淺談保護接地和保護接零

摘 要：電氣設(shè)備在運行中因絕緣損壞而發(fā)生漏電甚至擊穿的情況是難以完全消除的，減少這類事故的有效措施主要有保護接地和保護接零。

關(guān)鍵詞：漏電 接地 觸電 接零

電氣設(shè)備的絕緣防護可以防止因設(shè)備漏電造成的觸電事故。但是，設(shè)備在運行中因絕緣損壞而發(fā)生漏電甚至擊穿的情況是難以完全消除的。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電或擊穿（俗稱“碰殼”）時，平時不帶電的金屬外殼及與之相連的金屬結(jié)構(gòu)便帶有電壓，人體觸及時就有觸電危險。減少這類事故的有效措施主要有保護接地和保護接零。

一、保護接地

保護接地是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一部位經(jīng)接地線和接地體與大地作良好的電氣連接。如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地、互感器二次線圈接地等。

1.保護接地的原理

在電源中性點不接地或不直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時，接地短路電流經(jīng)接地體和人體同時流通。由于人體的電阻（1700Ω）要比接地電阻（4Ω）大數(shù)百倍，流經(jīng)人體的電流也比流經(jīng)接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極小（小于4Ω）時，流過人體的電流幾乎等于零。另外，由于接地電阻很小，故外殼對大地的電壓也很低，人站在大地上去觸碰外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。這就是保護接地的原理。

在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電時，接地短路電流經(jīng)接地體和人體回到電源，此時的等效電阻值等于人體電阻和接地電阻并聯(lián)再和電源的接地電阻串聯(lián)值。經(jīng)計算，此時接地短路電流約為27.5A，流過人體的電流值為65mA，設(shè)備外殼對地電壓110V。但是，在大多數(shù)情況下，27.5A的短路電流時不足以讓過流保護裝置（熔斷器、斷路器）動作的，這樣就使設(shè)備外殼長期存在110V的對地電壓，對人體是非常危險的。

若降低保護接地電阻，設(shè)備的對地電壓也會相應(yīng)下降，同時還能增大短路電流，促使過流保護裝置動作，但這勢必會增加接地裝置的費用和工程難度。

所以，在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，如果采用保護接地的措施，我們就需要一種在檢測到有漏電電流時，能夠快速切斷電源的高靈敏度元件，即漏電保護器，從而有效保護人身安全。

2.保護接地的要點

保護接地適用于電源中性點不接地或不直接接地的電網(wǎng)中。它的工作原理就是并聯(lián)電路中的小電阻（保護接地電阻）對大電阻（人體電阻）的強分流作用。因此，接地電阻的數(shù)值對保護接地的效果至關(guān)重要。

二、保護接零

保護接零是指把電氣設(shè)備的外漏可導(dǎo)電的金屬外殼部分與零線N連接起來。如遍布城鄉(xiāng)的低壓配電網(wǎng)多采用中性點直接接地的380/220V三相四線制系統(tǒng)，這種電網(wǎng)目前廣泛采用保護接零作為防止間接觸電的保護技術(shù)措施。

1.保護接零的作用及局限性

采用保護接零的三相異步電動機正常工作時，零線不帶電壓，由于電動機外殼是與電源零線連接的，人體觸摸設(shè)備外殼等于觸摸零線，并無觸電危險。

當(dāng)電動機發(fā)生“碰殼”故障時，其金屬外殼將相線和零線直接接通，單相接地故障遂成為單相短路，因為零線阻抗很小（如截面為6mm2的絕緣鋁導(dǎo)線，每百米阻抗不大于0.6Ω），短路電流可以達到電動機額定電流的幾倍甚至幾十倍。在大多數(shù)情況下，短路電流的數(shù)值足以使安裝在線路上的熔斷器或其他過流保護裝置動作，從而切斷電源。需要提醒的是，從設(shè)備“碰殼”短路的發(fā)生，到過流保護裝置動作切斷電源的時間間隔內(nèi)，觸及設(shè)備外殼的人體是要承受電壓的，此電壓近似等于短路電流在零線上的壓降，當(dāng)忽略線路感抗，并考慮人體電阻遠大于接地電阻時，經(jīng)過計算，人體電壓為147V。顯然，147V電壓對人體仍有危險。

所以，保護接零的有效性在于線路的短路保護裝置能否在“碰殼”短路故障發(fā)生后靈敏地動作從而迅速切斷電源。

2.采用保護接零的注意事項

（1）在由同一臺變壓器供電的系統(tǒng)中，不宜將一部分設(shè)備保護接地，而另一部分設(shè)備保護接零。即在同一系統(tǒng)中，不宜保護接地和保護接零混用。

（2）保護接零的系統(tǒng)，其工作接地裝置必須可靠，接地電阻值必須符合要求。

首先一旦電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，保護裝置不會動作，零線及所有保護接零設(shè)備外殼都將帶上危險電壓。

其次電網(wǎng)非故障相的對地電壓將升高，最大可升至線電壓值，這將使得觸電危險大大增加。

另外將使高壓竄入低壓時失去保護。

（3）保護接零必須有靈敏可靠的保護裝置配合。

由于保護接零的工作原理是借助保護線PE將“碰殼”的故障電流擴大為短路電流，從而使線路的短路保護裝置迅速動作而切斷電源。因此，接零保護的有效性在于能否迅速使熔斷器熔斷或使自動開關(guān)跳閘，從而使觸電者盡快脫離電源。

（作者單位：河南省南陽市高級技工學(xué)校）