在電力系統(tǒng)中，由于電氣裝置絕緣老化、磨損或被過(guò)電壓擊穿等原因，都會(huì)使原來(lái)不帶電的部分(如金屬底座、金屬外殼、金屬框架等)帶電，或者使原來(lái)帶低壓電的部分帶上高壓電，這些意外的不正常帶電將會(huì)引起電氣設(shè)備損壞和人身觸電傷亡事故。為了避免這類(lèi)事故的發(fā)生，通常采取保護(hù)接地和保護(hù)接零的防護(hù)措施。下面就談?wù)動(dòng)嘘P(guān)保護(hù)接地和保護(hù)接零的問(wèn)題。
1 保護(hù)接地
保護(hù)接地是指將電氣裝置正常情況下不帶電的金屬部分與接地裝置連接起來(lái)，以防止該部分在故障情況下突然帶電而造成對(duì)人體的傷害。
1.1 保護(hù)接地的作用及其局限性
在電源中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，如果電氣設(shè)備金屬外殼不接地，當(dāng)設(shè)備帶電部分某處絕緣損壞碰殼時(shí)，外殼就帶電，其電位與設(shè)備帶電部分的電位相同。由于線(xiàn)路與大地之間存在電容，或者線(xiàn)路某處絕緣不好，當(dāng)人體觸及帶電的設(shè)備外殼時(shí)，接地電流將全部流經(jīng)人體，顯然這是十分危險(xiǎn)的。
采取保護(hù)接地后，接地電流將同時(shí)沿著接地體與人體兩條途徑流過(guò)。因?yàn)槿梭w電阻比保護(hù)接地電阻大得多，所以流過(guò)人體的電流就很小，絕大部分電流從接地體流過(guò)(分流作用)，從而可以避免或減輕觸電的傷害。
從電壓角度來(lái)說(shuō)，采取保護(hù)接地后，故障情況下帶電金屬外殼的對(duì)地電壓等于接地電流與接地電阻的乘積，其數(shù)值比相電壓要小得多。接地電阻越小，外殼對(duì)地電壓越低。當(dāng)人體觸及帶電外殼時(shí)，人體承受的電壓(即接觸電壓)最大為外殼對(duì)地電壓(人體離接地體20m以外)，一般均小于外殼對(duì)地電壓。
從以上分析得知，保護(hù)接地是通過(guò)限制帶電外殼對(duì)地電壓(控制接地電阻的大小)或減小通過(guò)人體的電流來(lái)達(dá)到保障人身安全的目的。
在電源中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，保護(hù)接地有一定的局限性。這是因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí)，便形成單相接地短路，短路電流流經(jīng)相線(xiàn)和保護(hù)接地、電源中性點(diǎn)接地裝置。如果接地短路電流不能使熔絲可靠熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)可靠跳閘時(shí)，漏電設(shè)備金屬外殼上就會(huì)長(zhǎng)期帶電，也是很危險(xiǎn)的。
1.2 保護(hù)接地應(yīng)用范圍
保護(hù)接地適用于電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地的系統(tǒng)。對(duì)于電源中性點(diǎn)直接接地的農(nóng)村低壓電網(wǎng)和由城市公用配電變壓器供電的低壓用戶(hù)由于不便于統(tǒng)一與嚴(yán)格管理，為避免保護(hù)接地與保護(hù)接零混用而引起事故，所以也應(yīng)采用保護(hù)接地方式。在采用保護(hù)接地的系統(tǒng)中，凡是正常情況下不帶電，當(dāng)由于絕緣損壞或其它原因可能帶電的金屬部分，除另有規(guī)定外，均應(yīng)接地。如變壓器、電機(jī)、電器、照明器具的外殼與底座，配電裝置的金屬框架，電力設(shè)備傳動(dòng)裝置，電力配線(xiàn)鋼管，交、直流電力電纜的金屬外皮等。
在干燥場(chǎng)所，交流額定電壓127v以下，直流額定電壓110v以下的電氣設(shè)備外殼；以及在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面的場(chǎng)所，交流額定電壓380v以下，直流額定電壓440v以下的電氣設(shè)備外殼，除另有規(guī)定外，可不接地。
1.3 保護(hù)接地電阻
保護(hù)接地電阻過(guò)大，漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓就較高，觸電危險(xiǎn)性相應(yīng)增加。保護(hù)接地電阻過(guò)小，又要增加鋼材的消耗和工程費(fèi)用，因此，其阻值必須全面考慮。
在電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地的低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻不宜超過(guò)4ω。當(dāng)配電變壓器的容量不超過(guò)100kva時(shí)，由于系統(tǒng)布線(xiàn)較短，保護(hù)接地電阻可放寬到10ω。土壤電阻率高的地區(qū)(沙土、多石土壤)，保護(hù)接地電阻可允許不大于30ω。
在電源中性點(diǎn)直接接地低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻必須計(jì)算確定。
2 保護(hù)接零
2.1 保護(hù)接零的作用及應(yīng)用范圍
由于保護(hù)接地有一定的局限性，所以就采用保護(hù)接零。即將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分用金屬導(dǎo)體與系統(tǒng)中的零線(xiàn)連接起來(lái)，當(dāng)設(shè)備絕緣損壞碰殼時(shí)，就形成單相金屬性短路，短路電流流經(jīng)相線(xiàn)——零線(xiàn)回路，而不經(jīng)過(guò)電源中性點(diǎn)接地裝置，從而產(chǎn)生足夠大的短路電流，使過(guò)流保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切斷漏電設(shè)備的電源，以保障人身安全。其保安效果比保護(hù)接地好。
保護(hù)接零適用于電源中性點(diǎn)直接接地的三相四線(xiàn)制低壓系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，凡由于絕緣損壞或其它原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外都應(yīng)接零。應(yīng)接零和不必接零的設(shè)備或部位與保護(hù)接地相同。凡是由單獨(dú)配電變壓器供電的廠礦企業(yè)，應(yīng)采用保護(hù)接零方式。
2.2 重復(fù)接地
運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在接零系統(tǒng)中，零線(xiàn)僅在電源處接地是不夠安全的。為此，零線(xiàn)還需要在低壓架空線(xiàn)路的干線(xiàn)和分支線(xiàn)的終端進(jìn)行接地；在電纜或架空線(xiàn)路引入車(chē)間或大型建筑物處，也要進(jìn)行接地(距接地點(diǎn)不超過(guò)50m者除外)；或在屋內(nèi)將零線(xiàn)與配電屏、控制屏的接地裝置相連接，這種接地叫做重復(fù)接地。
如果短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)，相線(xiàn)——零線(xiàn)回路阻抗較大，短路電流較小時(shí)，則過(guò)流保護(hù)裝置不能迅速動(dòng)作，故障段的電源不能即時(shí)切除，就會(huì)使設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電。此外，由于零線(xiàn)截面一般都比相線(xiàn)截面小，也就是說(shuō)零線(xiàn)阻抗要比相線(xiàn)阻抗大，所以零線(xiàn)上的電壓降要比相線(xiàn)上的電壓降大，一般都要大于110v(當(dāng)相電壓為220v時(shí))，對(duì)人體來(lái)說(shuō)仍然是很危險(xiǎn)的。
采取重復(fù)接地后，重復(fù)接地和電源中性點(diǎn)工作接地構(gòu)成零線(xiàn)的并聯(lián)支路，從而使相線(xiàn)——零線(xiàn)回路的阻抗減小，短路電流增大，使過(guò)流保護(hù)裝置迅速動(dòng)作。由于短路電流的增大，變壓器低壓繞組相線(xiàn)上的電壓相應(yīng)增加，從而使零線(xiàn)上的壓降減小，設(shè)備外殼對(duì)地電壓進(jìn)一步減小，觸電危險(xiǎn)程度大為減小。
在無(wú)重復(fù)接地的情況下，當(dāng)零線(xiàn)斷線(xiàn)且在斷線(xiàn)處后面任一電氣設(shè)備發(fā)生碰殼短路時(shí)，會(huì)使斷線(xiàn)處后面所有接零設(shè)備外殼對(duì)地電壓均接近于相電壓(斷線(xiàn)處前面接零設(shè)備外殼對(duì)地電壓近似于零)，這是很危險(xiǎn)的。
在接零系統(tǒng)中，即使沒(méi)有設(shè)備漏電，而是當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，零線(xiàn)上就有電流，從而零線(xiàn)上就有電壓降，它與零線(xiàn)電流和零線(xiàn)阻抗成正比。而零線(xiàn)上的電壓降就是接零設(shè)備外殼的對(duì)地電壓。在無(wú)重復(fù)接地時(shí)，當(dāng)?shù)蛪壕€(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)，零線(xiàn)阻抗較大，三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，即使零線(xiàn)沒(méi)有斷線(xiàn)，設(shè)備也沒(méi)有漏電的情況下，人體觸及設(shè)備外殼時(shí)，常會(huì)有麻木的感覺(jué)。采取重復(fù)接地后，麻木現(xiàn)象將會(huì)減輕或消除。
從以上分析可知，在接零系統(tǒng)中，必須采取重復(fù)接地。重復(fù)接地電阻不應(yīng)大于10ω，當(dāng)配電變壓器容量不大于100kva，重復(fù)接地不少于3處時(shí)，其接地電阻可不大于30ω。零線(xiàn)的重復(fù)接地應(yīng)充分利用自然接地體(直流系統(tǒng)除外)。
2 .3 采用保護(hù)接零應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
保護(hù)接零能有效地防止觸電事故。但是在具體實(shí)施過(guò)程中，如果稍有疏忽大意，仍然會(huì)導(dǎo)致觸電的危險(xiǎn)。
①?lài)?yán)防零線(xiàn)斷線(xiàn)。
在接零系統(tǒng)中，當(dāng)零線(xiàn)斷開(kāi)后時(shí)，接零設(shè)備外殼就會(huì)呈現(xiàn)危險(xiǎn)的對(duì)地電壓。采取重復(fù)接地后，設(shè)備外殼對(duì)地電壓雖然有所降低，但仍然是危險(xiǎn)的。所以一定要保護(hù)零線(xiàn)的施工及檢修質(zhì)量，零線(xiàn)的連接必須牢靠，零線(xiàn)的截面應(yīng)符合規(guī)程要求。為了嚴(yán)防零線(xiàn)斷開(kāi)，零線(xiàn)上不允許單獨(dú)裝設(shè)開(kāi)關(guān)或熔斷器。若采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)，只有
當(dāng)過(guò)流脫扣器動(dòng)作后能同時(shí)切斷相線(xiàn)時(shí)，才允許在零線(xiàn)上裝設(shè)過(guò)流脫扣器。在同一臺(tái)配電變壓器供電的低壓電網(wǎng)中，不允許保護(hù)接零與保護(hù)接地混合使用。必須把系統(tǒng)內(nèi)所有電氣設(shè)備的外殼都與零線(xiàn)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)零線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，才能確保人身安全。
②嚴(yán)防電源中性點(diǎn)接地線(xiàn)斷開(kāi)。
在保護(hù)接零系統(tǒng)中，若電源中性點(diǎn)接地線(xiàn)斷開(kāi)，當(dāng)系統(tǒng)中任何一處發(fā)生接地或設(shè)備碰殼時(shí)，都會(huì)使所有接零設(shè)備外殼呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓，這是十分危險(xiǎn)的。因此，在日常工作中要認(rèn)真做好巡視檢查，發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)接地線(xiàn)斷開(kāi)或接觸不良時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。
③保護(hù)接零系統(tǒng)零線(xiàn)應(yīng)裝設(shè)足夠的重復(fù)接地。