接地和接零是電氣安全技術中最重要的措施之一,是關系到設備和人身安全的關鍵。因此,正確地選擇接地和接零的方式及其安裝方法對供電所電氣工作者是非常重要的工作任務。
一、接地和接零的作用
1.工作接地
電氣設備因正常工作或排除故障的需要,將電路中的某一點如中性點用金屬與接地體連接起來,稱為工作接地。
2.保護接地
將電氣設備正常情況下不帶電的金屬部分用金屬與接地體連接起來,稱為保護接地。
正常情況下,電氣設備的金屬外殼是不帶電的。但當設備因絕緣損壞且碰到外殼時,外殼就會帶電,如果外殼不接地,人體觸及帶電外殼時,由于線路對地有電容,或者線路某個地方絕緣不好,就會有電流流過人體而發生觸電傷人,若將外殼接地,接地故障電流將沿著接地體和人體兩條通路流過,流過每一條通路的電流值與其電阻成反比。因為人體的電阻比接地體的電阻大得多,所以流過人體的電流很小,從而大大地減少了觸電的危害性。
3.保護接零
將電氣設備正常情況下不帶電的金屬部分用金屬與零線連接電,形成單相接地短路時,其短路電流經零線構成回路,迅速將熔斷器熔絲熔斷,或使其他保護裝置迅速動作跳閘,斷開其故障設備的電源,以免發生觸電傷人事故。
4.重復接地
在采用保護接零的低壓電網中,除在中性點接地以外,還必須在零線上的一處或多處進行接地,這叫做重復接地。
采用重復接地的目的是:①當電氣設備發生接地短路時,可以降低零線的對地電壓;②當零線斷線時,可以繼續使零線保持接地狀態,減輕了觸電的危害。在沒有采用重復接地的情況下,當零線發生斷線時,接在斷線點后面只要有一臺設備發生接地短路,其他設備外殼的對地電壓都接近于相電壓。
當采用重復接地后,接地零線斷線點后面的設備外殼上的對地電壓可以大大降低,其值決定于變壓器中性點接地電阻和重復接地電阻的大小,即
Ud=Uφ×rn/(ro+rn)=Idrn
Id=Uφ/(ro+rn)
式中Uφ--相電壓,V;
Ud--設備外殼對地電壓,V;
Id--單相接地故障電流,A;
rn--重復接地電阻,Ω;
ro--變壓器中性點電阻,Ω。
如果是多少處重復接地(并聯),則接地電阻值很低,設備外殼的對地電壓也就很小,從而大大減輕了人身觸電的危險。盡管如此,為了確保安全,還是應在施工時堅持保證質量,在運行中加強維護,杜絕發生零線斷線現象。
5.防雷接地
把防雷設備(如避雷器、擊穿保險等)用金屬與接地體連接起來稱為防雷接地。防雷接地的作用是將雷電流通過接地裝置泄入大地中,使電氣設備免遭受雷電的損壞。每年3月15日前,應將防雷設備投入運行。
二、接地和接零的選擇
低壓電網的中性點(即配電變壓器低壓側的中性點),可采用直接接地或不接地的運行方式。一般均為直接接地,中性點直接接地的電網,當發生單相接地故障時,非接地相的對地電壓不會升高,但卻有較大的接地短路電流。當人體觸及設備的帶電外殼時,仍有觸電的危險。為此,應安裝漏電保護器。
在中性點直接接地的低壓電網中,電力設備一般采用接地保護,以減輕觸電的危險。為了提高保安效果,當用電設備比較集中時,則應采用接零保護,但應在線路的首端和終端作重復接地。對裝有漏電保護器的低壓電網,嚴禁采用重復接地。否則,漏電保護器就不能投入運行。
由同一臺配電變壓器供電的電力設備,不能有的采用接零保護,有的采用接地保護。否則,當采用接地保護的設備外殼帶電時,將會使零線及接零保護的設備外殼產生較高的對地電壓,增加人身觸電的危險。
三、必須實行保護接地或接零的設備
(一)應該實行接地或接零的設備
凡正常情況下不帶電,當絕緣損壞或其他特殊情況下可能帶電的電氣與機械設備的金屬部分,都應該實行保護接地或接零。具體有:
(1)電機、變壓器、電器的外殼及其操動機構;
(2)配電盤、控制屏及變配電所的金屬構架與金屬遮欄;
(3)電線、電力電纜的金屬保護管和金屬包皮,電纜終端頭與中間頭的金屬包皮,以及母線的外罩與保護網;
(4)電焊用變壓器、互感器的二次繞組及局部照明變壓器的二次繞組;
(5)照明燈具、電扇及電熱設備的金屬底座與外殼;
(6)避雷針、避雷器、保護間隙和耦合電容器底座,架空地線及線路的金屬桿塔;
(7)超過安全電壓,但未采用隔離變壓器的手持電動工具或移動電具的外殼等。
(二)可不實行接地或接零的設備
凡下列設備或屬下述情況的電氣與機械等設備,可以不實行保護接地或接零:
(1)采用安全電壓或低于安全電壓的電氣設備(規程內另有專門規定的除外);
(2)裝在配電屏、控制屏上的電氣測量儀表、繼電器與低壓電器的外殼;
(3)架空線路及戶外變電所桿上絕緣子的金具;
(4)在已接地金屬構架上的支持絕緣子與套管的金具,
(5)在常年保持干燥且用木材、瀝青等絕緣較好的材料鋪設地面時,其室內的低壓電氣設備(包括與它有金屬
性連接的機械設備等)的外殼。