“保護(hù)接地”與“保護(hù)接零”的方案取舍和性能比較
所謂的 保護(hù)接地 和 保護(hù)接零,都是出于三相四線制和三相五線制系統(tǒng)中,對觸電防護(hù)的考慮,設(shè)計者在力所能及的情況下,應(yīng)該使設(shè)備漏電時施加于觸電者的接觸電壓盡量小,故障持續(xù)時間盡量短。
1 概念 1.1 保護(hù)接地 電氣設(shè)備的導(dǎo)體部分或者外殼用足夠容量的金屬導(dǎo)線或?qū)w可靠的與大地連接,當(dāng)人體觸及帶電外殼時,人體相當(dāng)于接地電阻的一條并聯(lián)支路,由于人體電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻,所以通過人體的電流將會很小,避免了人身觸電事故。 1.2 保護(hù)接零 電氣設(shè)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(dǎo)體連接。當(dāng)某一相絕緣損壞致使電源相線碰殼,電氣設(shè)備的外殼及導(dǎo)體部分帶電時,因為外殼及導(dǎo)體部分采取了接零措施,該相線和零線構(gòu)成回路。由于單相短路電流很大,使線路保護(hù)的熔斷器熔斷。從而使設(shè)備與電源斷開,避免了人身觸電傷害的可能性。 2 適用范圍 2.1 保護(hù)接地 適用于中性點不接地的三相電源系統(tǒng)中。 2.2 保護(hù)接零 適用于中性點接地的三相電源系統(tǒng)中(一些民用三相四線中性點接地系統(tǒng)也采用保護(hù)接地,但必須是配合帶有漏電保護(hù)的開關(guān)使用)。 3 保護(hù)原理及危害分析 2.1 在中性點不接地系統(tǒng)中 當(dāng)人體觸及電氣設(shè)備的導(dǎo)體部分或者外殼時,人體相當(dāng)于一個與接地電阻并聯(lián)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(shè)備外殼所帶電壓為220V時,那么無保護(hù)接地時流經(jīng)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)。 2.2 在中性點接地系統(tǒng)中 在380V/220V三相四線制電源中性點直接接地的配電系統(tǒng)中,只能采用保護(hù)接零,采用保護(hù)接地則不能有效地防止人身觸電事故的發(fā)生。 若采用保護(hù)接地,電流中性點接地電阻按4Ω考慮,而電源電壓為220V,那么當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使電氣設(shè)備的外殼帶電時,則中性點接地電阻與接地電阻之間的電流為:Ir=220/(R0+Rd)=220/(4+4)=27.5A。 熔斷器的額定電流是根據(jù)電氣設(shè)備的要求選定的,如果設(shè)備的容量較大,為了保證設(shè)備在正常情況下的運行。所選熔體的額定電流將會隨之增大。 如果在27.5A的接地短路電流作用下保護(hù)不動作,外殼帶電的電氣設(shè)備不能立即脫離電源,設(shè)備導(dǎo)體或者金屬外殼會長期存在對地電壓Ud=27.5×4=110V。
很顯然這是非常危險的。如果保護(hù)接地電阻阻值大于電源中性點接地電阻,設(shè)備外殼所帶電壓還要更高,危害將更大。
嚴(yán)禁部分設(shè)備采用保護(hù)接地來代替保護(hù)接零,造成保護(hù)接地和保護(hù)接零混接錯接。當(dāng)某一保護(hù)接地設(shè)備的絕緣損壞,發(fā)生相線碰殼時,零線出現(xiàn)對地電壓,于是使保護(hù)接零設(shè)備的外殼上就產(chǎn)生了危險電壓。
因此,在同一母線供電的線路中,保護(hù)接地和保護(hù)接零不能混用,即不可把一部分電氣設(shè)備接零,而將另一部分電氣設(shè)備接地。一般市電都采用接零保護(hù),故使用市電的電氣設(shè)備,應(yīng)采取接零保護(hù)。
4 保護(hù)接零注意事項 (1)在保護(hù)接零的電氣系統(tǒng)中。零線起著至關(guān)重要的作用。一旦零線斷開,接在斷線處后面的一段線路的電氣設(shè)備相當(dāng)于沒有了保護(hù)接零和保護(hù)接地,若在零線斷處后面有電氣設(shè)備外殼漏電則不構(gòu)成短路回路,而使熔體熔斷。不但該臺設(shè)備外殼帶有電壓,而且使得斷線處后面的所有設(shè)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(shè)備接保護(hù)接零線均應(yīng)以并聯(lián)方式接在電源零線上,不允許串聯(lián),并用螺栓壓緊,牢固可靠,接觸良好。在零線上,禁止安裝保險和單獨開關(guān)。在特殊的環(huán)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制配電系統(tǒng)中,不允許用保護(hù)接零,只能用保護(hù)接地。系統(tǒng)中任意一相發(fā)生接地,整個系統(tǒng)仍照常運行,但大地與接地線等電位,則接在零線上的用電設(shè)備外殼對地電壓降等于接地的相線從接地點到中性點的電壓值,是十分危險的。
(3)在采用保護(hù)接零系統(tǒng)中還要在電源中性點進(jìn)行工作接地和零線一定間隔距離及終端進(jìn)行重復(fù)接地。在中性點接地的系統(tǒng)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復(fù)接地。
其作用是當(dāng)電氣設(shè)備外殼漏電時可以降低對地電壓。當(dāng)零線斷時也減輕觸電危險。當(dāng)電氣設(shè)備外殼漏電時,經(jīng)相線、零線構(gòu)成短路回路,短路電流將熔斷保險。設(shè)備外殼隨之?dāng)嚯姡粫霈F(xiàn)觸電危險。但是保險熔斷之前設(shè)備帶電,對人身還是有危險的。若在接近設(shè)備處再加接地裝置,即實行重復(fù)接地,帶電設(shè)備的導(dǎo)體部分對地電壓降低。
(4)保護(hù)接零必須有可靠靈敏的短路保護(hù)裝置來配合,因此,熔斷絲嚴(yán)禁用銅絲等金屬材料來代替符合要求的金屬熔斷絲,否則接零保護(hù)將失去其保護(hù)作用。