（已结束）2010-12-05-工控擂台-保护接地和保护接零并存的后果？ 点击：1898 | 回复：23
如果采用保护接零，当系统发生一相碰地时，系统可照常运行，这时大地与碰地的端等电位，会使所有接在零线上的电气设备外壳呈现对地电压，相当于相电压，非常危险，也就是说此时大地为一相线，零线对地的电压不再是0V,而是220V
2、中性点接地的供电系统中不宜采用保护接地而采用保护接零。
因为如果采用保护接地，则万一某相碰壳，电流为220/（4＋4）=27.5A（4分别为系统接地装置和保护接地的接地电阻），这样大的故障电流可使额定电流在10A以下的熔体迅速熔断，从而使故障点脱离电源，但许多电气设备的熔体额定电流比较大，故障电流不足以把熔体熔断。这样电气设备的外壳就长期有电流流过，外壳对地电压为27.5×4=110V，此电压对人体是不安全的。如果保护接地的接地电阻较大，则故障电流更小，熔体更不容易熔断，而外壳的对地电压则更高，也就更危险
所以同一用电设备只能采用保护接零或保护接地
在同一低压供电系统中，应采用一种保护方式。要么全部采用接地保护，要么全部采用接零保护方式。究竟用哪种保护方式，应根据系统的供电方式来确定。
在中性点接地的供电系统中应采用保护接零。如果采用保护接地，则一相碰壳时，故障电流如不足以把熔体熔断，电气设备的外壳就长期有电流流过，如果保护接地的接地电阻较大，则故障电流更小，熔体更不容易熔断，而外壳的对地电压则更高，也就更危险。
在中性点不接地的系统中应采用保护接地。如果采用保护接零，当系统发生一相碰地时，系统可照常运行，这时大地与碰地的端线等电位，会使所有接在零线上的电气设备外壳呈现对地电压，相当于相电压，这是十分危险的。也就是说此时大地为一相线，零线对地的电压不再是0V,而是220V。
在同一低压供电系统中不允许一部分电气设备采用接地保护，而另一部分电气设备采用接零保护。如果在同一低压供电系统中，有的电气设备采用接地保护，而有的电气设备采用了接零保护，如下图，那么，当采用保护接地的某一电气设备发生漏电，保护装置又未及时动作时，接地电流将通过大地流回变压器中性点，从而使零线电位升高，导致所有采用保护接零设备的外壳都带有危险电压，严重威胁人身安全。
对于这个问题，我们有必要先理清保护接零和保护接地的原理再加于论述保护接令和保护接地共存的情况：
一、保护接地
保护接地：将电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体的伤害。
1.工作原理
在中性点不接地系统中，如果电气设备的外壳不接地，当电气设备绝缘损坏，发生一相碰壳时，设备外壳电位将上升为较高的电压（大于相电压的一半），人接触设备时，故障电流IE将全部通过人体流入地中，这是很危险的。
没有保护接地的电动机一相碰壳时
当有保护接地，而人体触及电机外壳时，电流将同时沿着接地装置和人体流过。
通过人体的电流：
式中：Rm-人体电阻.
通常RE≤Rm，所以Im≤IE，由公式可知，接地装置的电阻RE越小，通过人体的电流就越小，即接地装置起到了分流作用。当RE极微小时，绝大部分电流从接地体流过，通过人体的电流几乎等于零，从而可以避免或减轻触电伤害。
另一方面，故障时带电设备外壳的对地电压等于接地电流与电阻的乘积，接地电阻越小，外壳对地电压就越低，其数值若低于安全电压就可以保证人身的安全。
结论：保护接地是通过限制带电外壳对地电压或减小通过人体的电流来达到保证人身安全的目的。适当选择接地装置的接地电阻RE，就可以保证人身的安全。
保护接地的局限性：在中性点直接接地的低压电力系统中，发生设备碰壳时，接地设备与中性点接地装置形成单相短路，将产生的故障电流，漏电设备外壳仍将有较高的电压（约为相电压的一半），如该故障电流不能使保护装置动作（熔丝熔断或自动开关可靠跳闸），将仍有触电的危险。
装有保护接地的电动机一相碰壳时
2.适用范围
额定电压为1000V及以上的高压配电装置中的设备，一切情况下均采用保护接地。
额定电压为1000V以下的低压配电装置中的设备，在中性点不接地电网中采用保护接地（三相四线制系统）；没有中性线的情况下也可采用保护接地（三相三线制系统）。
在供电系统中，凡由于绝缘破坏或其他原因而可能带有危险电压的金属部分，例如变压器、电机、电器等的外壳和底座，均应采用保护接地。
二、保护接零
保护接零：将电气装置正常情况下不带电的金属部分与系统零线连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体的伤害。
1.工作原理
在三相四线制中性点直接接地的低压系统中，若没有采用保护接零措施，在电气设备的某一相绝缘损坏以后，运行人员接触设备的金属的结构或外壳时形成电流流过人体回路，导致触电。
采用保护接零措施后，当某一相绝缘损坏，使相线碰壳时，单相接地短路电流IK则通过该相和零线构成回路。由于零线的阻抗很小，所以单相短路电流很大，它足以使线路上的保护装置迅速动作，从而将漏电设备与电源断开，既使人此时触及带电设备外壳，人与零线构成并联关系，由于零线电阻很小，流过人体的电流非常小，消除了触电危险，又能使低压系统迅速恢复正常工作，从而起到保护作用。
保护接零原理图
2.适用范围及要求
额定电压为1000V以下的三相四（五）线制低压配电装置；
严禁在保护零线上安装熔断器或单独的断流开关。
同一台发电机、变压器或同一母线供电的低压设备不允许同时采用保护接地、保护接零两种保护方式。
3.保护接零和保护接地方式混用的危险性
如同一系统并存保护接地和保护接零时，当部分设备实行保护接零，则另一台接地设备发生某相碰壳对地短路，而该设备的容量较大、熔体的熔断电流也较大时，碰壳所产生的短路电流将不足以使熔断器熔断，导致电源不能切断。此时接地短路电流产生的压降，将使电网中性线的对地电压升高到电源相电压的一半或更高，从而所有接零电气设备的外壳均带有该升高的电压。在这种情况下，人体接触运行中的接零电气设备的外壳，便会发生触电事故。如果零线断了，除了失去接零保护作用以及系统不平衡时出现三相电压畸变外，系统中的单相设备也会使“断零线”带上危险电压。因此，严禁同一系统中保护接地和保护接零并存。
我们先讨论一下什么事保护接零和保护接地，然后再看一下保护接零和保护接地的使用范围，就可以得出保护接零与保护接地并存的后果！
一、保 护 接 地
在中性点不接地的三相电源系统中，当接到这个系统上的某电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，如果人站在地上用手触及外壳，由于输电线与地之间有分布电容存在，将有电流 通过人体及分布电容回到电源，使人触电，如图6-7-13所示。在一般情况下这个电流是不大的。但是，如果电网分布很广，或者电网绝缘强度显著下降，这个电流可能达到危险程度 ，这就必须采取安全措施。
没有保护接地的电动机一相碰壳情况
保护接地就是把电气设备的金属外壳用足够粗的金属导线与大地可靠地连接起来。电气设备采用保护接地措施后，设备外壳已通过导线与大地有良好的接触，则当人体触及带电的外壳 时，人体相当于接地电阻的一条并联支路，如下图所示。由于人体电阻远远大于接地电阻，所以通过人体的电流很小，避免了触电事故。
保护接地应用于中性点不接地的配电系统中。
（一）保护接零的概念
所谓保护接零（又称接零保护）就是在中性点接地的系统中，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与零线作良好的金属连接。下图是采用保护接零情况下故障电流的 示意图。当某一相绝缘损坏使相线碰壳，外壳带电时，由于外壳采用了保护接零措施，因此该相线和零线构成回路，单相短路电流很大，足以使线路上的保护装置（如熔断器）迅速熔 断，从而将漏电设备与电源断开，从而避免人身触电的可能性。
保护接零
保护接零用于３８０/2２０Ｖ、三相四线制、电源的中性点直接接地的配电系统。
在电源的中性点接地的配电系统中，只能采用保护接零，如果采用保护接地则不能有效 地防止人身触电事故。如图6-7-16所示，若采用保护接地，电源中性点接地电阻与电气设 备的接地电阻均按４Ω考虑，而电源电压为２２０Ｖ，那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备外壳带电时，则两接地电阻间的电流将为：
中性点接地系统采用保护接地的后果
熔断器熔体的额定电流是根据被保护设备的要 求选定的，如果设备的容易较大，为了保证设备在正常情况下工作，所选用熔体的额定电流也会较大，在２７.５Ａ接地短路电流的作用下，将不断熔断，外壳带电的电气设备不能立 即脱离电源，所以在设备的外壳上长期存在对地电压Ｕd，其值为：
Ｕd=２7.５×４=１1０V
显然，这是很危险的。如果保护接地电阻大于电源中性 点接地电阻，设备外壳的对地电压还要高，这时危险更大。
(二）系统采用保护接零时需要注意的问题
１.在保护接零系统中，零线起着十分重要的作用。一旦出现零线断线，接在断线处后面一段线路上的电气设备，相当于没作保护接零或保护接地。如果在零线断线处后面有的电 气设备外壳漏电，则不能构成短路回路，使熔断器熔断，不但这台设备外壳长期带电，而且使接在断线处后面的所有作保护接零设备的外壳都存在接近于电源相电压的对地电压，触电 的危险性将被扩大，如下图所示。
对于单相用电设备，即使外壳没漏电，在零线断开的情况下，相电压也会通过负载和断线处后面的一段零线，出现在用电设备的外壳上，如下图所示。
采用保护接零时零线断开的后果
零线的连接应牢固可靠、接触良好。零线的连接线与设备的连接应用螺栓压接。所有电 气设备的接零线，均应以并联方式接在零线上，不允许串联。在零线上禁止安装保险丝或单独的断流开关。在有腐蚀性物质的环境中，为了防止零线的腐蚀，应在其表面涂以必要的防 腐涂料。
２.电源电性点不接地的三相四线制配电系统中，不允许用保护接零，而只能用保护接地。
在电源中性点接地的配电系统中，当一根相线和大地接触时，通过接地的相线与电源中性点接地装置的短路电流，可以使熔断器熔断，立即切断发生故障的线路。但在中性点不接 地的配电系统中，任一相发生接地，系统虽仍可照常运行，但这时大地与接地的相线针等电位，则接在零线上的用电设备外壳对地的电压将等于接地的相线从接地点到电源中性点的电 压值，是十分危险的，如下图所示。
中性点不接地系统采用保护接零的后果
3.在采用保护措施时，必须注意不允许在同一系统上把一部分设备接零，另一部分用电设备接地。
在图6-7-19中，当外壳接地的设备发生碰壳漏电，而引起的事故电流烧不断熔丝时，设备外壳就带电１１０Ｖ，并使整个零线对地电位升高到１１０Ｖ，于是其他接零设备的外 壳对地都有１１０Ｖ电位，这是很危险的。由此可见，在同一个系统上不准采用部分设备接零、部分设备接地的混合做法。即使熔丝符合能烧断的要求，也不允许混合接法。因为熔丝 在使用中经常调换，很难保证不出差错。
不正确的接零保护
４.在采用保护接零的系统中，还要在电源中性点进行工作接地和在零线的一定间隔距离及终端进行重复接地。
在三相四线制的配电系统中，将配电变压器副边中性点通过接地装置与大地直接连接叫工作接地。将电源中性点接地，可以降低每相电源的对地电压，当人触及一相电源时，人体 受到的是相电压。而在中性点不接地系统中，当一根相线接地，人体触及另一根相线时，作用于人体的是电源的线电压，其危险性很大。同时配电变压器的中性点接地，为采用保护接 零方式提供必备条件。工作接地的接地电阻不得大于４Ω，如图所示。
工作接地示意图
在中性点接地的系统中，除将配电变压器中性点作工作接地外，沿零线走向的一处或多 处还要再次将零线接地，叫重复接地。
重复接地的作用是当电气设备外壳漏电时可以降低零线的对地电压；当零线断线时，也 可减轻触电的危险。
当设备外壳漏电时，如前所述，经过相线、零线构成了短路回路，短路电流能迅速将熔断器熔断，切断电路，金属外壳亦随之无电，避免发生触电的危险性。但是从设备外壳漏电 到熔断器熔断要经过一个很短的时间，在这短时间内，设备外壳存在对地电压，其值为短路电流在零线上的电压降。在这很短的时间内，如果有人触及设备外壳，还是很危险的。若在 接近该设备处，再加一接地装置，即实行重复接地，如下图所示，设备外壳的对地电 压则可降低。
重复接地
此外，如果没有重复接地，当零线某处发生断线时，在断线处后面的所有电气设备就处在既没有保护接零，又没有保护接地的状态。一旦有一相电源碰壳，断线处后面的零线和与 其相连的电器设备的外壳都将带上等于相电压的对地电压，是十分危险的，如下图所示。
无重复接地时零线断线情况
在有重复接地的情况下，当零线偶尔断线，发生电器设备外壳带电时，相电压经过漏电的设备外壳，与重复接地电阻、工作接地电阻构成回路，流过电流，如下图所示。漏 电设备外壳的对地电压为相电压在重复接地电阻上的电压降，使事故的危险程度有所减轻，但对人还是危险的，因此，零线断线事故应尽量避免。
有重复接地时零线断线情况
在作接零保护的线路中，架空线路的干线和分支线的终端及沿线每一公里处，零线应重 复接地。电缆线路和架空线路在引入建筑物处，零线亦应重复接地，但是如无特殊要求时，距接地点不超过５０m的建筑物可以不作重复接地。
对于以下电气设备的金属部分均应采取保护接零或保护接地措施。
（１）电机、变压器、电器、照明器具、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳；
（２）电气设备的传动装置；
（３）电压和电流互感器的二次绕阻；
（４）配电屏与控制屏的框架；
（５）室内、外配电装置的金属架、钢筋混凝土的主筋和金属围栏；
（６）穿线的钢管、金属接线盒和电缆头、盒的外壳；
（７）装有避雷线的电力线路的杆塔和装在配电线路电杆上的开关设备及电容器的外壳 。
四、保护接零与保护接地并存的后果
同一系统中，不允许同时使用保护接地和保护接零两种保护方式，否则当采用保护接地的设备发生对地短路时，若短路电流不能及时切除，就会使零线电压升高。 不同设备间采用保护是由系统本身的运行方式决定的，中性点接地系统，采用保护接零，中性点不接地系统，采用保护接地。这就在理论上决定了二者不可混用。
举例说，中性点接地系统中，设备A采用保护接地，设备B采用保护接零。当A某项故障，因外壳接地，大地随A外壳电压升高，此时B处用户站在等电位的大地上（相当于站在高压线上），伸手去触其认为安全的设备B外壳，造成触电意外。
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