电气设计 | 工作接地、保护接地、保护接零和重复接地

电气设计 | 工作接地、保护接地、保护接零和重复接地

在电气设计中，接地和接零是保障电路正常工作和人身安全的重要措施。本文将详细介绍工作接地、保护接地、保护接零和重复接地的定义、作用及注意事项，帮助读者深入理解这些概念在实际应用中的重要性。

接地和接零的基本目的

接地和接零的主要目的有两个：

1. 满足电路工作要求
2. 保障人身和设备安全

接地和接零的分类

根据其作用不同，可以分为以下几种类型：

• 保护接零：在TN供电系统中，受电设备的外露可导电部分通过保护线（PE线）与电源中性点连接，但不直接与接地点相连。

• 重复接地：在工作接地之外，保护线（PE线）在一处或多处再次与接地装置连接。

• 工作接地：电源中性点与接地装置进行金属连接。

• 保护接地：将用电设备的绝缘金属外壳与接地装置进行金属连接。

保护接零

保护接零是将电气设备的金属外壳与电网的零线连接，以保护人身安全的一种用电安全措施。

工作原理

在电压低于1000伏的接零电网中，如果设备因绝缘损坏而使金属外壳带电，会形成相线对中性线的单相短路。此时，线路上的保护装置（如自动开关或熔断器）会迅速动作，切断电源，从而避免设备金属部分长时间存在危险电压，确保人身安全。

在多相制交流电力系统中，星形连接的绕组中性点直接接地，使其与大地等电位，即为零电位。由接地的中性点引出的导线称为零线。在同一电源供电的电工设备上，不容许一部分设备采用保护接零，另一部分设备采用保护接地。因为当保护接地的设备外壳带电时，若其接地电阻较大，故障电流不足以使保护装置动作，则因工作电阻的存在，使中性线上一直存在电压，此时，保护接零设备的外壳上会长时间存在危险电压，危及人身安全。

保护接零的作用

在电网中，如果通过中性点接地的方式进行保护，在这种情况下，由于单相对地电流过大，进而难以确保人体不受触电的危害。

注意事项

1. 采用保护接零的条件：电源中性点必须良好接地，且零线运行可靠。工作接地系统必须可靠，接地电阻应小于4欧。

2. 工作零线重复接地：为避免工作零线回路断开，应对中性点和工作零线进行重复接地处理。

3. 零线截面面积：零线截面面积不得小于相线的一半。虽然零线通常不带电或电流很小，但从安全性和可靠性的角度考虑，零线阻抗应尽量小，以便在故障时能产生足够的短路电流，促使保护装置及时动作。

4. 设备的保护零线与工作零线连接：导线连接必须牢固可靠，确保接触良好。

5. 单相负荷线路：不得借用工作零线取代保护零线。在连接三眼插座时，电源零线孔不得与保护零线孔串联。

6. 同一低压电网中：保护接地与保护接零不能混合使用。否则，如果接地设备发生故障，零线电位会上升，接触电压可能达到相电压水平，增加触电危险。

7. 保护接零的局限性：保护接零不能完全防止触电。虽然可以通过保护接零避免由电源火线引起的严重故障，但对于设备外壳漏电故障，仅靠保护接零无法解决，需要配合其他保护措施。

重复接地

重复接地是在中性点直接接地的系统中，在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。

在低压三相四线制中性点直接接地线路中，施工单位在安装时，应将配电线路的零干线和分支线的终端接地，零干线上每隔1千米做一次接地。对于接地点超过50米的配电线路，接入用户处的零线仍应重复接地，重复接地电阻应不大于10欧。

作用

1. 缩短故障持续时间，降低零线上的压降损耗，减轻相、零线反接的危险性。
2. 在保护零线断路后，当电器设备绝缘损坏或相线碰壳时，能降低故障电器设备的对地电压，减小触电事故的风险。

注意事项

在TN-S（三相五线制）系统中，零线（工作零线）不允许重复接地。如果中性线重复接地，三相五线制漏电保护检测就不准确，无法起到准确的保护作用。因此，零线不允许重复接地，实际上是漏电检测点后不能重复接地。

工作接地

在380/220V的低压电力系统中，通常从电力变压器引出四根线：三根相线和一根中性线。动力设备使用三根相线，照明设备使用一根相线和中性线。

在这样的低压系统中，为了确保设备在正常或故障情况下都能可靠运行，并保障人身和设备安全，一般将系统的中性点直接接地，即工作接地。由变压器三线圈接出的也叫中性线即零线，该点就叫中性点。

作用

1. 减轻一相接地的危险性
2. 稳定系统电位，限制电压不超过某一范围，减轻高压窜入低压的危险

工作接地与保护接零的区别

工作接地是将设备运行中产生的余电导入大地，防止余电伤人。凡因设备运行需要而进行的接地，称为工作接地。例如：变压器的中性点接地。

保护零线实际上就是地线，当某根电线接触物体时，能让漏电保护开关及时跳闸，防止触电。

两种接线方式都对人身安全起着重要作用。

保护接地

保护接地是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后可能带电的电器金属部分，用导线与接地体可靠连接的一种保护接线方式。

作用

防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全。

应用范围

保护接地适用于不接地的电网。在这种电网中，无论环境如何，凡由于绝缘破坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外，都应采取保护接地措施，主要包括：

1. 电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳、底座及与其相连的传动装置
2. 户内外配电装置的金属构架或钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属遮拦或围栏
3. 配电屏、控制台、保护屏及配电柜（箱）的金属框架或外壳
4. 电缆接头盒的金属外壳、电缆的金属外皮和配线的钢管
5. 某些架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔、互感器的二次线圈等，也应予以接地

保护接地与保护接零的区别

1. 原理不同：

• 保护接地是限制设备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。在高压系统中，保护接地除限制对地电压外，在某些情况下，还有促使电网保护装置动作的作用。
• 保护接零是借助接零线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置动作，以及切断故障设备的电源。此外，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。

2. 适用范围不同：

• 保护接地适用于一般不接地的高低压电网，也适用于采取了其他安全措施（如装设漏电保护器）的低压电网。
• 保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。

3. 线路结构不同：

• 如果采取保护接地措施，电网中可以无工作零线，只设保护接地线。
• 如果采取了保护接零措施，则必须设工作零线，利用工作零线作接零保护。保护接零线不应接开关、熔断器，当在工作零线上装设熔断器等开断电器时，还必须另装保护接地线或接零线。