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电气工程中设备保护接地和接零研究

发表时间：2020/10/20 来源：《基层建设》2020年第19期作者：姚根辉

[导读] 摘要：从实际经验来看，电气工程中会涉及到大量设备地使用，在这种情况下为了保证它们能够正常运转并发挥出其重要作用，因而这就要求我们必须采取保护接地和接零措施。

        身份证号：13018219870107xxxx
        摘要：从实际经验来看，电气工程中会涉及到大量设备地使用，在这种情况下为了保证它们能够正常运转并发挥出其重要作用，因而这就要求我们必须采取保护接地和接零措施。有鉴于此，本文通过从知网等数据库查阅相关文献以及结合自己历年从业工作实践背景下，主要就电气工程中设备保护接地和接零展开研究，以期能够为业内其他人员提供一定参考。
        关键词：电气工程；设备；保护接地；保护接零；研究
        1保护接地
        1.1 IT系统中保护接地的作用原理
        当电气工程中设备带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，电气工程中设备金属外壳或构架就会带电，其电位与电气工程中设备带电部分电位相同。因为电气工程中设备带电部分与大地形成电容器的关系，电气工程中设备金属外壳或构架对地就存在相电压，而人站在地上触碰电气工程中设备已带电的金属外壳或构架就必然会发生触电事故。当电气工程中设备金属外壳或构架采取接地保护措施后，碰壳电流将同时由接地装置和人体两个导体流向大地。因为人体电阻比接地装置电阻大的多，根据欧姆定律公式I=U/R，所以流经人体的电流就很小，绝大部分电流从接地装置流向大地，从而可以避免或减轻触电对人体造成的伤害。
        1.2 TT系统中保护接地的作用原理
        当已做接地保护的电气工程中设备带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，故障电流由绝缘损坏的电气工程中设备带电部分→电气工程中设备金属外壳或构架→电气工程中设备保护接地装置→大地→电源中性点接地装置回到电源中性点，形成了短路。由于电气工程中设备保护接地装置、大地和电源中性点接地装置的电阻作用，短路电流可能不会太大，继电保护装置可能不会动作，那么短路电气工程中设备的金属外壳或构架就会长期带电，这就容易发生人体触电事故。所以在TT系统中不可采用保护接地。
        2保护接零
        2.1 TN-C系统中的保护接零
        2.1.1 TN-C系统中保护接零的作用原理
        当电气工程中设备的带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，故障电流由绝缘损坏的电气工程中设备带电部分→电气工程中设备金属外壳或构架→电气工程中设备保护接零连接线→NPE线回到电源中性点，形成了短路。由于电气工程中设备金属外壳或构架、电气工程中设备保护接零连接线和NPE线电阻较小，所以短路电流较大，短路电流促使继电保护装置动作，把电流断开，以消除人体触电危险。
        2.2 TN-C系统中保护接零的局限性
        2.2.1只适用于三相负载基本均衡的情况
        由于单相负载的存在必然会造成三相负载不均衡和NPE线过长造成阻抗过大时，则NPE线上会有不均衡电流通过，不均衡电流对地产生电压，即NPE线对地产生电压，则做接零保护的电气工程中设备金属外壳或构架就会带电，这样就有可能造成人身触电事故。
        2.2.2 NPE线不可断开
        第一，以一个单相回路为例，当电气工程中设备的带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障，而NPE线又断开时，则电气工程中设备金属外壳或构架对地产生相电压，即电气工程中设备金属外壳或构架带电，对人身安全造成威胁。
        第二，由于NPE线断开造成三相电压畸变，使电气工程中设备工作特性发生变化，电压过低设备无法正常工作，电压过高将缩短设备使用寿命，甚至烧毁设备造成经济损失。
        第三，NPE线不得通过漏电保护器。

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若NPE线通过漏电保护器，当发生短路故障时，故障相和NPE线的故障电流在漏电保护器内的电流互感器中的磁场相互抵消，漏电保护器将因检测不到故障电流而不动作，即电气工程中设备金属外壳或构架将会带电。
        由此可知，TN-C系统是有其弊端的，现在已很少采用，尤其是在民用配电系统中已不允许采用此系统。
        2.3 TN-S系统中保护接零的作用原理
        当电气工程中设备的带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，故障电流由绝缘损坏的电气工程中设备带电部分→电气工程中设备金属外壳或构架→电气工程中设备保护接零连接线→PE线回到电源中性点，形成了短路。由于电气工程中设备金属外壳或构架、电气工程中设备保护接零连接线和PE线电阻较小，所以短路电流较大，短路电流促使继电保护装置动作，把电流断开，以消除人体触电危险。
        2.4 TN-C-S系统中保护接零的作用原理
        TN-C-S系统即是三相四线供电时局部TN-S接零保护系统。当电气工程中设备的带电部分绝缘损坏而又发生单相碰壳故障时，故障电流由绝缘损坏的电气工程中设备带电部分→电气工程中设备金属外壳或构架→电气工程中设备保护接零连接线→PE线→NPE线回到电源中性点，形成了短路。由于电气工程中设备金属外壳或构架、电气工程中设备保护接零连接线、PE线和NPE线电阻较小，所以短路电流较大，短路电流促使继电保护装置动作，把电流断开，以消除人体触电危险。
        在同一供电系统中，左边的电气工程中设备采用保护接地，右边的电气工程中设备采用保护接零。当采用保护接地的电气工程中设备带电部分绝缘损坏而又发生单相（三相中的任一相，这里假设为L1相）碰壳故障时，故障电流由绝缘损坏的电气工程中设备带电部分→电气工程中设备金属外壳或构架→电气工程中设备保护接地装置→大地→电源中性点接地装置回到电源中性点，形成了短路。由于电气工程中设备保护接地装置、大地和电源中性点接地装置的电阻作用，短路电流可能不会太大，继电保护装置可能不会动作，那么采用保护接地的电气工程中设备的金属外壳或构架就会长期带电。根据串联电路原理，如果电气工程中设备保护接地装置的电阻和电源中性点接地装置的电阻相同，则左边采用保护接地装置的电气工程中设备的金属外壳或构架和NPE线对地电压俱为110V。由于右边的电气工程中设备采用了保护接零，则该电气工程中设备的金属外壳或构架也带有110V对地电压。同时左边采用保护接地的电气工程中设备的金属外壳或构架和右边采用保护接零的电气工程中设备的金属外壳或构架之间有220V相电压。对人身安全造成威胁。所以，当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气工程中设备的接地、接零保护应与原系统保持一致。不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。但是，对于同一台设备，同时接零又接地的话，安全性更高。
        3结束语
        总得来说，随着当前我国经济社会飞速发展，电气工程中所使用到的设备也不断增多，所以这就需要我们采取一定措施有效地保护起它们。
        参考文献
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        [3]郭慧杰.低压供配电系统中保护接地和保护接零的浅谈[J].建筑工程技术与设计,2018,000(035):4533.
        [4]张渊.分析建筑电气施工接零和接地的施工技术[J].建材发展导向,2020,018(006):372-373.
        [5]全金赵.建筑电气施工接零和接地的施工技术浅析[J].水电科技,2019,2(1).
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