TN-S接地接零保护系统原理

1.传统安全用电的保护接地和保护接零的作用
①保护接地的作用：在电力系统中，各种使用的电气装置的外壳无论它们的绝缘多么良好，其阻值R总是有限的。故在正常情况下就有漏电电流，不过该值很小，可忽略不计。但当电器设备的绝缘损坏时，电气装置中绕组的任一相线与外壳短路，使外壳带电，即呈现出对地电压。这时人体接融外壳时就会产生触电危险。为保护人体免遭电击伤害，具体作法是将电器设备的金属外壳，用导线和接地装置相接，叫保护接地，如图1a所示；

图1 保护接地和保护接零
②保护接零的作用：保护接零的技术安全原理与保护接地不同，它是用于1000V以下三相四线制中性点直接接地电网中电气设备的安全措施。其作法是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与系统中的零线相连接，即采取保护接零，如图1b所示。
其原理是，当电气设备的绝缘损坏，发生碰壳或接地短路时，短路电流经零线而成闭合电路，使成单相短路故障，此短路的电流极大，它将迅速烧断该相所设熔断器的熔丝，使电气设备脱离电源。
应当着重指出，在中性点绝缘系统中，决不容许采用保护接零的措施，因为系统中任一相接地或碰壳时，都会使所有接在零线上的电气设备外壳呈现出近于相电压的对地电压，这对人体是十分危险的。
2. 关于哪种保护措施适合于建筑工地的理论
现在一般城市供电电网均是1000V以下的变压器，中性点接地的三相四线制供电系统，因此应当采用保护接零，并应重复接地。而为什么不采用保护接地的措施呢，回答是不能起到安全保护作用，分析几点如下：
①存在危险电压为电流。在变压器中性点接地系统中，工作接地电阻≤4Ω，若保护接地电阻也计为4Ω，当电气设备绝缘损坏碰壳时，两接地装置间有短路电流，I地=220÷(4＋4) ＝27.5A,则机壳所带电压为U壳=27.5×4＝110V。若人接融机壳，按人体电阻约1000Ω计，则通过人体的电流I人=110÷1000 ＝0.11A，即110mA，此大于20mA的工频电流，足以使人丧命。
②熔断保护装置不会动作。按接地短路电流应小于自动开关电流的1.25倍或熔断器额定电流的2～4倍（一般计算取3）。按事故短路电流仅为27.5A计，此仅能保证断开整定电流不超过27.5÷3 ＝9.2A的熔断器。而工地上所使用的电气设备均大于此值，因此该熔断保护装置不会动作，使事故设备外壳长期存在对地电压，威胁人身安全。（此也是现在在工地上推行不用熔断器而用漏电保护器的原因。）
③工地上接地电阻值很难降低。是否可采用降低保护接地电阻能降低事故机壳电压的方法，按计算，取安全电压值为42V，工作接地电阻为4Ω，则要求保护接地电阻值R=[42÷（220-42）]×4＝0.942Ω，这样低的电阻值在工地上很难到。另外，它还会发生三相电压的不对称，只计事故机壳对地电压取为65V时，其它两相会升至327V，此会给该两相上的用电设备带来危险。并且同时，中性点的对地电压上升为155V，有人触及会产生电击。
综上所述，在中性点接地的1000V以下的供电系统中，采用保护接地是不合适的。由于建筑施工情况的特殊性，在施工现场，各种设备、各个工种都需要用电，为了作到要保护设备又要保护到人身不受到电伤害，以前的安全用电保护系统也越来越体现其在工地临时用电系统中的不足，因此，国家制定（JGJ46—2005）规范，强调必须采用TN-S接地接零保护系统。