电力系统接地保护的作用与布置浅谈

摘要：本文浅析电力系统中防雷接地、保护接地、中性点接地等接地保护的作用和连接应注意的问题。

关键词：电力系统 接地保护 作用 连接

接地在电力系统中是用来保护电力、电子设备及人身安全的重要措施。通常情况下，根据不同的保护对象，一般将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地等。就这几种接地形式来讲，从目的上来说是没有什么多大区别的，都是通过接地导体将过电压产生的过电流由接地装置导入大地，实现保护的根本目的。如今在接地上要求都比较严格，必须形成一张严密的网，将所有的被保护对象都挂在这个安全的接地网上。但是，不同的接地都需要从接地装置处的等电位点连接。

一、防雷接地

防雷接地，主要是通过接地网将雷电产生的雷击电流引入大地，从而起到保护建筑物及电力系统的作用。避雷方式一般有两种选择：一是避雷针接地，二是采用法拉第笼方式接地。两种不同的防雷模式，在防雷原理上有显著的区别。避雷针的原理是空中拦截闪电，使雷电通过自身放电，从而保护建筑物免受雷击。至于避雷针的保护范围，它是从地面算起的，并以避雷针高度为滚球半径的弧线下的面积。对于法拉第笼，它认为避雷针的范围很小，且在避雷针保护的空间内还有电磁感应作用。避雷针附近是强的电磁感应区，有很大的电位梯度，其周围有陡的跨步电压存在。在这一范围内，人们踏进就有生命危险。鉴于这种种观点，现在的防雷接地系统中，一般都以法拉第笼占为主要地位。

相关实验和资料表明：若一个封闭的金属壳体是全屏蔽的，在雷电流通过时，它是沿着壳体的外表面流入大地的，而在壳体的内部，则没有感应电动势及磁通，也就是说雷电流没有对内部的设备产生干扰效应。而法拉第笼下部的环状接地环、等电位均压网，人在此等电位环境中被雷击的危险也都避免了。

二、保护接地

保护接地是当前低压电力网中一种行之有效的安全保护措施。通常有两种做法：接地保护和接零保护。将设备与用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置，用导体作良好的电气连接，则是电气安全保护工作的一个重点，即通常所说的接地。将电气设备和用电装置的金属外壳与系统零线相接，则称作接零。对用电设备、金属结构及电子等设备采取的接地保护措施，则是主要安全保护接地方式。因为这样可以避免电器设备漏电、线路破损或绝缘老化漏电等漏电事故造成的伤害。通过接地导体，将可能产生的线路漏电、设备漏电及电磁感应、静电感应等产生的过电压，通过接地回路而导入大地，避免设备的损坏和保证人身的安全。有了接地保护，可以将漏电电流迅速导入地下，也就是说要求所有的用电设备、钢结构及电子、仪表设备都要与接地网可靠连接。简单的说，在电力系统中，接地和接零的目的：一是为了电气设备的正常工作（例如工作性接地）；二是为了人身和设备安全（如保护性接地和接零）。就接地的性质分：有重复接地、防雷接地和静电屏蔽接地等，其作用就是上述两种。不同的供电系统，接地也有不同的选择。两种不同的保护方式使用的客观环境也不同，必须选择得当。不然会影响对设备及人身的保护性能，还会影响电网的供电可靠性。不同供电方式所要求的接地系统也有区别，其保护措施也不一样。

接零保护与接地保护有所不同。集中体现在如下三点：①保护原理不同。接地保护的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电流，使其不超过某一安全范围，一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源；而接零保护的原理则是借助接零线路，使设备在绝缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时，利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作。②适用范围不同。根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素，来选择TT系统或TN系统（TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种）接地系统。国家现行的低压公用配电网络，通常采用的是TT或TN-C系统，实行单相、三相混合供电方式。即三相四线制380/220V配电，同时向照明负载和动力负载供电。③线路结构不同。接地保护系统只有相线和地线，而三相动力负荷可以不需要中性线，只要确保设备良好接地就行了，系统中的中性线除电源中性点接地外，不得再有接地连接；接零保护系统要求无论什么情况，都必须确保保护中性线的存在，必要时还可以将保护中性线与接零保护线分开架设，同时还要求系统中的保护中性线必须具有多处重复接地，以确保接地良好。

三、中性点接地

在中性点不接地的供电系统中，当发生单相对地时，则非故障相对地电压可能升高为 倍的相电压（即成为线电压）。由于电容的倍压效益，接地点的间歇性电弧可能在电网中引起更高的过电压，使非故障相的绝缘薄弱点而被击穿，以致造成两相短路。尤其是电缆线路，这会因电弧发热得不到及时地散发而发生爆炸。而对于一些中性点不接地系统，在发生单相漏电时，因为没有泄露回路，或者回路中的电阻过大，而设备仍可以正常运行，其原因是接地电流很小，问题不容易暴露。而当漏电电流一旦与接地良好的金属连接，就有火花放电等现象发生，系统也就出现了工作不正常的现象。因此，对于这些小电流接地系统来说，发生单相漏电时，不允许长时间运行，应尽快查出漏电部位，处理掉，并及时采取必要的保护措施。

中性点接地的供电系统，当发生单相接地故障时，接地点与供电设备接地点之间就会形成回路。其接地电流很大的，这种系统被称做大电流接地系统。两个接地点的阻值越小，接地电流就越大。因此，对于中性点接地系统，中性点直接接地运行方式下应做到如下三点：①所有的用电设备，在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接零或保护接地；②在三相四线制的同一低压配电系统中，保护接零和保护接地不得混用（即一部分采用保护接零，而另一部分采用保护接地）。但是，在同一台设备上同时采用保护接零和保护接地则是允许的，因为其安全效果更好；③要求中性线必须重复接地。在中性线断开的情况下，接零设备外壳上都带有220V的对地电压，这是绝不允许的，是不安全的。

四、结束语

在设计及现场施工过程中，掌握了电力系统接地理论及体系，实现彻底的接地保护，对电力系统的安全保护是非常重要的。安装要把握好两点：一是接地装置的安装。必须确保接地阻值在设计范围之内，具备安全、可靠的优点，且需要通过定期的测量，以确定接地的可靠性；二是引下线及接闪器，设备、金属结构和用电装置壳体等，要与接地网正确、可靠连接。一点疏忽就可能对设备和人身的接地保护安全带来隐患。通常所有的接地连接在一起，构成一张严密的网。而各种设备与其连接的点不同，也有区别。若所有的接地都连接在一起，而选择仪表接地时想就近，假如选择了一根防雷引下线作为仪表系统接地的引入点，那么在发生雷击过电流时，就有可能因大的雷击过电流及强的电磁感应对仪表设备及PLC等一些接地要求很严格的精密设备造成损坏。因此，接地连接需要按设计及规范施工，区别对待。通常对单个建筑物，从接地极、接地网（底下暗敷部分）到等电位接地板，需要将接地网引上点都接到此点，再由此点往各个设备及需要接地保护的部位连接。这样能避免电器漏电或雷击过电流给人造成伤害，也能避免给其他设备造成的损坏。漏电流直接由接地线通过等电位接地板对地放电，这样就达到了接地保护的目的，保障了接地的安全性。

参考文献

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