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电气设备中保护接地与保护接零有什么区别?

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伟德体育官方网站:2017-03-10 16:05

电气设备中保护接地与保护接零


第一,什么叫做接地

接地有两种,一种是工作接地,一种是保护接地。工作接地的目的是为了取得大地的零电位,保护接地的目的是为了人身安全。
第二,有关接地的国际标准和国家标准
国际标准是IEC 60364,国家标准是GB16895。这两部标准都是强制性标准,也即任何配电系统,都必须无条件地百分百实行的标准。
第三,什么叫做零线
零线,指的就是PEN线,它的正确名称又叫做保护中性线。


伟德体育官方网站来看伟德体育官方网站早已熟知的IEC60364中有关TN-C接地系统的图,如下:

相信,这张图大家不陌生。现在,伟德体育官方网站来仔细看看这张图。


这张图的接地系统是TN-C。这里的T指的是变压器中性点直接接地。注意看图的左侧,伟德体育官方网站看到变压器中性点直接接地,其用途是获得地电位,也即零电位。所以,变压器中性点直接接地又被称为工作接地。

从变压器中性点接地开始,这条线被称为PEN线,也即零线。
零线这个名词颇有争议。不过,零线的知名度相当高,连老奶奶级别的人都知道,可见这个词汇还会长久存在下去。
第四,什么叫做保护接零
注意看,上图的中下部有两只负载,左边一只需要引入三条相线和中性线,右边一只仅需要引入三条相线即可。伟德体育官方网站来看PEN线是如何接到负载中去的。
伟德体育官方网站看到,PEN线首先接到负载的外壳,然后再接到中性线输入端子。这就是保护接零。
这样做的目的是什么?
大家已经知道,零线的正确名称是保护中性线,并且保护是第一位的,中性线是第二位的。由此可知,在国际标准IEC60364中,TN-C接地系统的PEN线被首先引至设备外壳的意义就是保护人身安全。
注意:负载的外壳也即外露导电部分不直接接地,而是接到保护中性线PEN线上或者保护线PE上,这种做法在IEC60364中用符号N来表示。所以上图的接地系统属于TN接地系统,而将PEN线也即零线直接连接到用户端,这种接地系统被称为TN-C系统。
实际接线中,PEN线首先引入零线端子,再引入到外露导电部分的专用端子,和IEC60364的TN-C原图恰好相反。


第五,TN-C系统存在的问题

在上图中,如果PEN线在两只负载的中间断裂,前面一只负载的外壳不会发生什么问题,但后面一只负载的外壳就会有问题。伟德体育官方网站来看下图: 伟德体育官方网站看到,PEN线在中间断裂。如果恰好断点前后的负载都发生了单相接零故障,断裂点前部的PEN接地良好,由IEC60364的TN-C原图可知,PEN线和用电设备的外壳电压不会上升;然而PEN线断裂点后部,因为PEN线与用电设备的外壳直接连接,而用电设备的外壳已经出现了单相接零,因此断裂点后部的PEN线上的电压会上升,最高会升到相电压220V。

这是TN-C接地系统最薄弱之处。也因此,TN-C系统严禁使用在会发生爆炸的场合,例如油库、煤矿等等。
为了防止出现上述情况,TN-C系统必须重复接地:

注意看,上图在最右下侧重复接地,这样就可以避免出现PEN线断裂点后部在单相接地故障状态下电压上升的情况。



第六,什么叫做保护接地?
那么什么叫做保护接地呢?伟德体育官方网站来看下图:

这个接地系统叫做TN-S。根据前面的说明,伟德体育官方网站知道T表示变压器中性点直接工作接地,而负载的外壳则与来自电源的保护线相接。
从图中伟德体育官方网站看到,变压器的中性点在接地后,分开为N线和PE线,而负载的外壳直接与PE线相接。这种做法就叫做保护接地。
显然,这是最好的接地方法。
另外,PE线允许多点重复接地。
伟德体育官方网站再看看TN-C-S接地系统:

伟德体育官方网站看到,PEN线在两个负载中间分开为N线和PE线。左边的负载接在TN-C的系统中,而第二个负载接在TN-C-S的系统中。伟德体育官方网站看到,PEN线在两个负载中间分开为N线和PE线。左边的负载接在TN-C的系统中,而第二个负载接在TN-C-S的系统中。
TN-C-S接地系统大量应用在居家配电系统中。
值得注意的是:在PE与N的分开点PEN线需要再次接地,之后才分开,而且分开后不得再次合并。


对于居家配电的TN-C-S系统,有一个值得注意的情况。伟德体育官方网站来看下图:



伟德体育官方网站看到,家家户户的居家配电箱都从MEB点获取N线。伟德体育官方网站根本就不可能规定某家人家只能拥有多少用电设备,以及何时用电。这样一来,在MEB后部的N线电流In会很大,也即三相严重不平衡。伟德体育官方网站看到,家家户户的居家配电箱都从MEB点获取N线。伟德体育官方网站根本就不可能规定某家人家只能拥有多少用电设备,以及何时用电。这样一来,在MEB后部的N线电流In会很大,也即三相严重不平衡。
三相不平衡的结果造成N线产生一定的电压,这对于居家配电不是很有利,会降低供电的可靠性。
因此,对于居家配电来说,一定要做好PE线的连接工作。同时,在户内一定要杜绝N线和PE线混用。如果有条件,做好PE线的二次重复接地。特别在浴房,最好能有接地体的等电位联结。



第七,TT系统和IT系统



下图是TT系统:


伟德体育官方网站看到,IT系统的变压器中性点不接地,这就是I的含义。同时,T的含义是负载外壳直接接地。这一点伟德体育官方网站从上图中可以明确看到。



总结一下

1)保护接零专指TN-C系统中负载的外壳接到PEN线也即零线上。这种接法有很多弊端,并且需要多点接地。
2)保护接地在TN-C-S、TN-S、TT、IT接地系统中都采用,也即负载的外壳接到PE线上(TN-S、TN-C-S)或者直接接地(TT、IT)。
保护接零已经很少见了,常见的都是TN-C-S或者TN-S里的保护接地方式。
3)TN系统的特点是,它的单相接地(接零)故障电流较大,近乎于短路电流,因此TN系统又叫做大电流接地系统。
TN系统的单相接地故障保护可以依靠断路器或者熔断器;TT和IT系统的特点是,它的单相接地故障电流较小,尤其是IT,单相接地后只有分布电容造成的极小电流。因此,TT和IT又叫做小电流接地系统。
TT的单相接地故障必须配套剩余电流保护装置来实行线路保护。
IT需要配套绝缘监测装置来监测单相接地故障并告警。IT系统发生异相的第二次接地故障后,故障相通过用电设备的接地回路构成相间短路事故,会起动断路器或者熔断器来保护。



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