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保护接地和保护接零的原理以及运用范围

时间:2021-09-21 20:50 来源:未知

一、保护接地的原理
1、保护接地就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的金属部分用导线与接地体可靠连接起来的一种保护方式。
2、保护接地是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。
3、保护接地的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电流,使其不超过某一安全范围,一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源。
4、保护接地通常用于对地绝缘的配电系统,即中性点不接地系统。
 


1)如上图所示,电气设备若没有采取保护接地,当一相绝缘损坏漏电使金属外壳带电时,操作人员误触及漏电设备,故障电流将通过人体和线路对地绝缘阻抗构成回路。绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合,其接地电流的大小与线路绝缘的好坏、分布电容的大小及电网对地电压的高低成正比。线路的绝缘越坏,对地分布电容越大、电压越高、触电的危险性越大。

2)如上图所示,漏电设备采取保护接地措施以后,故障电流将会通过接地体流散,流过人体的电流仅是全部接地电流中的一部分,通过人体电流

Ib=IeRo/(Ro+Rb),Rb与Ro并联

接地电阻 Ro越小,流过人体的电流Ib就越小。人体电阻(一般约为1000Ω)比接地电阻(一般小于4Ω)大的多,根据并联分流公式可知,绝大部分电流通过接地体形成回路,流过人体的电流很小,从而保证了人身安全。为了限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围,要求保护接地阻值不大于4Ω。

5、保护接地也有用在中性点接地系统如TT系统的,但有局限性。


1)上图中U为电网电压,Rde和Rpe分别为中性点接地电阻和保护接地电阻,当某相碰壳时,如忽略相线阻抗及电源内阻的影响,则接地电流

Ie=U/(Rde+Rpe),若U=220V,Rde=4Ω,Rpe=4Ω则Ie=27.5A。在接地短路电流Ie作用下,线路保护装置动作切断电源,保证了人身安全。

2)若保护装置未动作,则故障设备外壳对地电压U=IeRpe=27.5×4=110V,若保护接地电阻大于中性点接地电阻,设备外壳的对地电压将会超过110V,危险性更大。为了安全可靠,保护接地电阻越小越好。由于保护接地受到接地电阻的制约,中性点接地系统的保护接地有很大的局限性。

二、保护接零的原理

1、保护接零就是将设备在正常情况下不带电的金属部分,用导线与系统的零线可靠连接起来的保护方式。

2、保护接零是将电气设备外露的不带电金属外壳、构架等部分与配电网的保护导体包括PE线和PEN线紧密连接起来,在设备“碰壳”时短路电流启动保护装置切断电源,以保证人身安全。

3、保护接零的基本原理是借助接零线使设备漏电形成单相短路,由短路电流促使线路上的过电流保护装置迅速动作,以切断故障设备的电源。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。

4、保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。
 


如上图所示,电气设备正常工作时零线不带电压,由于设备外壳是与电源零线相连的,人体触摸设备外壳等于触摸零线,并无触电危险。当电气设备发生“碰壳”故障时,其金属外壳将相线与零线直接接通,单相接地故障遂成为单相短路。由于相线和零线有足够的截面,阻抗很小,产生很大的短路电流使保护设备熔断器或自动开关迅速动作,切断故障设备的电源,从而确保安全。
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