保护接地和保护接零的原理以及运用范围
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一、保护接地的原理  1）如上图所示，电气设备若没有采取保护接地，当一相绝缘损坏漏电使金属外壳带电时，操作人员误触及漏电设备，故障电流将通过人体和线路对地绝缘阻抗构成回路。绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合，其接地电流的大小与线路绝缘的好坏、分布电容的大小及电网对地电压的高低成正比。线路的绝缘越坏，对地分布电容越大、电压越高、触电的危险性越大。  2）如上图所示，漏电设备采取保护接地措施以后，故障电流将会通过接地体流散，流过人体的电流仅是全部接地电流中的一部分，通过人体电流 Ib=IeRo/（Ro Rb），Rb与Ro并联 接地电阻 Ro越小，流过人体的电流Ib就越小。人体电阻（一般约为1000Ω）比接地电阻（一般小于4Ω）大的多，根据并联分流公式可知，绝大部分电流通过接地体形成回路，流过人体的电流很小，从而保证了人身安全。为了限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围，要求保护接地阻值不大于4Ω。 5、保护接地也有用在中性点接地系统如TT系统的，但有局限性。  1）上图中U为电网电压，Rde和Rpe分别为中性点接地电阻和保护接地电阻，当某相碰壳时，如忽略相线阻抗及电源内阻的影响，则接地电流 Ie=U/（Rde Rpe），若U=220V，Rde=4Ω，Rpe=4Ω则Ie=27.5A。在接地短路电流Ie作用下，线路保护装置动作切断电源，保证了人身安全。 2）若保护装置未动作，则故障设备外壳对地电压U=IeRpe=27.5×4=110V，若保护接地电阻大于中性点接地电阻，设备外壳的对地电压将会超过110V，危险性更大。为了安全可靠，保护接地电阻越小越好。由于保护接地受到接地电阻的制约，中性点接地系统的保护接地有很大的局限性。 二、保护接零的原理 1、保护接零就是将设备在正常情况下不带电的金属部分，用导线与系统的零线可靠连接起来的保护方式。 2、保护接零是将电气设备外露的不带电金属外壳、构架等部分与配电网的保护导体包括PE线和PEN线紧密连接起来，在设备“碰壳”时短路电流启动保护装置切断电源，以保证人身安全。 3、保护接零的基本原理是借助接零线使设备漏电形成单相短路，由短路电流促使线路上的过电流保护装置迅速动作，以切断故障设备的电源。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。 4、保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。  如上图所示，电气设备正常工作时零线不带电压，由于设备外壳是与电源零线相连的，人体触摸设备外壳等于触摸零线，并无触电危险。当电气设备发生“碰壳”故障时，其金属外壳将相线与零线直接接通，单相接地故障遂成为单相短路。由于相线和零线有足够的截面，阻抗很小，产生很大的短路电流使保护设备熔断器或自动开关迅速动作，切断故障设备的电源，从而确保安全。 |
