地线与零线详细说明

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1、地线与零线详细说明接地和接零的基本目的有两条，一是按电路的工作要求需要接地；二是为了保障人身和设备 安全的需要接地或接零。按其作用可分为四种。A.工作接地；b.保护接地；c.保护接零；d.重复接地。 那么什么是工作接地呢？ 在采用 380/220V 的低压电力系中，一般都从电力变压器引出四根线，即三根相线和一根中性 线，这四根兼做动力和照明用。动力用三根相线，照明用一根相线和中性线。在这样的低压系统中，考虑 当正常或故障的情况下，都能使电气设备可靠运行，并有利人身和设备的安全，一般把系统的中性点直接 接地，如图-1 中的 R。即为工作接地。由变压器三线圈接出的也叫中性线即零线，该点就叫中性点。

2、 工作接地的作用有两点，一是减轻一相接地的危险性；稳定系统的 电位，限制电压不超过某一范围，减轻高压窜入低压的危险。 工作接地是如何减轻一相接地的危险性的呢？ 如图-2 所示，如果电网的中性点不接地，当有一相碰地时，接地电流不大，设备仍可运行，故障可能长时间存在，但这时电流通过设备和人体回到零线而构成回路，这是很危险的。应当看到，发生上述故 障时，不只是某一接零设备处在危险状态，而是由该变压器供电的所。有接零设备都处在危险状态中，同时，没有碰地的两相对地电压显著 升高，大大增加触电的危险。 如果是如图-3 那样，变压器的中性电直接接地，即变压器有工作接地，上述危险就可减轻或基本消除，时，接地电

3、流 ID 主要通过碰地处接地电 阻 Rd 和工作接地电阻 Rd 构成回路，接零设备对地电压为：Uo=IdR=U/Rd+Ro*R。(式-1）由此可见，减少 R。可限制 U。在某一安全范围以内。 那么，工作接地是如何稳定系统电位的呢？ 如图-4 所示，高压为 10 千伏电网，低压为 380/220 伏电网，当绝缘损坏时，高压电意外窜入低压边时，整个低压系统对地电压都将升高，如果低压系统不接地，其对地电压可升高到数千伏，这对大量接触低压设备的工作人员是非常危险的。如果象图-4 示那样，低压边中性点直接接地，则低压边对地电压将受到工作接地电阻的限制，不会太高。这时，高压接地电流 Icd 通过低压工作接

4、地和高压线路对地分布电容构成回路。低压零线对地电压 Uo=Idro（式-2）一般情况下，要求在发生高压窜入低压时 U。不得超过 120 伏，这就要求工作接地电阻：ro120/Icd(式-3)，对于中、小容量的 10 千伏电网，高压接地电流一般不超过 30 安，r。4 欧姆是能满足上述要求的。说完了工作接地，说说保护接地，什么是保护接地呢？保护接地就是电气设备在正常运行的情况下，将不带电的金属外壳或构架用足够粗的金属线与接地体可靠地连接起来，以达到在相线碰壳时保护人身安全，这种接地方式就叫保护接地，对于保护接地电阻值的要求是：R。4 欧姆。该接地方式适用于三相电源中性点不接地的供电系统和单相安全

5、电压的悬浮 供电系统的一种安全保护方式。这种系统必须有独立的变压器供电，具体的应用场合，矿山地下作业，有爆 炸危险的化工单位，以及其他高度危险环境的供电场所。图-5 即为保护接地的示意图。 保护接地的工作原理是什么？ 如图-6 所示，在不接地的低压系统种，当 一相碰壳时，接地电阻 Id通过人体和电网对地绝 缘阻抗形成回路。如各相对地绝缘阻抗相等，运 用电工学的方法，可求得漏电设备的对地电压： Ud=3URr/3Rr+Z(式-4）。式中：U电网电压 地 Rr人体电阻；Z电网每相对地绝缘阻抗。电网对地绝缘阻抗 Z 由电网对地分布电容和对地 绝缘电阻组成，并可看作式二者的并联。一般情况下，绝缘 电阻

6、大于分布电容的容抗，如果把绝缘电阻看作式无限大， 则对地电压： (式-5）式中：C每相对地分布电容；Xc=1/wc;=2?电源角频率。当电网对地绝缘正常时漏电的设备对地电压很低，但当电网绝缘性能显著下降，或电网分布很广时，对地电压可能就会上升到危险的程度。这就由必要采取图-7 所示的保护接地措施。 有了保护接地以后，漏电设备对地电压主要决定于保护接地电阻 Rb 的大小。由于 Rb 和 Rr 并联，且 RbRr，可以近似的认为对地电压：Ud=3URb/3Rb+Z(式-6）。又因 RbZ，所以设备对地电压大大降低。只要适当控制 Rb 的大小，即可限制漏电设备对地电压在安全范围内。例如，对于长度 1

7、KM 的 380V 电缆电网，如人体电阻为 1500 欧姆，当发生漏电且人体触及设备时，人体承受的电压约为 127V，通过人体的电流约为 84.5MA，这对人体时很危险的。这种情况下，如果加上保护接地，且接地电阻 Rb=4 欧姆，则人体承受的电压降低为 0.415V，通过人体的电流降低为 0.277MA，对人体就没有危险了。在不接地的电网中，单相接地电流的大小主要取决于电网的特征，如电压的高低、范围的大小、敷设的方式等。一般情况下，由线路对地分布电容决定的电抗都比较大，而绝缘电阻还要大得多，数以兆欧计，计算时可看作时无限大。因此，单相接地电流一般都很小，这就有可能采用保护接地把漏电设备对地电压

8、限制在安全电压以下。但重要的一条是在有接地的电网中，这以规律是不一定成立的。 那么，保护接地的应用范围有哪些呢？保护接地的适用于不接地的电网。在这种电网中，无论环境如何，凡由于绝缘破坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外，都应采取保护接地措施，主要包括： （1）.电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳、底座及与其相连的传动装置； （2）.户内外配电装置的金属构架或钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属遮拦或围栏； （3）.配电屏、控制台、保护屏及配电柜（箱）的金属框架或外壳； （4）电缆接头盒的金属外壳、电缆的金属外皮和配线的钢管；此外，某些架空电力线路的金属

9、杆塔和钢筋混凝土杆塔、互感器的二次线圈等，也应予以接地。 另以种接地方式-保护接零什么是保护接零呢？ 保护接零就是电气设备在正常运行的情况下，将不带电的金属外壳或构架与电网的零线紧密地连接起来，这种接线方式就叫保护接零。如图8 所示。 从图-8 中可知，万一某一相线碰壳时，短路电流要比 Id 保护接地时大得多，使相线的熔丝熔断，以达到保护人身的安全。在中性点接地的系统系统中宜采用该接地方式。保护接零的工作原理是怎样的呢？ 图-9 为保护接零的原理图，从图中可以看出，当有某一相带电的相线碰连上外壳时，通过设备外壳形成该相线对零线的单相短路（即碰壳短路），短路电流 Id 总是比较大，这样促使安装在

10、相线线路上的保护装置，如熔断器 Rd 迅速动作，从而把故障部分与电源分断开来，消除隐患保障了人身的安全。 我们再进一步地来分析不采用该接地方式会出现怎样情况。 在三相四线制变压器中性点直接接地的电网中，如果用电设备不采取任何的安全措施，则设备漏电时，触及工作接地地设备的人体将承受近 220V 的相电压，这样的情况显然是非常危险的。 如图-10 所示，当有一相带电部分碰连设备外壳时，事故电流经过人体和变压器的工作接地构成回路，其大小为：IR=U/Rr+Ro（式-7）式中的 U 为 220V 相电压； Rr 为人体电阻；R。为工作接地电阻。这样一来，工作接地电阻 R。通常在 4 欧姆以下，比人体电

11、阻 Rr 要小得多，可以 忽略不计。而人体的电阻如果按 1000 欧姆考虑的话，则通 过人体的电流就为 IR=220/1000=0.22 安=220 毫安。已知 20-25 毫安以上的工频电流对人体就有危险了，而 100 毫安的电流就足以使人致命，这里的220 毫安的电流给人带来的危险就更可想而知了，所以，在变压器的中性点直接接地的系统中，没有安全装置是绝对不允许的。在变压器中性点直接接地的系统中，如果不采用保护接零而采用保护接地，情况又会怎样呢？我们也可以来分析一下，在变压器中性点直接接地的系统中，不采用保护接零而采用保护接地所出现的情况是什么。 如图-11 中电动机设有保护接地装置，接地

12、电阻为 Rd，当一相带电部分碰连外壳时，人体 处在和保护接地装置并联的位置，其简化电路 图如图-10 所示。这时，事故电流大部分经过保护接地电阻 Rd 和工作接地电阻 R。形成回路，只有很少一部分通过人体。通过人体的电流决定于人体电阻和人体的接触电压。 图-12 采用保护接地的简化电路图 按照图-12 的情况，人体接触电压即电动机的外壳对地电压亦即降在接地电阻 Rd 上的电压，为了要知道人 体承受的电压，壳先求出事故电流。因为 Rr 比 Rd 要大得多，所以能近似地认为事故电流为：ID=U/Ro+Rd(式-8），根据规定，R。和 Rd都不得超过 4 欧姆。如果都按 4 欧姆考虑，可以得到：ID

13、=220/4+4=27.5（A）从这里可以近似求出人体承受得电压：UR=IDRd=27.5 *4=110(V)，如果人体电阻按 1000 欧姆考虑，则通过人体得电流为：IR=UR/Rr=110/1000=0.11（A）=110(MA) 这个数值对人来说还是非常危险的，另一方面，这 27.5 安的事故电流不足以引起中等容量以上的线路的保护装置动作，设备上的危险电压就会长期存在，一般采用自动开关作保护装置的线路，要求事故电流大于其整定电流的 1.25 倍；采用熔断器作保护装置的线路，要求事故电流大于其额定电流的 4 倍。只有这样，才能保证在发生事故时，保护装置迅速切断电源。因此。从安全角度考虑，对

14、于上述 27.5 安的电流，只能使用整定电流为27.5/1.25=22 安以下的自动开关或 27.5/4=6.9 安以下的熔断器。这在实际当中显然是不能让人满意的。那么，能不能用降低接地电阻 R。和 Rd 的办法来增加事故电流，以使保护装置迅速动作呢？理论上是可以的，但在实际上却是困难重重的。例如，对于 100A 的熔断器，事故电流应大于 400A，要求接地电阻为：Ro+RdU/ID=220/400=0.55 欧姆，要求达到这样小的接地电阻，不但不经济在土壤电阻较高的地方，简直就是不可能的事。因此，这个办法也是难以行通的。类似地，采用降低保护接地电阻 YD 以降低事故设备对地电压的办法也是难以

15、行通的。假如限制事故设备对地电压 UD=36V，则降在工作接地电阻上的电压 U。=U-UD=220-36=184V，若工作接地电阻 R。仍按 4 欧姆考虑，可求得：RD=UD/U。*R。=36/184*4=0.78 欧姆。显然，这样的做法也是不合适的。由以上的分析可知： 在变压器中性点直接接地的三相四线系统中，电器设备不接地是很危险的。 在这样接地的配电系统中，单纯采用保护接地也不能保证安全的。所以，在这种系统中必须采用保护接零作为安全措施。保护接零的适用范围。该接地方式的应用范围可以说是十分的广泛。在 220/380V 三相四线制、且中性点直接接地的电网中，不论环境如何，凡由绝缘损坏而可能呈

16、现对地电压的金属外壳部分均应采用接零保护。例如，电动机的外壳、与电动机相连的金属构架和机器、车间的配电箱、配电室的开关柜、穿有电线的金属管、电缆的金属外皮等等，都必须要有可靠的接零保护。保护接地和保护接零有哪些相同与不同呢？它们都是维护人身安全的两种技术措施，虽也有相似的地方，但二者在本质上是不同的； 不同之处： 保护原理不同。低压系统保护接地的基本原理是限制漏电设备对地电压，使其不超过某一安全范围，高压系统的保护接地，除限制对地电压外，在某些情况下，还有促成系统中保护装置动作的作用。 保护接零的主要作用是借接零线线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置迅速动作； 其次，保护接零系统中的保护零线和重复接地也有一定的降压作用。 适用的范围不同。保护接地适用于一般的低压中性点不接地的电网及采用了其它安全措施的低压接地电 网，保护接地也能用于高压不接地的电网之中。 保护接零适用于中性点直