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保护接地和保护接零都是保证人身安全的一种措施。即将带电的设备外壳可靠接地或接零，故障时，迅速启动保护设备切断电源，保证人身安全。但是，在同一变压器系统中，两者绝对不能同时用（在同一个设备上可以），是什么原理呢？文末会详细说明，电气设计在线教学狄老师。 （1）保护接地的原理和作用 对电源中性点不接地的系统中，如果电气设备金属外壳不接地，当设备带电部分某处绝缘损坏碰壳时，外壳就带电，其电位与设备带电部分的电位相同，显然这是十分危险的。 采取保护接地后，接地电流将同时沿着接地体与人体两条途径流过。因为人体电阻比保护接地电阻大得多，所以流过人体的电流就很小，绝大部分电流从接地体流过（分流作用），从而可以避免或减轻触电的伤害。 保护接地的实质和关键： 实质：通过接地电阻与人身电阻的并联，使整体电阻下降。当发生漏电时，降低人体触电电流。 关键：接地电阻越小越好。 保护接地局限性： 在电源中性点直接接地的系统中，保护接地有一定的局限性。这是因为在该系统中，当设备发生碰壳故障时，便形成单相接地短路，短路电流流经相线和保护接地线、电源中性点接地装置。如果接地短路电流不能使熔丝可靠熔断或自动开关可靠跳闸时，漏电设备金属外壳上就会长期带电，也是很危险的。 （2）保护接零的原理和作用电气设备正常工作时，零线不带电（或者电压很小），由于电气设备外壳与电源零线连接，人体触摸设备外壳并没有危险。当电动机等用电设备发生“碰壳”故障时，相线与零线短接，短路电流足以使安装在电源线路上的熔断器或者断路器发挥短路保护功能，从而切断电源。 注意：当设备发生“碰壳”故障到熔断器或断路器切断电源的时间间隔内，此时流过人体的电流如图所示： 不考虑电缆电阻时，很显然此时电气设备外壳对地电压为220V，若人体触及外壳时非常危险；若考虑电缆电阻，其中RΦ为相线电阻，RN为零线电阻，假设相线电缆截面为零线电缆截面的2倍，设备外壳电压： 此时人体触及外壳时将承受147V的电压，同样很危险。总的来说，保护接零的有效性在于线路的短路保护装置能否快速切断电源。 TN系统：电源的中性点接地，负载设备的金属外壳通过保护线连接到此接地点的低压配电系统。 （3）保护接地与保护接零主要的区别 1）保护原理不同 保护接地是限制设备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。在高压系统中，保护接地除限制对地电压外，在某些情况下，还有促使电网保护装置动作的作用；保护接零是借助接零线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置动作，以及切断故障设备的电源。此外，在保护接零电网中，保护零线和重复接地还可限制设备漏电时的对地电压。 2）适用范围不同 保护接地即适用于一般不接地的高低压电网，也适用于采取了其他安全措施（如装设漏电保护器）的低压电网；保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。 3）线路结构不同 如果采取保护接地措施，电网中可以无工作零线，只设保护接地线；如果采取了保护接零措施，则必须设工作零线，利用工作零线作接零保护。保护接零线不应接开关、熔断器，当在工作零线上装设熔断器等开断电器时，还必须另装保护接地线或接零线。 （4）保护接地与保护接零的优缺点 1）保护接零的优点 防电器外壳带电，若采用保护接地，在接地电阻RG符合要求不大于4欧姆的条件下，如果电器外壳带上220V的电压，则保护接地回路，短路电流I=U/（R0+RG）=220/（4+4）=27.5（A），其中R0是变压器中性点的接地电阻叫工作接地电阻。 为了保证保护设备可靠的动作，接地短路电流不小于自动开关整定电流的1.25倍或为熔丝熔断电流的3倍，因此，上式中的短路电流仅能保证断开整定电流不超过27.5/1.25、即22A的自动开关，或27.5/3、即9.2A的熔断器，如果保护设备的额定电流值大于上述值，保护设备就不能迅速、可靠的动作。 此时，电器设备外壳上将长期存在对地电压，对操作电器的人员是非常危险的。而采用保护接零，电器外壳绝缘击穿时的短路电流远大于27.5（A），只要合理选择保护装置的动作电流，当绝缘击穿造成单相短路，短路电流通常很大，足以使保护装置迅速切断电源，消除触电的危险。可见在接地电网中，为防止用电设备外壳带电伤人，采用保护接零比采用保护接地效果好的多。 2）保护接零的缺点 由低压公用电网或农村集体电网供电的电气设备应采用保护接地，不得采用保护接零。这是因为公用电网和农村集体电网，低压线路的维护水平较低，供电线路长，零线断线的可能性存在，若采用保护接零，万一零线断线，一台用电设备外壳带电，此低压系统的所有用电设备都带电非常危险。 单相负荷线路保护零线不得借用工作零线否则，如果接零线路松落或折段，将会使设备金属外壳带电或当零线与火线接反时使外壳带电。 采用保护接零，只能消除电器的外壳与电源的火线连接的严重故障，不能排除电器外壳的漏电故障，所以电器外壳在采用保护接零的同时，还应采取其他保护措施消除电器外壳的漏电故障，目前常用的方法是安装电流型漏电保护器。 必须有可靠的短路保护或过电流保护装置相配合，各种保护装置必须按照安全要求选择和整定。 3）保护接地的优点 一是降低漏电设备的对地电压；二是减轻了零干线断线的危险；三是当线路、设备发生对地短路时，由于重复接地与工作接地并联，降低了接地电阻，增加短路电流，加速保护装置动作速度，缩短事故持续时间；四是因重复接地对雷电流的分流作用，改善了架空线路的防雷性能，有利于限制雷电过电压。 4）保护接地的缺点 现行的公用配电网络中，并没有采用统一专用的接地（或接零）线，用户不是都具备这方面的专业技术知识，再加上城镇居住条件的客观环境、房屋配电系统设计施工不规范、供电部门安全宣传管理不到位等因素的限制或影响，正确有效地实施保护接地不是件容易的事。因此很多用户使用保护接地线也很难达要求的技术标准，存在不安全因素，反而埋下事故隐患。 （5）保护接地和保护接零不能混用的原理 因为当保护接地的设备外壳带电时 ，若其接地电阻r较大，故障电流Id不足以使保护装置动作，则因工作电阻rd的存在，使中性线上一直存在电压U0=Id*rd，此时 ，保护接零设备的外壳上长时间存在危险的电压U0，危及人身安全。 |
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