淺談正確選用保護接地和保護接零

摘要:文章結合電器安裝工程和施工安全用電管理實踐經驗，對如何選用保護接地和保護接零進行分析，以達到安全用電的目的。

關鍵詞:正確選用;保護接地;保護接零

中圖分類號:TM774文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0144-02

在低壓380 V/220 V供電網絡中，大家都知道，接地與接零的作用是為了保護用電設備安裝，避免人體發生觸電危險的技術措施。故又稱為保護接地和保護接零。兩種方式，只有使用在各自的系統中，才會發揮其保護作用。由于接零是接地的一種方式，故在建筑施工和電氣設備安裝中，容易被忽視和混淆，造成不應有的事故和傷亡。因此，筆者認為，在建筑施工和安裝各種電氣設備時，應引起大家的重視。

1電流對人體的影響

近幾年來，國內外電氣專家在電流通過人體的影響方面作了不少的研究。經過大量的試驗和分析，一致認為，高電壓只能使觸電者的觸電部位產生嚴重皮膚組織破壞，而不致命;觸電致死的主要原因是，由于觸電電流通過人體時，引起心室顫動，造成心臟失去供血機能而停止跳動。從避免引起心室顫動出發，目前各國都采用了德意志聯邦共和國坎愛本提出的50 mA/s，再乘以0.6的安全系數即30 mA/s，作為實用的安全電流臨界值。

根據上述的安全電流范圍和人體電阻曲線可計算出安全電壓范圍。從觸電保護的觀點出發，采用人體電阻的下限值，對應于30 mA的安全電壓就是50 V。我國規定在沒有高度危險情況下的安全電壓為65 V，有高度危險的環境下為36 V。同時，國際電工委員會(IEC)組織，根據大量研究和試驗結果，提出了安全電壓和允許通電的時間關系，見表1:

上述的研究結論，為避免因觸電引起傷亡事故和采取各種保護措施，提供了理論基礎。保護接地和保護接零，就

是從不同的角度限制流過人體的電流，避免發生觸電危險的安全措施。

2保護接地的原理及適用范圍

保護接地就是將電氣設備在正常情況下將不帶電的金屬外殼與大地作為可靠連接(如圖1所示)由接地體和引下線兩部分組成。根據IEC的分類，圖1屬于JT系統，即中慪點非直接接地系統。

當某一帶電相線與外殼相碰時，接地電流將通過接觸外殼的人體和電網與大地之間的電容構成回路，如圖2，使人體產生觸電。為了消除這種危險，根據并聯電路的分流原理，把電氣設備正常情況下不帶電的金屬外殼與地面作可靠連接，使通過人體的電流只占全部接地電流Id的一小部分，而達到避免人體觸電的危險。，保護接地電阻及Id、Rd——沿接地體流過的電流及其電阻

Ib、Rb——沿人體流過的電流及其電阻

從上式可知，只要Rd<< Rb;(Rb一般取1 500 Ω)就能使渡過人體的電流Id達到安全值30 mA以下。在中性點非直接接地系統中，由于存在線路對地電容，流經接地裝置的電流Id，僅為接地電容電流。因而通常在1 000 V以下中性點非直接接地系統中，不會產生較大的接地短路電流(在實際設計中采用10 A作為計算值)故把接地電阻規定為4，是容易做到的。同時，也能滿足IEC對IT系統提出的:對于這類低壓電力網中的電力設備的金屬外殼必須個別地或成組地或共同地接地，并滿足:RdId≤UL，UL—安全電壓的臨界值，對于交流為50 V(有效值)，即:40×10=40 V<50 V的要求。通過上述分析可知，保護接地只適用于中性點非直接接地系統中;而且用電設備的安置位置必須是固定的。

3保護接零的原理及適用范圍

在建筑施工和電氣設備安裝中，絕大多數供電是采用變壓器二次側中性點直接接地的低壓三相四線制。中性點則稱零點，中性線則稱為零線。電氣設備在正常情況下，不帶電的金屬部分與零線作緊密聯接，就稱為保護接零。如圖3所示，由IEC的分類可知，該系統稱為TN-C系統。

在該系統中，不論其接線形式怎樣，如果某一相帶電部分與外殼相碰，則相線通過設備外殼與零線形成短路。由于零線阻抗小，能產生超出正常工作電流許多倍的短路電流，使設備或線路上的保護裝置迅速動作，在很短的時間內，切除故障部分電源，保障設備和人身安全。

那么，在該系統中，采用保護接地是否同樣能防止人體遭受觸電呢?筆者認為不能，我們知道變壓器二次側中性點接地電阻Ro，國家標準規定是4 Ω以下。假設Ro≤Rd或Ro略大于Rd時，在設備外殼上的事故電壓Ud=IdRd。由于建筑施工具有高空作業和潮濕環境下作業的特點，因此，事故電壓Ud必須控制在36 V以下。根據串聯電路的分壓原理，如圖4所示。

設Ro=4 Ω，則Rd=0.78 Ω

要使接地電阻Rd做到這樣小是非常困難的，不經濟的。特別是在土壤電阻系數高的地方，是無法達到的。而且，這時其它兩相的對地電壓為:

定的安全電壓。若忽略線路阻抗，則接地電流為:

這一電流值對于RCIA-10 A熔絲也要10 s才能熔斷，超過5 s的規定，顯然是不能保護人身安全的，對于額定電流值較大的熔絲就更不可能了。由此可見，在三相四線制中性點接地系統，必須采用保護接零。

4使用保護接零時應注意的問題

在中性點直接接地系統中，不能一些設備采用保護接零，另一些設備采用保護接地。這可從圖5看出，當乙設備發生帶電相線碰殼時，接地電流Id將通過Rd和Ro形成回路。由前面可知，Id不會太大，線路保護裝置可能不會動作，而使故障電壓長期存在。這時，除了接觸該設備的有觸電的危險外，還會由于零線對地電壓升高，使保護接零的設備帶電，發生觸電的危險。因此，不允許在同一臺變壓器，同一發電機或同一段母線供電的線路上，同時使用保護接地和保護接零兩種方式。

如果把乙設備的外殼再同電網的零線聯接起來，就能滿足安全要求了。這時，乙設備的接地裝置便成了系統的重復接地，這對安全只有益無害的。同時，重復接地還能使設備碰殼時，短路電流增大，加速線路保護裝置動作和降低零線中的電壓損失，更主要的是重復接地在當零線斷裂時，能減輕觸電的危險。由于建筑施工現場人員多，比較混亂。加強零線保護，防止零線斷裂將顯得更為重要。首先應根據施工用電負荷，正確合理地選擇零線截面，架空零線和進戶引入線的截面應按IEC規定來選擇，銅芯不小于10 mm2，鋁線不小于16 mm2，并利用施工現場基礎內的鋼筋或埋設在地下的金屬管道，認真作好零線重復接地，接地電阻應控制在10 Ω以內，以保證故障情況下零線電位盡可能接近零電位。同時還應加強用電安全管理，杜絕人為的相(線)零(線)錯調事故發生。由于建筑施工現場使用的移動型，可搬型設備較多，如水磨石機、振動棒等，固定接地很困難。因此，筆者認為，只要我們在施工安裝中，認真作好了以上工作，同時采用保護接零和漏電器是一種比較切實可行的安全用電措施。

參考文獻:

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