电工上岗证5：保护接地与保护接零

1、保护接地与保护接零保护接地与保护接零季大鹏季大鹏20222022年年6 6月月7 7日日接地的基本概念接地的基本概念n接地接地就是利用接地装置将电就是利用接地装置将电力系统中各种电气设备的某力系统中各种电气设备的某一点一点与大地直接构成回路。与大地直接构成回路。n使电力系统在发生故障或遭使电力系统在发生故障或遭受雷击时，形成对地电流和受雷击时，形成对地电流和流泄雷电流流泄雷电流, ,从而从而保证电力保证电力系统的安全运行和人身安全系统的安全运行和人身安全。n接地可分为工作接地、保护接地可分为工作接地、保护接地和保护接零、接地和保护接零、重复接地重复接地及防雷接地及防雷接地。接地的分类接地的分类

2、n工作接地（工作接地（DEDE） 是指电气设备（如变压器中性是指电气设备（如变压器中性点）为保证其正常工作而进行点）为保证其正常工作而进行的接地。的接地。n保护接地保护接地（PEPE） 将在故障情况下，可能呈现将在故障情况下，可能呈现危险对地电压的设备金属外壳危险对地电压的设备金属外壳或构架等，与或构架等，与大地大地进行可靠的进行可靠的电气连接。电气连接。n保护接零（保护接零（PENPEN） 在电源中性点接地的系统中，在电源中性点接地的系统中，将电气设备在正常情况下，不将电气设备在正常情况下，不带电的金属外壳或构架等，用带电的金属外壳或构架等，用导线与导线与保护零线保护零线紧密可靠的连紧密可靠

3、的连接。接。5-15-1低压配电系统的形式低压配电系统的形式n根据配电系统接地方式的不同，把根据配电系统接地方式的不同，把低压配电系统分为：低压配电系统分为：ITIT、TTTT和和TNTN三三种形式种形式nTNTN系统又分成系统又分成TN-CTN-C、TN-STN-S和和TN-C-STN-C-S三种三种低压配电系统代号的含义低压配电系统代号的含义n第一位字母第一位字母表示系统与大地之间的关系表示系统与大地之间的关系 I I表示系统所有带电的零部件与大地绝缘，或通过一定的阻抗表示系统所有带电的零部件与大地绝缘，或通过一定的阻抗接地接地 T T表示系统有一点直接接地表示系统有一点直接接地n第二位字

4、母第二位字母表示设备外壳与大地之间的关系表示设备外壳与大地之间的关系 T T表示设备外壳直接接地，与电源的接地点无关表示设备外壳直接接地，与电源的接地点无关 N N表示设备外壳与电源的接地点有直接电连接（接零）表示设备外壳与电源的接地点有直接电连接（接零）n其余字母其余字母 C C表示中性线（表示中性线（N N）与保护线（）与保护线（PEPE）合用一根导体）合用一根导体 S S表示中性线（表示中性线（N N）与保护线（）与保护线（PEPE）分开独立使用（从第一点分）分开独立使用（从第一点分开后不允许再次相接）开后不允许再次相接） TTTT系统（三相四线制）系统（三相四线制）n三相四线制中性线、

5、负载直接接地三相四线制中性线、负载直接接地系统系统n每台设备均经过各自的每台设备均经过各自的PEPE线线单独接单独接地地。n特点：抗电磁干扰；若有设备因绝特点：抗电磁干扰；若有设备因绝缘不良或损坏缘不良或损坏, ,但当接地电阻值较但当接地电阻值较大时，使其外露可导电部分带电时，大时，使其外露可导电部分带电时，漏电电流一般很小不足以使线路过漏电电流一般很小不足以使线路过流保护装置动作，增加了触电危险。流保护装置动作，增加了触电危险。n要求：必须装设灵敏的漏电保护装要求：必须装设灵敏的漏电保护装置。置。n应用：农村用电、老式民居、电子应用：农村用电、老式民居、电子设备。设备。ITIT系统系统n三相

6、三线制、三相四线制中三相三线制、三相四线制中性线不直接接地，负载接地性线不直接接地，负载接地系统系统n中性点不接地中性点不接地或经高阻抗接或经高阻抗接地，每台设备均经各自的地，每台设备均经各自的PEPE线接地。线接地。n要求：需装设单相接地保护。要求：需装设单相接地保护。n应用：对应用：对连续供电连续供电要求较高要求较高或对抗电磁干扰要求较高的或对抗电磁干扰要求较高的易燃易暴场所。易燃易暴场所。 如矿井、如矿井、冶炼金属等。冶炼金属等。TNTN系统系统nTN-CTN-C系统（三相四线制）系统（三相四线制）n保护接零保护接零nPENPEN线中可有电流通过，其断线，线中可有电流通过，其断线，会造成

7、人身触电危险，且会造成会造成人身触电危险，且会造成有的相电压升高而烧毁单相用电有的相电压升高而烧毁单相用电设备。设备。PENPEN线须连接牢固。线须连接牢固。n应用：应用： 该系统对于单相负荷及三相不平该系统对于单相负荷及三相不平衡负荷的线路，衡负荷的线路，PENPEN线总有电流流线总有电流流过，其产生的压降，将会呈现在过，其产生的压降，将会呈现在电气设备的金属外壳上，电气设备的金属外壳上，对敏感对敏感性电子设备不利性电子设备不利。此外，。此外，PENPEN线上线上微弱的电流在危险的环境中可能微弱的电流在危险的环境中可能引起爆炸。所以引起爆炸。所以有爆炸危险环境有爆炸危险环境不能使用不能使用T

8、N-CTN-C系统系统。TNTN系统系统nTN-STN-S系统（三相五线制）系统（三相五线制） n保护单独接地保护单独接地nPEPE线与线与N N线分开线分开，PEPE线中线中没有电流通过，所有设没有电流通过，所有设备之间不会产生电磁干扰；备之间不会产生电磁干扰； PEPE线断线不会使设备外露线断线不会使设备外露可导电部分带电，比较安可导电部分带电，比较安全。全。n应用：应用：适用于内部设有变适用于内部设有变电所的建筑物。电所的建筑物。电子设备、电子设备、实验场所、新建住房。实验场所、新建住房。 TNTN系统系统nTN-C-STN-C-S系统系统( (即即TN-CTN-C与与TN-STN-S的

9、组合的组合) ) n运行方式灵活，兼有运行方式灵活，兼有TN-CTN-C系统和系统和TN-STN-S系统的优越性，系统的优越性，经济实用。经济实用。n应用：现代企业、民用建应用：现代企业、民用建筑。筑。nPEPE与与N N分开后不能再合并分开后不能再合并 N N线、线、PEPE线、线、PENPEN线功能线功能nN N线（中性线）线（中性线） 用来接额定电压为相电压的单相设备用来接额定电压为相电压的单相设备 用来传导三相系统中不平衡电流的单相电流用来传导三相系统中不平衡电流的单相电流 减小负荷性电位偏移减小负荷性电位偏移nPEPE线（保护线）线（保护线） 是为保障人身安全，防止发生触电事故而设的

10、接地线。是为保障人身安全，防止发生触电事故而设的接地线。nPENPEN线（保护中性线）线（保护中性线） 兼有兼有N N线、线、PEPE线功能线功能 习惯上称为习惯上称为“零线零线”，设备外壳接，设备外壳接PENPEN或或PEPE线的接地形式称为线的接地形式称为“接零接零”。 N N线（中性线）线（中性线）蓝蓝色、色、 PEPE线（保护线）线（保护线）黄黄绿绿色色5-25-2接地与接零工作原理接地与接零工作原理n 意义意义： 为保证电气设备和人身的安全为保证电气设备和人身的安全，在，在整个电力系统中，包括发电、变电、整个电力系统中，包括发电、变电、输电、配电和用电的每个环节所使输电、配电和用电的

11、每个环节所使用的各种电器设备和电气装置都需用的各种电器设备和电气装置都需要接地。如果没有接地，则对设备要接地。如果没有接地，则对设备的安全运行和人身安全就存在威胁。的安全运行和人身安全就存在威胁。一、保护接地的作用一、保护接地的作用n防止间接接触触电防止间接接触触电。 防止本应不带电的金属外壳或框架，防止本应不带电的金属外壳或框架，因漏电使人体接触时发生触电事故因漏电使人体接触时发生触电事故n使电力系统或电气设备能稳定的工使电力系统或电气设备能稳定的工作作。接地的分类接地的分类保护接地保护接地工作接地工作接地重复接地重复接地过电压保护接地过电压保护接地（防雷接地）（防雷接地）静电接地静电接地隔

12、离接地隔离接地ITIT系统的保护接地系统的保护接地n电气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时: :n当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电电 , , 当人触及外壳当人触及外壳, ,接地电流接地电流 IeIe将经过人体入地后将经过人体入地后, , 再再经其它两相对地绝缘电阻经其它两相对地绝缘电阻R R 及分布电容及分布电容C C 回到电源。当回到电源。当R R 值较低、值较低、C C 较大时，较大时，IbIb将达到或超过危险值。将达到或超过危险值。RCIbIeITIT系统的保护接地系统的保护接地n电气设备外壳采用保护接地时电

13、气设备外壳采用保护接地时: :IbIeI0RCR0利用接地装置的分流作用利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。来减少通过人体的电流。TTTT系统的保护接地系统的保护接地n电气设备外壳未电气设备外壳未装保护接地时装保护接地时n当设备外壳绝缘当设备外壳绝缘破损时，就会使破损时，就会使外壳带上危险电外壳带上危险电压。电压接近相压。电压接近相电压。电压。n人接触外壳，相人接触外壳，相当于当于单相触电单相触电。TTTT系统的保护接地系统的保护接地n电气设备外壳采用保护接地电气设备外壳采用保护接地时时n当设备外壳发生绝缘破损时，当设备外壳发生绝缘破损时，因为保护接地电阻与电源工因为保护接地电阻与电源

14、工作接地电阻串联，所以危险作接地电阻串联，所以危险电压将被分压。电压将被分压。n人接触外壳，当两个接地电人接触外壳，当两个接地电阻阻值相同时，人接触外壳，阻阻值相同时，人接触外壳，相当于承受相当于承受1/21/2相电压相电压n另外当设备外壳发生绝缘破另外当设备外壳发生绝缘破损时，因为保护接地电阻与损时，因为保护接地电阻与电源工作接地电阻串联，且电源工作接地电阻串联，且阻值很小，会产生较大的接阻值很小，会产生较大的接地短路电流，将熔丝熔断或地短路电流，将熔丝熔断或使断路器动作跳闸。使断路器动作跳闸。保护接地工作原理保护接地工作原理n采用保护接地后，人触及带电外壳采用保护接地后，人触及带电外壳时，

15、由于人体电阻与接地装置电阻时，由于人体电阻与接地装置电阻并联并联，人的电阻有，人的电阻有1000100020002000，而而保护接地电阻小于保护接地电阻小于4 4，因此大因此大部分电流通过保护接地装置流走了，部分电流通过保护接地装置流走了，仅有一小部分电流通过人体，大大仅有一小部分电流通过人体，大大减轻了人身触电危险。减轻了人身触电危险。保护接地存在的问题保护接地存在的问题nTTTT系统当设备外壳发生绝缘破损时，人接触系统当设备外壳发生绝缘破损时，人接触外壳，将承受外壳，将承受1/21/2相电压相电压。若不能使熔丝及时。若不能使熔丝及时熔断或断路器动作跳闸。还是会危及人身安熔断或断路器动作跳

16、闸。还是会危及人身安全。全。nTTTT系统具有局限性与不完善性系统具有局限性与不完善性n保护接零适用于保护接零适用于TNTN低压配电系统型式低压配电系统型式。二、保护接零二、保护接零n定义：定义： 保护接零是将电气设备的保护接零是将电气设备的金属外壳金属外壳与供电变压器的与供电变压器的零线零线（三相四线制（三相四线制供电系统中的零干线）供电系统中的零干线）直接相连接直接相连接。保护接零工作原理保护接零工作原理n当设备正常工作时，当设备正常工作时，外露部分不带电，人外露部分不带电，人体触及外壳相当于触体触及外壳相当于触及零线，无危险。及零线，无危险。n假如电气设备发生带假如电气设备发生带电部分碰

17、壳或漏电，电部分碰壳或漏电，就构成了就构成了单相短路单相短路，短路电流很大，使碰短路电流很大，使碰壳相电源自动切断壳相电源自动切断（熔断器熔断丝熔断（熔断器熔断丝熔断或自动空气开关跳或自动空气开关跳闸），这时人碰到金闸），这时人碰到金属外壳就不会发生触属外壳就不会发生触电。电。PENPEN保护接零的优点保护接零的优点n克服了保护接地受制于接地电阻的克服了保护接地受制于接地电阻的局限性。局限性。n当设备发生故障时会产生足够大的当设备发生故障时会产生足够大的短路电流，动作迅速，可靠性高。短路电流，动作迅速，可靠性高。采用保护接零的条件采用保护接零的条件n任何时刻都应保证工作零线与保护零线的任何时刻

18、都应保证工作零线与保护零线的畅通畅通。n保护零线与工作零线（单相设备除外）不得装设保护零线与工作零线（单相设备除外）不得装设熔断器、断路器。熔断器、断路器。n中性点直接可靠接地，工作接地电阻中性点直接可靠接地，工作接地电阻不大于不大于4 4。n工作零线、保护零线应工作零线、保护零线应可靠重复接地，重复接地可靠重复接地，重复接地电阻应不大于电阻应不大于1010，重复接地的次数应不小于，重复接地的次数应不小于3 3次次。n在在相线截面大于相线截面大于25mm25mm2 2时，时，零线截面不得小于相零线截面不得小于相线的线的1/21/2，并具有足够的机械强度与热稳定性。，并具有足够的机械强度与热稳定

19、性。n为使熔断器、断路器快速动作，要求短路电流大为使熔断器、断路器快速动作，要求短路电流大于于4 4倍倍熔体额定电流，或熔体额定电流，或1.51.5倍倍断路器瞬时动作电断路器瞬时动作电流。流。n接零系统中，不允许同时采用接地保护接零系统中，不允许同时采用接地保护重复接地重复接地断 线UUE IERE UUVWPENREREIEIEIEIE重 复接 地(b )危 险 ！断 线UUE UUVWPEN(a )断线UUEIE REUUVWPENREREIEIEIEIE重复接地(b )危险！断线UUEUUVWPEN(a)重复接地及要求重复接地及要求n为确保保护接零的可靠，需要为确保保护接零的可靠，需要相

20、隔一定距离将中性线或接地相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，称为线重新接地，称为重复接地重复接地。 n一旦中性线断线，设备外露部一旦中性线断线，设备外露部分就会带电，人体触及会有触分就会带电，人体触及会有触电的可能。而在重复接地的系电的可能。而在重复接地的系统中，即使出现中性线断线，统中，即使出现中性线断线，但外露部分因重复接地而使其但外露部分因重复接地而使其对地电压大大下降，对人体的对地电压大大下降，对人体的危害也大大下降。不过应危害也大大下降。不过应尽量尽量避免中性线或接地线出现断线避免中性线或接地线出现断线的现象的现象。n重复接地不少于重复接地不少于3 3处，接地电处，接地电阻小于阻小

21、于1010。三相五线制三相五线制n因为三相四线保护接零系因为三相四线保护接零系统中的零线，不可避免的统中的零线，不可避免的有电流流过。它又要兼作有电流流过。它又要兼作保护线，故负担极重。一保护线，故负担极重。一旦工作接地电阻变大，会旦工作接地电阻变大，会造成所有采取保护接零设造成所有采取保护接零设备，外壳带上危险电压。备，外壳带上危险电压。零线断线更是危险。零线断线更是危险。n为此应该采用三相五线制为此应该采用三相五线制n采用重复接地进一步提高采用重复接地进一步提高可靠性可靠性不准不准保护接地和保护接零同时使用保护接地和保护接零同时使用A5 .2744220e IooPeRRUI 5-35-3

22、接地接零保护装置安装规范接地接零保护装置安装规范n接地体接地体n接地线接地线n接零线接零线n等电位接线等电位接线一、接地体一、接地体n接地装置由接地体和接地线组成接地装置由接地体和接地线组成n埋入地下直接与大地接触的金属导埋入地下直接与大地接触的金属导体，称为体，称为接地体接地体n接地体分接地体分自然接地体自然接地体与与人工接地体人工接地体自然接地体自然接地体n指兼作接地体用的直接指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属与大地接触的各种金属构件。构件。n金属井管、钢筋混凝土金属井管、钢筋混凝土建筑物内的钢筋、金属建筑物内的钢筋、金属管道和设备管道和设备行车的钢轨、行车的钢轨、埋地的埋地的非可燃

23、可爆的金非可燃可爆的金属管道属管道及埋地敷设的不及埋地敷设的不少于两根的电缆金属外少于两根的电缆金属外皮等。皮等。n利用自然接地体时，一利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连定要保证良好的电气连接接。人工接地体人工接地体n是指人为埋入是指人为埋入地中的金属构地中的金属构件，按打入的件，按打入的方式不同可分方式不同可分为为垂直接地体垂直接地体和和水平接地体水平接地体。人工接地体垂直敷设人工接地体垂直敷设n镀锌钢管镀锌钢管 直径直径40-50mm40-50mm，壁厚至少，壁厚至少3.5mm3.5mmn镀锌角铁镀锌角铁 40mm40mm40mm40mm4mm4mm 50mm 50mm50mm50m

24、m5mm5mmn镀锌圆钢镀锌圆钢 直径直径25-30mm25-30mmn长度一般长度一般2.5-3m2.5-3mn垂直打入垂直打入0.8m0.8m深的沟内深的沟内n垂直接地体的间距不宜小于其垂直接地体的间距不宜小于其长度的长度的2 2倍倍n接地体具体根数由接地电阻值接地体具体根数由接地电阻值决定决定人工接地体水平敷设人工接地体水平敷设n接地体应平直，无明显弯曲。接地体应平直，无明显弯曲。地沟底面应平整，不应有石块地沟底面应平整，不应有石块或其它影响接地体与土壤紧密或其它影响接地体与土壤紧密接触的杂物。倾斜地形沿地形接触的杂物。倾斜地形沿地形等高线敷设。等高线敷设。 n镀锌扁铁镀锌扁铁 40mm

25、40mm4mm4mm 50mm 50mm5mm5mmn镀锌圆钢镀锌圆钢 16-20mm16-20mmn互相间距不小于互相间距不小于5m5m接地线与接地体的连接要求接地线与接地体的连接要求1 1n接地装置（含接地体和接地线）接地装置（含接地体和接地线）应有足够的机械强度和一定的应有足够的机械强度和一定的抗腐蚀抗腐蚀能力。能力。n携带式用电设备：携带式用电设备： 应使用应使用0.75- 1.5mm0.75- 1.5mm2 2的多股软的多股软铜线铜线。当采用。当采用多股软铜线多股软铜线作为作为专用芯线接地时，截面积专用芯线接地时，截面积不应不应小于小于1.5mm1.5mm2 2。n接地装置的连接要牢

26、固可靠。接地装置的连接要牢固可靠。地下接地装置地下接地装置的连接应采用的连接应采用焊焊接接。当采用搭接焊时，搭接长。当采用搭接焊时，搭接长度应为扁钢宽度的度应为扁钢宽度的两倍两倍（且至（且至少少三个棱边焊接三个棱边焊接）或）或圆钢直径圆钢直径的的6 6倍倍。接地线与接地体的连接要求接地线与接地体的连接要求2 2n若不能采用焊接时，可采若不能采用焊接时，可采用螺栓和卡箍连接，但必用螺栓和卡箍连接，但必须保证有良好的接触，在须保证有良好的接触，在有振动的地方，应采取防有振动的地方，应采取防松动的措施松动的措施n接至电力设备上的接地线接至电力设备上的接地线应采用应采用螺栓连接螺栓连接，并，并加装加装

27、弹簧垫片弹簧垫片，以防螺帽松动。，以防螺帽松动。n电力设备的每个接地部分，电力设备的每个接地部分，应用单独的接地线与接地应用单独的接地线与接地体或体或接地干线接地干线连接。连接。禁止禁止串接串接二、电气设备的接地范围二、电气设备的接地范围n电动机、电焊变压器、变压器、电加热设备和电力电容电动机、电焊变压器、变压器、电加热设备和电力电容器等的金属底座及外壳；器等的金属底座及外壳；n电器设备的传动装置；电器设备的传动装置；n电流互感器的二次线圈；电流互感器的二次线圈；n配电、控制、保护用的柜、屏、台、箱、盘等的金属框配电、控制、保护用的柜、屏、台、箱、盘等的金属框架、开启门和基础型钢；架、开启门和

28、基础型钢；n钢质电缆终端箱和钢质计费电能表箱的箱体；钢质电缆终端箱和钢质计费电能表箱的箱体；n电缆的金属铠装层、电缆接线盒及终端盒的外壳、穿线电缆的金属铠装层、电缆接线盒及终端盒的外壳、穿线的钢导管、母线槽外壳、金属线槽和电缆桥架及金属支的钢导管、母线槽外壳、金属线槽和电缆桥架及金属支架等；架等；n日用电器的金属外壳；日用电器的金属外壳；n电梯桥厢、起重机轨道；电梯桥厢、起重机轨道；n靠近带电部分的金属围栏和金属门。靠近带电部分的金属围栏和金属门。三、单相三眼插座的接法三、单相三眼插座的接法等电位连接等电位连接等电位连接等电位连接n等电位等电位就是，在一个带电线路中就是，在一个带电线路中如果选

29、定两个测试点，测得它们如果选定两个测试点，测得它们之间没有电压即之间没有电压即没有电位差没有电位差，则，则我们就认定这两个测试点是等电我们就认定这两个测试点是等电位的，它们之间也是没有阻值的。位的，它们之间也是没有阻值的。n用导线将电位相同的地方连接起用导线将电位相同的地方连接起来称为来称为等电位连接等电位连接。n建筑中的等电位联结是将建筑物建筑中的等电位联结是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然金属及可导电部分与人工或自然接地体同导体连接起来以达到减接地体同导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。少电位差称为等电位联结。n等电位联结

30、有总等电位联结、局等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结部等电位联结和辅助等电位联结。 总等电位联结（总等电位联结（MEBMEB）n总等电位联结作用于总等电位联结作用于全建筑物全建筑物。n它在一定程度上可降低建筑物内间接它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。障电压的危害。n它应通过进线配电箱近旁的接地母排它应通过进线配电箱近旁的接地母排（总等电位联结端子板）将下列可导（总等电位联结端子板）将下列可导电部分互相连通：电