浅谈保护接地和保护接零

摘 要：电气设备在运行中因绝缘损坏而发生漏电甚至击穿的情况是难以完全消除的，减少这类事故的有效措施主要有保护接地和保护接零。

关键词：漏电 接地 触电 接零

电气设备的绝缘防护可以防止因设备漏电造成的触电事故。但是，设备在运行中因绝缘损坏而发生漏电甚至击穿的情况是难以完全消除的。当电气设备发生漏电或击穿（俗称“碰壳”）时，平时不带电的金属外壳及与之相连的金属结构便带有电压，人体触及时就有触电危险。减少这类事故的有效措施主要有保护接地和保护接零。

一、保护接地

保护接地是指为防止人身触电事故而将电气设备的某一部位经接地线和接地体与大地作良好的电气连接。如将电气设备的金属外壳接地、互感器二次线圈接地等。

1.保护接地的原理

在电源中性点不接地或不直接接地的电网中，当电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流经接地体和人体同时流通。由于人体的电阻（1700Ω）要比接地电阻（4Ω）大数百倍，流经人体的电流也比流经接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小（小于4Ω）时，流过人体的电流几乎等于零。另外，由于接地电阻很小，故外壳对大地的电压也很低，人站在大地上去触碰外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。这就是保护接地的原理。

在中性点直接接地的电力系统中，电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流经接地体和人体回到电源，此时的等效电阻值等于人体电阻和接地电阻并联再和电源的接地电阻串联值。经计算，此时接地短路电流约为27.5A，流过人体的电流值为65mA，设备外壳对地电压110V。但是，在大多数情况下，27.5A的短路电流时不足以让过流保护装置（熔断器、断路器）动作的，这样就使设备外壳长期存在110V的对地电压，对人体是非常危险的。

若降低保护接地电阻，设备的对地电压也会相应下降，同时还能增大短路电流，促使过流保护装置动作，但这势必会增加接地装置的费用和工程难度。

所以，在中性点直接接地的电力系统中，如果采用保护接地的措施，我们就需要一种在检测到有漏电电流时，能够快速切断电源的高灵敏度元件，即漏电保护器，从而有效保护人身安全。

2.保护接地的要点

保护接地适用于电源中性点不接地或不直接接地的电网中。它的工作原理就是并联电路中的小电阻（保护接地电阻）对大电阻（人体电阻）的强分流作用。因此，接地电阻的数值对保护接地的效果至关重要。

二、保护接零

保护接零是指把电气设备的外漏可导电的金属外壳部分与零线N连接起来。如遍布城乡的低压配电网多采用中性点直接接地的380/220V三相四线制系统，这种电网目前广泛采用保护接零作为防止间接触电的保护技术措施。

1.保护接零的作用及局限性

采用保护接零的三相异步电动机正常工作时，零线不带电压，由于电动机外壳是与电源零线连接的，人体触摸设备外壳等于触摸零线，并无触电危险。

当电动机发生“碰壳”故障时，其金属外壳将相线和零线直接接通，单相接地故障遂成为单相短路，因为零线阻抗很小（如截面为6mm2的绝缘铝导线，每百米阻抗不大于0.6Ω），短路电流可以达到电动机额定电流的几倍甚至几十倍。在大多数情况下，短路电流的数值足以使安装在线路上的熔断器或其他过流保护装置动作，从而切断电源。需要提醒的是，从设备“碰壳”短路的发生，到过流保护装置动作切断电源的时间间隔内，触及设备外壳的人体是要承受电压的，此电压近似等于短路电流在零线上的压降，当忽略线路感抗，并考虑人体电阻远大于接地电阻时，经过计算，人体电压为147V。显然，147V电压对人体仍有危险。

所以，保护接零的有效性在于线路的短路保护装置能否在“碰壳”短路故障发生后灵敏地动作从而迅速切断电源。

2.采用保护接零的注意事项

（1）在由同一台变压器供电的系统中，不宜将一部分设备保护接地，而另一部分设备保护接零。即在同一系统中，不宜保护接地和保护接零混用。

（2）保护接零的系统，其工作接地装置必须可靠，接地电阻值必须符合要求。

首先一旦电网发生单相接地故障，保护装置不会动作，零线及所有保护接零设备外壳都将带上危险电压。

其次电网非故障相的对地电压将升高，最大可升至线电压值，这将使得触电危险大大增加。

另外将使高压窜入低压时失去保护。

（3）保护接零必须有灵敏可靠的保护装置配合。

由于保护接零的工作原理是借助保护线PE将“碰壳”的故障电流扩大为短路电流，从而使线路的短路保护装置迅速动作而切断电源。因此，接零保护的有效性在于能否迅速使熔断器熔断或使自动开关跳闸，从而使触电者尽快脱离电源。

（作者单位：河南省南阳市高级技工学校）