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电气设备的接地与接零 - Locustspace的日志 - 网易博客

2011-05-18  pjdh

“接地”或“接零”是防止电气设备漏电,防止工艺过程产生静电和遭受雷击时,可能引起火灾、爆炸和人身触电危险的一种保护性技术措施。由于设计、施工和外力破坏等原因,接地或接零措施不符合要求,可能导致火灾、爆炸和触电伤害事故。审核员进行现场审核时应注意观察电气设备的“接地”与“接零”是否符合要求。

  一、接地与接零

首先简要介绍与接地接零相关的几个术语。

1.关于中性点、中性线、零点、零线

变压器的三相绕组星形连接的公共点称为“中性点”;如果三相绕组平衡,由中性点到各相首端的电压相等,由中性点引出的导线称为“中性线”;如果变压器的中性点是接地的,该中性点则为“零点”;由零点引出的导线叫“零线”。

2.相线制

变压器的中性点不直接接地的供电系统称为三相三线制(见图1);变压器的中性点直接接地的供电系统称三相四线制;将三相四线制的保护零线与工作零线共用的“PEN”导线分开为保护零线(PE线)与工作零线(N线),即为三相五线制。三相五线制供电系统中的工作零线由变压器的零点引出;保护零线由变压器的接地干线网引出,当工作零线发生故障时,保护零线仍可发挥作用。

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3.电力系统的中性点运行方式

在我国3—63KV的供电系统一般采用中性点不接地的运行方式;110KV及以上系统和1KV以下低压系统,采用中性点直接接地运行方式。

所谓“接地”是指在变压器中性点不直接接地的电网内,将电气设备正常情况下不带电的金属外壳及构架,同大地之间做良好的金属连接叫“保护接地”。接地电阻不得大于4Ω

当电气设备绝缘损坏以致金属外壳带电,人体误触时,由于装有接地保护,接地短路电流会经过接地体和人体两条并联电路流过,这两条电路上的电流与电阻成反比。因为人体电阻(约1000—2000Ω)远大于接地电阻4Ω,所以流经人体的电流很小,这就形成了有效的安全保护。

所谓“接零”是指在变压器中性点直接接地的电网内,将电气设备正常情况下不带电的金属外壳及构架,与供电系统中零线可靠地连接起来,叫“保护接零”。电气装置采用保护接零后,一旦设备发生接地短路故障时,短路电流经零线形成回路,由于接地电阻小,瞬时短路电流很大,使开关迅速跳闸或使熔断器(保险丝)在极短时间内熔断,从而切除故障电源,保护人身和设备安全。

保护接零有TN-C、TN-S和TN-C-S三种形式。

a. TN-C系统

如图2所示为TN-C系统。电源中性点直接接地,并引出保护中性线(PEN线),又称零线。电气设备的外壳与PEN连接,属于三相四线制。

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b. TN-S系统

如图3所示为TN-S系统。电源中性点直接接地,并引出有中性线(N线),保护线(PE线),电气设备的外壳与PE线连接。属于三相五线制。

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c、 TN-C-S系统

如图4所示为TN-C-S系统。电源中性点直接接地,系统前一部分N线与PE线合为PEN线,而后一部分PE线与N线分开。前一部分的电气设备外壳与PEN线连接,后一部分的电气设备外壳与N线连接。

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 二、接地与接零常见的问题

1.未作总等电位连接

GB 50054-95《低压配电设计规范》要求,在建筑物进线处应作总等电位连接。总等电位连接是将PE线或PEN线与电气装置接地干线、建筑物内的各种金属管道(如上下水管道、消防水管道、中央空调循回水管道、热水管道等)以及建筑物金属构件等与总等电位连接端子连接为一体,使各处电位相等。采取总等电位连接后,可以降低接触电压,保障人身安全。如图5中MEB所示。

在远离总等电位连接端子处的潮湿环境,有腐蚀性物质,触电危险性较大的地方(如:洗浴室、桑那浴室、酒店的厨房等)应作局部等电位连接。如图5中LEB所示。

2.在同一低压配电系统中,保护接地与保护接零混用

从保护接地与保护接零的原理可知,在同一配电系统中,同时采用“接零”和“接地”时,当采取保护接地的电气设备发生单相接地故障后,危险电压通过大地串至零线及采用保护接零的电气设备外壳上,导致了更多的触电机会。因此,在同一供电系统中,禁止同时接地和接零。

3.应接地(或接零)的电气设备未接地(或接零)

为了防止触电事故,凡因绝缘损坏而可能带有危险电压的电气设备及电气装置的金属外壳、框架均应可靠接地(或接零)。例如:电动机、变压器、变阻器、电力电容器、开关设备的金属外壳;配电屏、控制屏(柜、箱)的金属框架和底座、邻近带电设备的金属遮栏;电线、电力电缆的金属保护管和金属包皮,电缆终端头与中间接头的金属包皮及母线的外罩;照明灯、电扇及电热设备的金属底座与外壳;避雷针、避雷器、耦合电容器底座;装有避雷线的电力线路金属塔、杆;互感器的二次线圈等都应可靠接地(或接零)。在审核实践中,发现有些企业对上述电气设备需要接地或接零的概念并不清楚。

4.接地(或接零)的连接方式不对

常见的有:未将每台电气设备的接地支线(或接零支线)连接到接地干线(或接零干线)上;有的将不同电气设备的接地线(或接零线)串联。

5.未采用正确的插头插座

380V或220V的移动电气设备与电源插座未采用三相四孔插头插座或三孔插头插座。有的即使使用了四孔、三孔插头插座,但插头插座内的零线(或地线)未连接,起不到保护作用。

6.车间未采用环路式接地装置

由于单根接地体周围地面电位分布不均匀,在接地电流或接地电阻较大时,容易使人受到危险的接触电压或跨步电压威胁。特别是在采用接地体埋设点距被保护设备较远的外引式接地时,威胁就更加严重。若相距20M以上,则加到人体上的电压将为设备外壳上的全部对地电压。此外,单根接地体或外引式接地的可靠性也较差,万一引线断开就极不安全。因此,在用电设备较多的车间,应安装环路式接地线,即在车间建筑物四周距墙脚2—3M处打入一圈接地体,再用扁钢连成环路。这样,接地体间的散流电场将相互重叠而使地面上的电位分布较为均匀,跨步电压就很低,从而确保现场作业人员安全。

审核员进行现场审核时,应注意观察上述问题,及时为企业指出改进机会。

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