电气接地的目的和原理
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电气接地的目的: 1、在电力系统中,运行需要的接地,如中性点接地等,称为工作接地。 2、电气设备的金属外壳,钢筋混凝土杆和金属杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为了防copy止这种电压危及人身安全而设的接地,称为保护接地。保护接地是中性点不接地的低压配电系统和电力高压系统中,电气设备和电气线路最采用的一种保安措施。 3、接地电压保护装置,如避雷针、避雷器和保间隙等,为百了消除过电压危险而设的接地,称为过电压保护接地。 4、易燃油、天然气贮罐和管道等,为了防止静电危险影响而设的接地,称为防静电接地。 电气接地的作用: 1.防止电磁耦合干扰:如数字设备度接地;射频电缆布线屏蔽层接地等; 2.防止强电和雷击通信设备:如列架及一般通信设备机壳接地,防止设备、仪表、人身伤害; 3.通信系统工作需要:如海缆中继设备的远供系统采用导线——大地制方式。 电气接地的原理和目的 首先,我们要知道接地的目的是什么!看下图:
仔细观察,我们会发现右图的电池负极线路有接地标识。这说明,电池负极为零电位,它为全电路定义了电压参考点。这种接地叫做工作接地,工作接地的目的就是为系统构建零电位点。
这张图中,T是电力变压器的低压侧绕组。低压绕组的中性线实施了工作接地,注意是接大地。我们把工作接地后的中性线引出,它就是大名鼎鼎的零线,符号是PEN,定义名称是保护中性线。注意:图中的配电系统,有了工作接地,线路中各处的对地电位就是明确的,不会发生偏移。
图中的负载电阻Ra、Rb和Rc不相等,如果零线没有工作接地,它的末端电位就会偏离零电位点。有了工作接地,零线的电位被强制性地限定为大地的零电位。这就是工作接地的目的。
这张图中,我们看到了变压器低压侧绕组的中性线N执行了工作接地,并且以PEN零线的形式引出。注意到在负载侧的引入端,零线再次重复接地,其目的是确保零线线路末端的电位依然为零。这样做的就能够防止零线过长引起零线末端的零电位偏离,防止因为零线断裂而引起的零电位偏离。 注意到一个重要事实:尽管零线电位为零,但零线电流丝毫不受影响。也就是:零线电流的大小与零线电位为零无关!为何如此?因为零线的电压是节点电压,不是欧姆定律定义的电压。零线电压遵循基尔霍夫第二定律KVL,不遵循欧姆定律。 这张图就是TN-C接地系统。图中左起第一个负载,我们看到零线首先引入到用电设备的金属外壳,然后再引入到零线接线端子,于是用电设备外壳的电位为零。这种接法叫做保护接零。 保护接零的目的是什么? 其一:若用电设备的内部发生火线碰壳事故,由于外壳接零,于是外壳的电位为零。此时,若有人正在触摸用电设备的外壳,由于外壳为零电位,以此保障了人身安全。 其二:注意到零线电流与零线电压无关。当上述碰壳事故发生后,接零电流相当于火线对零线短路,于是线路中的保护装置(断路器或者熔断器)就会执行线路保护切断故障线路。 这张图中,我们看到变压器低压侧绕组工作接地后,以中性线N的形式引出。也就是说,TT接地系统具有工作接地。 用电设备的外壳单独接地,与N线无关。这种接地叫做保护接地。 用电设备的外壳执行保护接地后,一旦发生碰壳事故,由于用电设备的外壳为零电位,确保了人身安全防护。同时,故障电流形成接地电流,经过地网再返回变压器中性点。由于地网的阻抗较大,因此故障电流较小,无法启动断路器或者熔断器执行线路保护。这时,就需要在系统中安装漏电保护器来执行线路保护。 一般地,漏电保护器的动作电流设定为30mA。 IEC提出了另外一种接地形式,以满足配电系统的接地需求,这就是TN-S接地系统。 注意看图中的变压器中性点,它工作接地后以中性线N和保护线PE的形式引出。 在负载侧,负载的外壳接到PE线上。由于PE线就是地线,所以用电设备的这种防护也叫做保护接地。 |







