTN-C系统（三相四线制） n保护接零 nPEN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 。 n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 nTN-S系统（三相五线制 ） n保护单独接地 nPE线与N线分开，PE线中 没有电流通过

5、，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。 n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 nTN-C-S系统(即TN-C与TN- S的组合) n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。 n应用：现代企业、民用建 筑。 nPE与N分开后不能再合并 N线、PE线、PEN线功能 nN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 nPE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。 nPEN线（保护中性线）

6、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 n 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 n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 n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

7、电接地 隔离接地 IT系统的保护接地 n电气设备外壳未装保护接地时: n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 Ib Ie IT系统的保护接地 n电气设备外壳采用保护接地时: n n RbRb与与RoRo并联，且并联，且 RbRbRoRo n n 通过人体的电流可减小到安全值以内，通过人体的电流可减小到安全值以内，RoRo越小越越小越 好好 Ib Ie I0 R C R0 利用接地装置的分流作用 来减少通过人体的电流。 TT

8、系统的保护接地 n电气设备外壳未 装保护接地时 n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。 n人接触外壳，相 当于单相触电。 TT系统的保护接地 n电气设备外壳采用保护接地 时 n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。 n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 n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 n采用保护接地后，人触及带电外 壳时，由于人

9、体电阻与接地装置 电阻并联，人的电阻有1000 2000，而保护护接地电电阻小于 4，因此大部分电电流通过过保护护 接地装置流走了，仅仅有一小部分 电电流通过过人体，大大减轻轻了人身 触电电危险险。 保护接地存在的问题 nTT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。 nTT系统具有局限性与不完善性 n保护接零适用于TN低压配电系统型式。 二、保护接零 n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 n当设备正常工作时 ，外露部分不

10、带电 ，人体触及外壳相 当于触及零线，无 危险。 n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 n克服了保护接地受制于接地电阻的 局限性。 n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 n任何时刻都应保证工作零线与保护零线的畅通 。 n保护护零线线与工作零线线（单单相设备设备 除外）不得 装设设熔断器、断路器。 n中性点直接可靠接地，工作接地电阻不大于4 。 n工作零线线、保护护零线应线应 可

11、靠重复接地，重复接 地电电阻应应不大于10，重复接地的次数应应不小 于3次。 n在相线线截面大于25mm2时时，零线线截面不得小于 相线线的1/2，并具有足够够的机械强度与热稳热稳 定 性。 n为为使熔断器、断路器快速动动作，要求短路电电流 大于4倍熔体额额定电电流，或1.5倍断路器瞬时动时动 作电电流。 n接零系统统中，不允许许同时时采用接地保护护 重复接地 重复接地及要求 n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。 n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

12、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。 n重复接地不少于3处，接地 电阻小于10。 三相五线制 n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。 n为此应该采用三相五线制 n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保护接地和保护接零同时 使用时使用时 n n 当当A A相绝缘损坏碰壳时相绝缘损坏碰壳时 ，接地电流，接地电流 n n 此电流不足以使大

13、容量此电流不足以使大容量 的保护装置动作，而使的保护装置动作，而使 所有接零设备外壳长期所有接零设备外壳长期 带电，其对地电压为带电，其对地电压为 110V110V。 5-3接地接零保护装置安装规范 n接地体 n接地线 n接零线 n等电位接线 一、接地体 n接地装置由接地体和接地线组成 n埋入地下直接与大地接触的金属导 体，称为接地体 n接地体分自然接地体与人工接地体 自然接地体 n指兼作接地体用的直接 与大地接触的各种金属 构件。 n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。 n利用自然接地体时

14、，一 定要保证良好的电气连 接。 人工接地体 n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 n镀锌钢管 直径40-50mm，壁厚至少3.5mm n镀锌角铁 40mm40mm4mm 50mm50mm5mm n镀锌圆钢 直径25-30mm n长度一般2.5-3m n垂直打入0.8m深的沟内 n垂直接地体的间距不宜小于其 长度的2倍 n接地体具体根数由接地电阻值 决定 人工接地体水平敷设 n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。 n镀锌扁铁 40mm

15、4mm 50mm5mm n镀锌圆钢 16-20mm n互相间距不小于5m 接地线与接地体的连接要求1 n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。 n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。 n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 n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

16、 n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。 n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 n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； n电器设备的传动装置； n电流互感器的二次线圈； n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； n钢质电缆终端箱和钢质计费电能表箱的箱体； n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； n日用电器的金属外壳； n电梯桥厢、起重机轨道； n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 n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 。 n用导线将电位相同的地方连接起 来称为等电位连接。 n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