(1)保護原理不同 保護接地是限製設備漏電後的對地電壓,使之不超過安全範圍。在高壓係統中,保護接地除限製對地電壓外,在某些情況下,還有促使電網保護裝置動作的作用;保護接零是借助接零線路使設備漏電形成單相短路,促使線路上的保護裝置動作,以及切斷故障設備的電源。此外,在保護接零電網中,保護零線和重複接地還可限製設備漏電時的對地電壓。
(2)適用範圍不同 保護接地即適用於一般不接地的高低壓電網,也適用於采取了其他安全措施(如裝設漏電保護器)的低壓電網;保護接零隻適用於中性點直接接地的低壓電網。
(3)線路結構不同 如果采取保護接地措施,電網中可以無工作零線,隻設保護接地線;如果采取了保護接零措施,則必須設工作零線,利用工作零線作接零保護。保護接零線不應接開關、熔斷器,當在工作零線上裝設熔斷器等開斷電器時,還必須另裝保護接地線或接零線。
所謂的保護接地和保護接零,都是出於三相四線製和三相五線製係統中,對觸電防護的考慮,設計者在力所能及的情況下,應該使設備漏電時施加於觸電者的接觸電壓盡量小,故障持續時間盡量短。而我們常常糾結的是三相係統中,保護接地和保護接零的方案取舍和性能比較,尤其是有用接地保護替代接零保護的,對安全用電有著極大的危害,今天我們就此進行分析。
1.概念
(1)保護接地:電氣設備的導體部分或者外殼用足夠容量的金屬導線或導體可靠的與大地連接,當人體觸及帶電外殼時,人體相當於接地電阻的一條並聯支路,由於人體電阻遠遠大於接地電阻,所以通過人體的電流將會很小,避免了人身觸電事故。
(2)保護接零:電氣設備在正常情況下,不帶電的金屬部分與零線做良好的金屬或者導體連接。當某一相絕緣損壞致使電源相線碰殼,電氣設備的外殼及導體部分帶電時,因為外殼及導體部分采取了接零措施,該相線和零線構成回路。由於單相短路電流很大,使線路保護的熔斷器熔斷。從而使設備與電源斷開,避免了人身觸電傷害的可能性。
2.適用範圍
(1)保護接地:適用於中性點不接地的三相電源係統中。
(2)保護接零:適用於中性點接地的三相電源係統中(一些民用三相四線中性點接地係統也采用保護接地,但必須是配合帶有漏電保護的開關使用)。
3.保護原理及危害分析
(1)在中性點不接地係統中:當人體觸及電氣設備的導體部分或者外殼時,人體相當於一個與接地電阻並聯支路的一個大電阻。若按人體電阻值1000Ω(通常人體電阻值為1000~2000Ω)計算,設備外殼所帶電壓為220V時,那麽無保護接地時流經人體的電流為:Ir=220/Rr=220mA(人體可以承受的最大交流電流/交流擺脫電流為10mA)。
(2)在中性點接地係統中:在380V/220V三相四線製電源中性點直接接地的配電係統中,隻能采用保護接零,采用保護接地則不能有效地防止人身觸電事故的發生。若采用保護接地,電流中性點接地電阻按4Ω考慮,而電源電壓為(wei) 220V,那麽(me) 當電氣設備的絕緣損壞使電氣設備的外殼帶電時,則中性點接地電阻與(yu) 接地電阻之間的電流為(wei) :Ir=220/(R0+Rd)=220/(4+4)=27.5A。
熔斷器的額定電流是根據電氣設備的要求選定的,如果設備的容量較大,為(wei) 了保證設備在正常情況下的運行。所選熔體(ti) 的額定電流將會(hui) 隨之增大。如果在27.5A的接地短路電流作用下保護不動作,外殼帶電的電氣設備不能立即脫離電源,設備導體(ti) 或者金屬外殼會(hui) 長期存在對地電壓Ud=27.5×4=110V。
很顯然這是非常危險的。如果保護接地電阻阻值大於(yu) 電源中性點接地電阻,設備外殼所帶電壓還要更高,危害將更大。
嚴(yan) 禁部分設備采用保護接地來代替保護接零,造成保護接地和保護接零混接錯接。當某一保護接地設備的絕緣損壞,發生相線碰殼時,零線出現對地電壓,於(yu) 是使保護接零設備的外殼上就產(chan) 生了危險電壓。因此,在同一母線供電的線路中,保護接地和保護接零不能混用,即不可把一部分電氣設備接零,而將另一部分電氣設備接地。一般市電都采用接零保護,故使用市電的電氣設備,應采取接零保護。
4.保護接零注意事項
(1)在保護接零的電氣係統中。零線起著至關(guan) 重要的作用。一旦零線斷開,接在斷線處後麵的一段線路的電氣設備相當於(yu) 沒有了保護接零和保護接地,若在零線斷處後麵有電氣設備外殼漏電則不構成短路回路,而使熔體(ti) 熔斷。不但該台設備外殼帶有電壓,而且使得斷線處後麵的所有設備的外殼都存在接近電源相電壓的對地電壓,觸電危險性將擴大。
所有電氣設備接保護接零線均應以並聯方式接在電源零線上,不允許串聯,並用螺栓壓緊,牢固可靠,接觸良好。在零線上,禁止安裝保險和單獨開關(guan) 。在特殊的環境中,零線做防腐處理也就不言而喻了。
(2)中性點不接地的三相四線製配電係統中,不允許用保護接零,隻能用保護接地。係統中任意一相發生接地,整個(ge) 係統仍照常運行,但大地與(yu) 接地線等電位,則接在零線上的用電設備外殼對地電壓降等於(yu) 接地的相線從(cong) 接地點到中性點的電壓值,是十分危險的。
(3)在采用保護接零係統中還要在電源中性點進行工作接地和零線一定間隔距離及終端進行重複接地。在中性點接地的係統中除將變壓器中性點做接地外,沿零線走向的一處或者多處再次將零線接地叫重複接地。其作用是當電氣設備外殼漏電時可以降低對地電壓。當零線斷時也減輕觸電危險。當電氣設備外殼漏電時,經相線、零線構成短路回路,短路電流將熔斷保險。設備外殼隨之斷電,不會(hui) 出現觸電危險。但是保險熔斷之前設備帶電,對人身還是有危險的。若在接近設備處再加接地裝置,即實行重複接地,帶電設備的導體(ti) 部分對地電壓降低。
(4)保護接零必須有可靠靈敏的短路保護裝置來配合,因此,熔斷絲(si) 嚴(yan) 禁用銅絲(si) 等金屬材料來代替符合要求的金屬熔斷絲(si) ,否則接零保護將失去其保護作用。