电气接地及接零技术课件

2024/7/81第三章第三章电气接地与接零安全技术电气接地与接零安全技术在正常情况下，直接防护措施能保证人身安全，在正常情况下，直接防护措施能保证人身安全，但是当电气设备绝缘发生故障而损坏时，造但是当电气设备绝缘发生故障而损坏时，造成电气设备严重漏电，使不带电的外漏金属成电气设备严重漏电，使不带电的外漏金属部件呈现危险电压，可能造成接触电。部件呈现危险电压，可能造成接触电。间接接触电击防护目的是为了防止电气设备发间接接触电击防护目的是为了防止电气设备发生故障情况下，发生人身触电事故，也是为生故障情况下，发生人身触电事故，也是为了防止电气设备事故进一步扩大。目前主要了防止电气设备事故进一步扩大。目前主要采用保护接地接零以及等电位连接等技术措采用保护接地接零以及等电位连接等技术措施。施。2023/8/131第三章 电气接地与接零安全技术 在正常2024/7/821.接地技术的基本概念接地技术的基本概念1.1 技术术语：技术术语：接地与接地技术：接地与接地技术：在电力系统中，由于正常运行的需要和为了在电力系统中，由于正常运行的需要和为了保障人身、设备的安全，将电力系统及其电气设保障人身、设备的安全，将电力系统及其电气设备的某些部分与埋入大地的金属导体相连接，即备的某些部分与埋入大地的金属导体相连接，即为为接地。接地。接地技术接地技术就是研究接地原理、方法及其实施，就是研究接地原理、方法及其实施，如何避免减轻人身伤亡事故，保证人身和设备安如何避免减轻人身伤亡事故，保证人身和设备安全而发展起来的一门科学技术。全而发展起来的一门科学技术。2023/8/132接地技术的基本概念2024/7/83接地体、接地线与接地装置：接地体、接地线与接地装置：接地体：接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。埋入地中并直接与大地接触的金属导体。分为自然接地体和人工接地体。分为自然接地体和人工接地体。接地线：接地线：电气设备与接地体连接的导线电气设备与接地体连接的导线接地装置：接地装置：接地线和接地体总称接地装置。接地线和接地体总称接地装置。2023/8/1332024/7/84接地电流和接地短路电流接地电流和接地短路电流 凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流，如地电流叫做接地短路电流，如0.4kV 系统中的单系统中的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接到电流可能很大，接到电流500A 及以下的称及以下的称小接地短小接地短路电流系统；路电流系统；接地短路电流大于接地短路电流大于 500A 的称的称大接大接地短系统。地短系统。2023/8/134接地电流和接地短路电流2024/7/85流散电阻和接地电阻流散电阻和接地电阻接地电流入地下后自接地体向四周流散这个接地电流入地下后自接地体向四周流散这个自接地体向四周流散的电流叫做自接地体向四周流散的电流叫做流散电流。流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流流散电阻。散电阻。接接地地电电阻阻是是接接地地体体的的流流散散电电阻阻与与接接地地线线的的电电阻阻之之和和。接接地地线线的的电电阻阻一一般般很很小小，可可忽忽略略不不计计，因因此此，在在绝绝大大多多数数情情况况下下可可以以认认为流散电阻就是为流散电阻就是接地电阻。接地电阻。2023/8/135流散电阻和接地电阻2024/7/86 电电气气上上的的“地地”、对对地地电电压压和和对对地地电电压压曲曲线线 电电流流通通过过接接地地体体向向大大地地作作半半球球形形流流散散。因因为为半半球球面面积积与与半半径径的的平平方方成成正正比比，半半球球的的面面积积随随着着远远离离接接地地体体而而迅迅速速增增大大，因因此此，与与半半球球面面积积对对应应的的土土壤壤电电阻阻随随着着远远离离接接地地体体而而迅迅速速减减小小，至至离离接接地地体体 20m 处处，半半球球面面积积已已达达 2500，土土壤壤电电阻阻己己可可小小到到忽忽略略不不计计。这这就就是是说说，可可以以认认为为在在离离开开接接地地体体 20m 以以外外，电电流流不不再再产产生生电电压压降降了了。或或者者说说，至至远远离离接接地地体体 20m 处处，电电压压几几乎乎降降低低为为零零。电电气气工工程程上上通通常常说说的的“地地”就就是是这这里里的的地地，而而不不是是接接地体周围地体周围 20m 以内的地。以内的地。2023/8/136 电气上的“地”、对地电压和对地电压曲线2024/7/87 对对地地电电压压，即即带带电电体体与与大大地地之之间间的的电电位位差差，也也是是指指离离接接地地体体 20m 以以外外的的大大地地而而言言的的。简简单单地地说说，对对地地电电压压就就是是带带电电体体与与电电位位为为零零的的大大地地之之间间的的电电位位差差。显显然然，对对地地电电压压等等于于接接地地电电流流和和接接地地电电阻阻的乘积。的乘积。如如果果用用曲曲线线来来表表示示接接地地体体及及其其周周围围各各点点的的对对地地电电压压，这这种种曲曲线线就就叫叫做做对对地地电电压压曲曲线线。图图 3-1 所所示示的的是是单单一一接接地地体体的的对对地地电电压压曲曲线线，显显然然，随随着着离离开开接接地地体体，曲曲线线逐逐渐渐变变平平，即即曲曲线线的的陡陡度度逐逐渐渐减减小。小。2023/8/137 对地电压，即带电体与大地2024/7/88图图3-1对地电压曲线对地电压曲线2023/8/138图3-1 对地电压曲线2024/7/89接触电动势和接触电压接触电动势和接触电压 接触电动势接触电动势是指接地电流自接地体流散是指接地电流自接地体流散，在在大地表面形成不同电位时大地表面形成不同电位时，设备外壳与水平距离设备外壳与水平距离 0.8m 0.8m 处之间的电位差。处之间的电位差。接触电压接触电压是指加于人体某两点之间的电压是指加于人体某两点之间的电压，如图如图 3-1 3-1 所示。当设备漏电所示。当设备漏电，电流电流IEIE自接地体流自接地体流入地下时入地下时，漏电设备对地电压为漏电设备对地电压为UEUE，对地电对地电压压曲曲线呈双曲线形状。线呈双曲线形状。a a 触及漏电设备外壳触及漏电设备外壳，其接触其接触电压即其手与脚之间的电位差。如果忽略人的双电压即其手与脚之间的电位差。如果忽略人的双脚下面土壤的流散电阻脚下面土壤的流散电阻，接触电压与接触电动势接触电压与接触电动势相等。图相等。图 3-1 3-1 中中 ,a,a 的接触电压为的接触电压为 Uc Uc。如果不。如果不忽略脚下土壤的流散电阻忽略脚下土壤的流散电阻，接触电压将低于接触接触电压将低于接触电动势。电动势。2023/8/139接触电动势和接触电压2024/7/8101.2 接地分类接地分类接地接地正常接地正常接地故障接地故障接地工作接地工作接地安全接地安全接地2023/8/13101.2 接地分类2024/7/811工作接地：工作接地：工作接地是指正常情况下有电流流过，利用大工作接地是指正常情况下有电流流过，利用大地代替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平地代替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地。衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地。安全接地安全接地：是正常是正常情况下没有情况下没有电流流过的起防止事故作用电流流过的起防止事故作用的接的接地，如防止触电的保护接地、防雷接地等。故障接地地，如防止触电的保护接地、防雷接地等。故障接地是指带电体与大地之间的意外连接，如接地短路等。是指带电体与大地之间的意外连接，如接地短路等。保护接地：保护接地：是一种技术上的安全措施，它是把故障是一种技术上的安全措施，它是把故障情况下可能呈现危险电压的金属部分同大地紧密情况下可能呈现危险电压的金属部分同大地紧密连接起来。连接起来。防雷接地：防雷接地：又叫过电压保护接地，是指为限制过电又叫过电压保护接地，是指为限制过电压危险影响而设的接地（如避雷针，避雷器）压危险影响而设的接地（如避雷针，避雷器）2023/8/1311工作接地：工作接地是指正常情况下有电流2024/7/8122 电网接地运行方式及其安全性分析电网接地运行方式及其安全性分析 电网种类很多。按照电压可分为电网种类很多。按照电压可分为 1000 伏伏以上的高压电网和以上的高压电网和 1000 伏及伏及 1000 伏以下伏以下的低压电网；的低压电网；按电流种类可分为交流电网和按电流种类可分为交流电网和直流电网；直流电网；按相数可分为三相电网和单相电按相数可分为三相电网和单相电网；网；按用途可分为动力电网、照明电网和专按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。经阻抗接地电网和不接地电网等。2023/8/13122 电网接地运行方式及其安全性分析2024/7/813高压电网运行方式：高压电网运行方式：l中性点直接接地运行方式中性点直接接地运行方式l中性点经阻抗接地运行方式中性点经阻抗接地运行方式l中性点不接地运行方式中性点不接地运行方式低压电网运行方式：低压电网运行方式：l中性点直接接地运行方式中性点直接接地运行方式l中性点不接地运行方式中性点不接地运行方式 接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。压电网的安全特征。2023/8/1313高压电网运行方式：2024/7/8142.1 接地电网接地电网(工作接地工作接地)我国最常用的低压接地电网是用电电压我国最常用的低压接地电网是用电电压380/220 V（线电压（线电压 380V、相电压、相电压 220V），供电），供电电压电压 0.4/0.23 kV(线电压线电压 0.4 kV、相电、相电 压压 0.23 kV)的中性点直接接地的三相四线制电网。的中性点直接接地的三相四线制电网。380V用于用于动力设备，动力设备，220V用于照明设备和单相设备。用于照明设备和单相设备。2023/8/13142.1 接地电网(工作接地)2024/7/8152.1.1 接地电网单相触电的危险性接地电网单相触电的危险性图3-2接地电网中的单相触电式中式中U电网相电压电网相电压Ro工作接地电阻工作接地电阻Rd人脚下的土壤人脚下的土壤流散电阻流散电阻Rs鞋的电阻鞋的电阻Rr人体的电阻人体的电阻2023/8/13152.1.1 接地电网单相触电的危险性2024/7/816结论：结论：触电的危险性主要决定于触电的危险性主要决定于Rs的大小。的大小。在接地电网中，单相触电的危险性是比较在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。大的。2023/8/1316结论：2024/7/8172.1.2 接地电网接地电网抑制过电压的能力抑制过电压的能力过电压是指一切对电气设备或电气线路过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压的原因很多，根据造成过电压的原因，过电的原因很多，根据造成过电压的原因，过电压分可为外部过过电压和内部过电压。外部压分可为外部过过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及变压器高压侵入低压等。变压器高压侵入低压等。2023/8/13172.1.2 接地电网抑制过电压的能力2024/7/818由于电网直接接地，各种过电压都将受到一定的抑由于电网直接接地，各种过电压都将受到一定的抑制。制。例：以变压器高压侵入低压为例来分析接地例：以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。电网的安全性。图图3-3接地电网高压侵入低接地电网高压侵入低压压2023/8/1318由于电网直接接地，各种过电压都将受到一2024/7/819设设高压高压 10 kV10 kV，低压低压 0.4 kV 0.4 kV，尽管高压相线对地电尽管高压相线对地电压将近为压将近为 5800 V5800 V，但当高压侧意外与低压侧发生短但当高压侧意外与低压侧发生短路时路时 ，由于，由于10 kV10 kV是不接地是不接地电网电网，单相，单相接地电流接地电流 Iad Iad 不不超过超过 202030 A30 A，如能控制，如能控制RN 4 RN 4，即可即可限限制低压中性制低压中性点对点对地电压地电压UN UN 不超过不超过8080120V120V。结论：结论：由于接地电阻小（一般由于接地电阻小（一般RN 4），），因此，接地电网可大大地抑制过电压，减轻因此，接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行，应及时排除。影响到电气设备的正常运行，应及时排除。2023/8/1319设高压 10 kV，低压 0.4 k2024/7/8202.1.3 接地电网单相接地的危险性接地电网单相接地的危险性 单单相接地是电网最常见的故障之一相接地是电网最常见的故障之一。一相。一相故故障接地障接地不仅破不仅破坏坏了了电网的运行方式电网的运行方式，破坏破坏了了电气电气设备的设备的安全安全运行，甚至运行，甚至损坏损坏电电气设备本身气设备本身，还有还有可可能危及人身能危及人身安全。安全。2023/8/13202.1.3 接地电网单相接地的危险性2024/7/821图图3-4接地电网单接地电网单相接地相接地2023/8/1321图3-4 接地电网单相接地2024/7/822 故障接地电阻故障接地电阻 Rd Rd 一般不会低于一般不会低于 15 15，在工作在工作接地电阻符合规定的条件下接地电阻符合规定的条件下(一般要求一般要求 R RN N 4)4)，可可以把中以把中性性线线对地电对地电压压Ud Ud 限制限制在在50V50V以下以下；由于对地电压被抑制住了由于对地电压被抑制住了，这种电网在这种电网在单单相接相接地时触电的危险性虽然增加地时触电的危险性虽然增加，但增加不大但增加不大。由于故障接地电流可达数安乃至数十安，这种由于故障接地电流可达数安乃至数十安，这种故障容易被检测出来，故障点也比较容易确定。故障容易被检测出来，故障点也比较容易确定。2023/8/1322 故障接地电阻 Rd 一般不会低于2024/7/823结论：结论：（1 1）只只要要保保证证工工作作接接地地 R RN N 44，中中性性点点对对地地电电压压 Ud Ud 将将被被抑抑制制，各各相相对对地地电电压压变变化化不不大大，触触电的危险性增加不电的危险性增加不多；多；（2 2）由由于于故故障障接接地地电电流流 Id Id 较较大大，单单相相接接地地故故障障易易被被检检测测出出来来，便便于于采采用用常常规规保保护护器器件件，使使故故障障状态时间缩短；状态时间缩短；（3 3）虽然虽然触电的危险性增加不触电的危险性增加不大，但由于三大，但由于三相电压的不平衡，也将危及到电气设备的正常运相电压的不平衡，也将危及到电气设备的正常运行，应及时排除故障。行，应及时排除故障。2023/8/1323结论：2024/7/8242.2 不接地电网不接地电网 除除 10 kV 及及 10 kV 以以下下的的高高压压电电网网多多采采用用不不接接地地电电网网外外,井井下下配配电电常常采采用用低低压压不不接接地地电网。电网。2023/8/13242.2 不接地电网2024/7/8252.2.12.2.1 不接地电网不接地电网单相触电危险性单相触电危险性 如图如图3-5 3-5 所示，在不接地电网中，单相触所示，在不接地电网中，单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成回路，绝缘阻抗是各相与大地之绝缘阻抗成回路，绝缘阻抗是各相与大地之间的等效应阻抗，可视为绝缘电阻与分布电间的等效应阻抗，可视为绝缘电阻与分布电容的并联。容的并联。图图3-52023/8/13252.2.1 不接地电网单相触电危险2024/7/826绝缘阻抗绝缘阻抗 Z Z 是绝缘电阻是绝缘电阻 R R 和分布电容和分布电容 C C 的并的并联阻抗联阻抗。2023/8/1326绝缘阻抗 Z 是绝缘电阻 R 和分布电2024/7/827对于对地绝缘电阻较低对于对地绝缘电阻较低，对地分布电容又很小的情对地分布电容又很小的情况况，由于绝缘阻抗中的容抗比电阻大得多由于绝缘阻抗中的容抗比电阻大得多，可以可以不考虑电容不考虑电容。这时这时，求得人体电压和人体电流分求得人体电压和人体电流分别为别为2023/8/1327对于对地绝缘电阻较低，对地分布电容又很2024/7/828对于对地分布电容较大对于对地分布电容较大，对地绝缘电阻很高的的情对地绝缘电阻很高的的情况况，由于绝缘阻抗中的电阻比容抗大得多由于绝缘阻抗中的电阻比容抗大得多，可以可以不考虑电阻。这时不考虑电阻。这时，也可简化复数运算也可简化复数运算，求得人求得人体电压和人体电流分别为体电压和人体电流分别为2023/8/1328对于对地分布电容较大，对地绝缘电阻很高2024/7/829由上列各式不难知道由上列各式不难知道，在不接地电网中在不接地电网中，单单相触电相触电的危险的危险性取决于电性取决于电网网电电压压、电网对电网对地地绝缘绝缘阻抗阻抗和和人体人体电阻电阻等三方面的因素。等三方面的因素。2023/8/1329由上列各式不难知道，在不接地电网中，单2024/7/830例题例题：设设不接地不接地电网各相对地电压均为电网各相对地电压均为 220 V,220 V,各各相对地绝缘电阻均可视为无限大相对地绝缘电阻均可视为无限大，各相对地电容各相对地电容均为均为 0.55 F0.55 F，人体电阻为人体电阻为 2000 2000，试判断单试判断单相触电的危险性。相触电的危险性。在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险性性，必须求出流过人体的电流必须求出流过人体的电流。将上述条件代入将上述条件代入对应公式可求得人体电流为对应公式可求得人体电流为：通过这个例子的计算可以说明通过这个例子的计算可以说明，不不接地电网中单接地电网中单相触电相触电也有致命的危险也有致命的危险，但，但与同样电与同样电压的接地电压的接地电网相比，危险性网相比，危险性较小较小。2023/8/1330例题：设不接地电网各相对地电压均为 22024/7/8312.2.2 2.2.2 不接地电网不接地电网抑制过电压的能力抑制过电压的能力 由由于于电电网网与与大大地地之之间间没没有有直直接接的的电电气气连连接接，在在意意外外情情况况下下可可能能产产生生很很高高的的对对地地电电压压。以以变变压压器器高压高压侵入低侵入低压压为例。为例。2023/8/13312.2.2 不接地电网抑制过电压的能力2024/7/832当高压一相与低压中性点短路时当高压一相与低压中性点短路时，低压低压侧侧对地对地电压将大幅度升高电压将大幅度升高。设。设该变压器为该变压器为 10/0.4 kV 10/0.4 kV 的变压器的变压器，则低则低压中压中性点对地电压性点对地电压 UNO UNO 升高升高到将近到将近 5800 V5800 V，由电压由电压矢矢量图可知量图可知，Ua Ua 略高略高于于5800 V5800 V，Ub=Uc Ub=Uc 略低于略低于 5800 V5800 V，这将给低这将给低压系统的安全运行造成极大的威胁压系统的安全运行造成极大的威胁。结论：结论：不接地电网抑制过电压的能力差，因此，不接地电网抑制过电压的能力差，因此，不接地电网中应该有有效的过电压保护措施。不接地电网中应该有有效的过电压保护措施。2023/8/1332当高压一相与低压中性点短路时，低压侧对2024/7/8332.2.3 2.2.3 不接地电网单相接地的危险性不接地电网单相接地的危险性 因为绝缘阻抗因为绝缘阻抗Z很大很大，接，接地电流地电流Id受到限制而很小受到限制而很小。2023/8/13332.2.3 不接地电网单相接地的危2024/7/834结论结论：（1 1）在不接地电网中发生在不接地电网中发生一一相接地相接地故障故障时时，三，三相电压将严重不平衡，接地相相电压将严重不平衡，接地相对地对地电压很低，电压很低，另两相对地电压将升高到接近线电压另两相对地电压将升高到接近线电压，这样大这样大幅度的幅度的电压电压升高升高，不不仅仅会增加单相触电的危险会增加单相触电的危险性性，完全失去不接地电网单相触电危险完全失去不接地电网单相触电危险性性小的小的优越性优越性，而且，而且还可还可能能损坏电气设备的绝缘损坏电气设备的绝缘，可可能产生放电火花能产生放电火花，增加火灾的危险增加火灾的危险性性。（2 2）由于故障接地电流由于故障接地电流 Id Id 很小，接地故障很小，接地故障检测困难，检测困难，这种接地故障可能潜伏下来这种接地故障可能潜伏下来 ,成成为危险的隐患为危险的隐患。因此因此，在比较，在比较重要重要的的接地电网接地电网中中，应当针对一相接地故障装应当针对一相接地故障装设设绝缘绝缘监视装置。监视装置。2023/8/13342024/7/835 本节本节对低压电网的运行方式进行了比较对低压电网的运行方式进行了比较分析分析。接地接地电网的单相触电的危险性比不接地电网大，不接地电网电网的单相触电的危险性比不接地电网大，不接地电网出现过电压的危险性和发生一相接地故障时的危险性比出现过电压的危险性和发生一相接地故障时的危险性比接地电网要大。这里所说的危险性是相对这两种电网而接地电网要大。这里所说的危险性是相对这两种电网而言的。无论接地电网还是不接地电网，出现以上故障时，言的。无论接地电网还是不接地电网，出现以上故障时，对人体来说都是致命的。对人体来说都是致命的。从安全角从安全角度度考虑考虑，接地电网在抑制过电压接地电网在抑制过电压、减轻故减轻故障条件下的触电危险性等方面有明显的优点。而且三相障条件下的触电危险性等方面有明显的优点。而且三相四四线制线路线制线路能能提供提供两组两组电电压，同时供给动力和照明用电，压，同时供给动力和照明用电，大大大节省大节省了了变配电设备变配电设备，具，具有良有良好好的经济性的经济性能能。因此。因此，我国和我国和世界各国绝大部世界各国绝大部分分都采用都采用中中性点直接接地的三相性点直接接地的三相四四线制电网线制电网。2023/8/1335 本节对低压电网的运行方式进行了2024/7/836 对于触电危险性大对于触电危险性大、过电压危险过电压危险性性不大不大、供供电连续性要求较高电连续性要求较高，同且电网对地绝缘水平高同且电网对地绝缘水平高、对地分布电容不大的场合对地分布电容不大的场合，宜采用不宜采用不接电接电网网。在在我国我国，这种电网主要用于矿井这种电网主要用于矿井。对于配电范围较对于配电范围较大大、用电设备数量大用电设备数量大，对地绝缘阻抗难以保证对地绝缘阻抗难以保证、过电压危害比较严重的场合过电压危害比较严重的场合，应采用接地电网应采用接地电网。就安全防护来讲，就安全防护来讲，不同的电网应采取不同的防护不同的电网应采取不同的防护方式方式，不同电网中的用电设备应采取不同种类的不同电网中的用电设备应采取不同种类的安全防护措施安全防护措施。2023/8/1336 对于触电危险性大、过电压危2024/7/8373 保护接地与保护接零保护接地与保护接零 保护接地和保护接零，也称接地保护和接保护接地和保护接零，也称接地保护和接零保护，虽然两者都是安全保护措施，但是他零保护，虽然两者都是安全保护措施，但是他们实现保护的原理不同。简单的说，保护接地们实现保护的原理不同。简单的说，保护接地是将故障电流引入大地，保护接零是将故障引是将故障电流引入大地，保护接零是将故障引入系统，促使保护装置迅速动作而切断电源。入系统，促使保护装置迅速动作而切断电源。2023/8/1337 保护接地与保护接零2024/7/8383.1 保护接地作用及原理分析保护接地作用及原理分析3.1.1 3.1.1 在不接地配电网中在不接地配电网中，当一相碰壳时当一相碰壳时，接地电接地电流流 IE IE 通过人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路。通过人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路。(与不接地电网单相触电作比较与不接地电网单相触电作比较)2023/8/13383.1 保护接地作用及原理分析2024/7/839 如果设备外壳不接地，如果设备外壳不接地，根据等值电路根据等值电路，不难不难求得人体承受的电压和流过人体的电流分别为求得人体承受的电压和流过人体的电流分别为 如果设备外壳有接地保护，如果设备外壳有接地保护，根据等值电路根据等值电路，不难求得人体承受的电压和流过人体的电流分不难求得人体承受的电压和流过人体的电流分别为别为2023/8/1339 如果设备外壳不接地，根据等值电路2024/7/840由于由于 人体经过的电流将大大减小人体经过的电流将大大减小电流分配关系电流分配关系例如，在前面第一章第四节的例题中流过人体的例如，在前面第一章第四节的例题中流过人体的电流就是在没有保护接地情况下得到的，其大小电流就是在没有保护接地情况下得到的，其大小为为64.8mA64.8mA，如有保护接地，且接地电阻，如有保护接地，且接地电阻RE=4RE=4，则人体电流减小为，则人体电流减小为2.3mA 2.3mA。2023/8/1340由于 人体经过2024/7/841 上上述述做法做法，即将在故障情况下可能呈现危即将在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线险对地电压的金属部分经接地线、接地体同大接地体同大地紧密地连接起来地紧密地连接起来，把故障电压限制在安全范把故障电压限制在安全范围以内的做法就称为围以内的做法就称为保护接地。保护接地。在不接地配电网中在不接地配电网中，仅当，仅当其对地绝缘阻抗其对地绝缘阻抗较高较高，单相接地电流较小单相接地电流较小，才有可能通过保护才有可能通过保护接地把漏电设备故障对地电压限制在安全范围接地把漏电设备故障对地电压限制在安全范围之内之内。2023/8/1341 上述做法，即将在故障情况下可能2024/7/8423.1.2 3.1.2 在接地配电网中在接地配电网中，当一相碰壳时当一相碰壳时，接地电流接地电流 IE IE 通过人体和配电网通过人体和配电网中兴电阻中兴电阻抗构成回路。抗构成回路。(与接与接地电网单相触电作比较地电网单相触电作比较)2023/8/13423.1.2 在接地配电网中，当一相碰2024/7/843在接地在接地的配的配电网中电网中，如果电气设备没有采取任何防如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施止间接接触电击的措施，则漏电时触及该设备的则漏电时触及该设备的人所人所承受的接触电压可能接近相电压承受的接触电压可能接近相电压，其危险性其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。大于不接地的配电网中单相电击的危险性。如果采取保护接地，如果采取保护接地，一相漏电一相漏电，则故障电流主要则故障电流主要经经接地电阻接地电阻R RE E 和工作接地电阻和工作接地电阻 R RN N 构成回路。漏电构成回路。漏电设备对地电压和零线对地电压分别为设备对地电压和零线对地电压分别为：由于由于RERE和和RNRN同在一个数量级同在一个数量级。二者都可能二者都可能远远超过安全电压远远超过安全电压，人触及漏电设备或触及人触及漏电设备或触及零线都可能受到致命的电击。零线都可能受到致命的电击。2023/8/1343在接地的配电网中，如果电气设备没有采取2024/7/844另一方面另一方面，由于故障电流主要经由于故障电流主要经R RE E和和R RN N构成回路构成回路，如如不不计计及带电体与外壳之间的过渡电阻及带电体与外壳之间的过渡电阻，其大小为其大小为由于由于R RE E和和R RN N都是欧姆级的电阻都是欧姆级的电阻，因此因此，IE IE 不可能太不可能太大。这种情况下大。这种情况下，一般的过电流保护装置不起作一般的过电流保护装置不起作用用，不能及时切断电源不能及时切断电源，使故障长时间延续下去。使故障长时间延续下去。2023/8/1344另一方面，由于故障电流主要经RE和RN2024/7/8453.2 保护接零作用及原理分析保护接零作用及原理分析3.2.1 3.2.1 基本概念基本概念l中性线中性线l火线火线l零线：零线：l保护零线保护零线l工作零线工作零线l保护接零：将电气设备在正常情况下不带电的金保护接零：将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即与配电网保护零线与配电网保护零线(保护导体保护导体)的紧密连接。这种做的紧密连接。这种做法就是保护接零法就是保护接零2023/8/13453.2 保护接零作用及原理分析2024/7/846由于相零回路阻抗很小，当设备金属外壳漏电时，由于相零回路阻抗很小，当设备金属外壳漏电时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流路电流 ISSISS能促使线路上的短路保护元件迅速能促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险。击危险。3.2.2保护接零作用及原理分析保护接零作用及原理分析2023/8/1346由于相零回路阻抗很小，当设备金属外壳漏2024/7/8473.2.3 3.2.3 保护接零保护接零系统速断和限压的要求系统速断和限压的要求在接零系统中，单相短电流越大，保护元件动作越在接零系统中，单相短电流越大，保护元件动作越快；反之，动作越慢。单相短路电流决定于配电快；反之，动作越慢。单相短路电流决定于配电网电压和相零线回路阻抗。稳态单相短路电流网电压和相零线回路阻抗。稳态单相短路电流 ISSISS按下式计算按下式计算:式中:U 配电网相电压；ZL 相线阻抗；ZPE 保护零线阻抗；ZE 回路中电器元件阻抗；ZT 变压器计算阻抗；Z 相零线回路阻扰，Z=ZL+ZPE+ZE+ZT。2023/8/13473.2.3 保护接零系统速断和限压的要2024/7/848显然显然，相零线回路阻抗不能太大相零线回路阻抗不能太大，以保证发生漏电以保证发生漏电时有足够的单相短路电流时有足够的单相短路电流 ，迫使迫使线路线路上的保护元上的保护元件迅速动作。件迅速动作。就电流对人体的作用而言就电流对人体的作用而言，电流通过人体的持续时电流通过人体的持续时间越长间越长，致命的危险性越大致命的危险性越大，引起引起心心室颤动所需室颤动所需要的电流越小。因此要的电流越小。因此，确定速断保护的动作时间确定速断保护的动作时间应当同时考虑可能的接触电压应当同时考虑可能的接触电压。保护接零不仅起过电流速断保护作用，还能降低漏保护接零不仅起过电流速断保护作用，还能降低漏电设备对地电压。由接零等值电路可以求出保护电设备对地电压。由接零等值电路可以求出保护装置动作前漏电设备对地电压为装置动作前漏电设备对地电压为2023/8/1348显然，相零线回路阻抗不能太大，以保证发2024/7/849应当指出应当指出，与不接地配电网不同与不接地配电网不同，在这里欲将漏电在这里欲将漏电设备对地电压限制在某一安全范围内设备对地电压限制在某一安全范围内是困是困难的。难的。为了实现保护接零要求，可以采用一般过电流保为了实现保护接零要求，可以采用一般过电流保护装置或剩余电流保护装置。护装置或剩余电流保护装置。2023/8/1349应当指出，与不接地配电网不同，在这里欲