接地保护原理含图

筑龙网ww wom保护接地、保护接零和重复接地王凤杰 （广东奇正电气有限公司 佛山52800）摘要：简明扼要的介绍了保护接地、保护接零和重复接地的概念及其必要性 关键词：保护接地 保护接零 重复接地在实际工作中，工程技术人员有时将保护接地与保护接零的概念混淆，重复接地的概念也比较模糊，本文将对这几个问题做较详尽的叙述。

一、 保护接地在中性点对地绝缘的电网中，带电部分意外碰壳时，接地电流将通过接触碰壳设备的的人体和电网与大地之间的电容构成回路（见图1，）。

流过故障点的接地电流主要是电容电流。

在一般情况下，此电流是不大的。

但是，如果电网分布很广，或者电网绝缘强度显著下降，这个电流可能达到危险程度，这就有必要采取安全措施。

如果电器设备采取了保护措施（见图2），这时通过人体的电流仅是全部接地电流I D 的一部分，显然，保护接地电阻R D 是与人体电阻并联的，R D 越小，流经人体的电流也越小， 如果限制R D 在适当的范围内，就能保障人身的安全。

所以在这种中性点不接地（绝缘）系统中，凡因绝缘损坏而可能呈现对地电压的金属部分（正常时是不带电的）均应接地，这就是保护接地。

二、保护接零所谓保护接零，就是把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密连接，有效地起到保护人身和设备安全的作用。

1、保护接零的原理及应用范围在变压器中性点直接接地的三相四线制系统中，通常采用保护接零作为安全措施，见图3，在这图1 不接地的危险 图2 保护接地原理w w.z hu l on g.c om种情况下，如果一相带电部分碰连设备外壳，则通过设备外壳形成相线对零线的单相短路。

短路电流总是超出正常工作电流许多倍，能使线路上的保护装置迅速动作，从而使故障部分脱离电源，保障安全。

在380/220伏三相四线制中性点直接接地的电网中，不论环境如何，凡因绝缘损坏而可能呈现对地电压的金属部分，均应接零。

2、重复接地对采用接零保护的电气设备，当其带电部分碰壳时，短路电流经过相线和零线形成回路。

IＴ系统、TT系统、TN系统保护接地系统水利建设工地大多分散在郊区与边远地区,施工场地大,设备与人员分散,施工季节性强,施工单位得安全管理水平参差不齐，临时工与外来民工较多,这些都给现场得安全供用电带来极为不利得影响,水利工地电气事故时有发生,安全用电形势严峻。

因此必须积极贯彻预防为主得方针，认真研究运用各项技术措施与管理措施,提高供用电系统得安全水平，营造工地电气安全环境,保障广大水利建设者得安全。

1 施工用电３8０/220Ｖ低压系统得接地方式380－２20Ｖ低压系统有三种接地方式。

1．1 IT系统IT系统就是电源端中性点不直接接地，电气装置得外露可导电部分直接接地得系统(见图1)。

图1 ＩＴ系统１．2TＴ系统TT系统就是电源系统中性点直接接地,电气装置得外露可导电部分直接接地得系统(见图２)。

图2 TT系统1.3 ＴN系统ＴN系统为电源系统中性点直接接地,电气装置外露可导电部分通过保护导体连接到电源接地点得系统。

根据中性线与保护线得布置，ＴN系统有三种形式:1.３.1 TＮ-C系统ＴN-Ｃ系统就是中性线与保护线合一得三相四线制系统(图３）。

图3ＴN-Ｃ系统１．3.２TN－S系统TN－S系统为三相五线制,系统中得保护线与中性线就是从电源端开始完全分开得(见图4)。

图４TN-S系统１.３.3 TN-C-S系统ＴN-C-S系统得特点就是一部分中性线与保护线合一，一部分中性线与保护线分开（见图５）。

图５ＴＮ-C－S系统2保护接地与保护接零2.1 保护接地TＴ系统中得接地方式称为保护接地图６就是ＴT系统保护接地原理图,Ｕ为相电压,Rｄｅ为工作接地电阻,Ｒpe为保护接地电阻,Ｍ为用电装置,当Ｍ绝缘损坏外壳带电时，不计线路及电源电阻,则有图6TT系统保护接地原理Iｅ=U／(Ｒde+Rpe)取U=220V，Rdｅ=Ｒpｅ=4Ω,则Iｅ=27.5A在接地短路电流Ie得作用下,电路中保护装置动作切断电源,从而保障了安全。

保护接地与保护接零知识图文解析（附注意事项）（1）保护接地：电气设备的导体部分或者外壳用足够容量的金属导线或导体可靠的与大地连接，当人体触及带电外壳时，人体相当于接地电阻的一条并联支路，由于人体电阻远远大于接地电阻，所以通过人体的电流将会很小，避免了人身触电事故。

（2）保护接零：电气设备在正常情况下，不带电的金属部分与零线做良好的金属或者导体连接。

当某一相绝缘损坏致使电源相线碰壳，电气设备的外壳及导体部分带电时，因为外壳及导体部分采取了接零措施，该相线和零线构成回路。

由于单相短路电流很大，使线路保护的熔断器熔断。

从而使设备与电源断开，避免了人身触电伤害的可能性。

适用范围（1）保护接地：适用于中性点不接地的三相电源系统中。

（2）保护接零：适用于中性点接地的三相电源系统中（一些民用三相四线中性点接地系统也采用保护接地，但必须是配合带有漏电保护的开关使用）。

保护原理及危害分析（1）在中性点不接地系统中：当人体触及电气设备的导体部分或者外壳时，人体相当于一个与接地电阻并联支路的一个大电阻。

若按人体电阻值1000Ω(通常人体电阻值为1000～2000Ω)计算，设备外壳所带电压为220V时，那么无保护接地时流经人体的电流为：Ir=220/Rr=220mA(人体可以承受的最大交流电流/交流摆脱电流为10mA)。

（2）在中性点接地系统中：在380V／220V三相四线制电源中性点直接接地的配电系统中，只能采用保护接零，采用保护接地则不能有效地防止人身触电事故的发生。

若采用保护接地，电流中性点接地电阻按4Ω考虑，而电源电压为220V，那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备的外壳带电时，则中性点接地电阻与接地电阻之间的电流为：Ir=220/(R0+Rd)=220/(4+4)=27.5A。

熔断器的额定电流是根据电气设备的要求选定的，如果设备的容量较大，为了保证设备在正常情况下的运行。

所选熔体的额定电流将会随之增大。

如果在27.5A的接地短路电流作用下保护不动作，外壳带电的电气设备不能立即脱离电源，设备导体或者金属外壳会长期存在对地电压Ud=27.5×4=110V。

TN-S接地系统（整个系统的中性线和保护线是分开的）TN-C接地系统（整个系统的中性线和保护线是合一的）TT接地系统（TT接地系统有一个直接接地点，电气装置外露可导电部分则是接地）TN-C-S接地系统（整个系统有一部分的中性线和保护线是合一的）IT接地系统（IT接地系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气装置的外露可导电部分则是接地的）字母标识第一字母表示电力系统的对地关系T-----一点接地I-----所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地第二字母表示装饰的外露可导电部分对地关系T-----外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关N-----外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接（在交流系统中，接地点通常就是中性点）如果后面还有字母，这个字母表示中性线和保护线的组合S-----中性线和保护线是分开的C-----中性线和保护线是合一的（PEN线）我们国家110KV及以上系统普遍采用中性点直接接地系统（即大电流接地系统）。

35KV、10KV系统普遍采用中性点不接地系统或经大阻抗接地系统（即小电流接地系统） 380V/220V低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。

IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。

即：过去称三相三线制供电系统的保护接地。

TT系统的电源中性点直接接地；用电设备的金属外壳亦直接接地，且与电源中性点的接地无关。

即过去的三相四线制供电系统中的保护接地。

TN系统，在变压器或发电机中性点直接接地的380/220V三相四线低压电网中，将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接。

即过去的三相四线制供电系统中的保护接零。

TN系统的电源中性点直接接地，并有中性线引出。

按其保护线形式，TN系统又分为：TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种。

（1）TN-C系统(三相四线制)，该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的，该线又称为保护中性线(PEN)线。

IT系统、TT系统、TN系统保护接地系统水利建设工地大多分散在郊区和边远地区，施工场地大，设备和人员分散，施工季节性强，施工单位的安全管理水平参差不齐，临时工和外来民工较多，这些都给现场的安全供用电带来极为不利的影响，水利工地电气事故时有发生，安全用电形势严峻。

因此必须积极贯彻预防为主的方针，认真研究运用各项技术措施和管理措施，提高供用电系统的安全水平，营造工地电气安全环境，保障广大水利建设者的安全。

1 施工用电380/220V低压系统的接地方式380-220V低压系统有三种接地方式。

1．1 IT系统IT系统是电源端中性点不直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地的系统（见图1）。

图1 IT系统1．2 TT系统TT系统是电源系统中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地的系统（见图2）。

图2 TT系统1．3 TN系统TN系统为电源系统中性点直接接地，电气装置外露可导电部分通过保护导体连接到电源接地点的系统。

根据中性线和保护线的布置，TN系统有三种形式：1．3．1 TN-C系统TN-C系统是中性线与保护线合一的三相四线制系统（图3）。

图3 TN-C系统1．3．2 TN-S系统TN-S系统为三相五线制，系统中的保护线与中性线是从电源端开始完全分开的（见图4）。

图4 TN-S系统1．3．3 TN-C-S系统TN-C-S系统的特点是一部分中性线与保护线合一，一部分中性线与保护线分开（见图5）。

图5 TN-C-S系统2 保护接地和保护接零2．1 保护接地TT系统中的接地方式称为保护接地图6是TT系统保护接地原理图，U为相电压，Rde为工作接地电阻，Rpe为保护接地电阻，M为用电装置，当M绝缘损坏外壳带电时，不计线路及电源电阻，则有图6 TT系统保护接地原理Ie=U/（Rde+Rpe）取U=220V，Rde=Rpe=4Ω，则Ie=27.5A在接地短路电流Ie的作用下，电路中保护装置动作切断电源，从而保障了安全。

首先明确两个概念，工作接地和保护接地。

1什么是工作接地，什么是保护接地？工作接地，在正常或故障情况下为了保证电气设备的可靠运行，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。

例如电源（发电机或变压器）的中性点直接（或经消弧线圈）接地，能维持非故障相对地电压不变，电压互感器一次侧线圈的中性点接地，能保证一次系统中相对低电压测量的准确度，防雷设备的接地是为雷击时对地泄放雷电流。

保护接地，将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。

电气设备上与带点部分相绝缘的金属外壳，通常因绝缘损坏或其他原因而导致意外带电，容易造成人身触电事故。

为保障人身安全，避免或减小事故的危害性，电气工程中常采用保护接地。

接地保护与接零保护统称保护接地，是为了防止人身触电事故、保证电气设备正常运行所采取的一项重要技术措施。

这两种保护的不同点主要表现在三个方面：一是保护原理不同。

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；接零保护的原理是借助接零线路，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。

二是适用范围不同。

根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素，《农村低压电力技术规程》将上述两种电力网的运行系统的使用范围进行了划分。

TT系统通常适用于农村公用低压电力网，该系统属于保护接地中的接地保护方式；TN系统（TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种）主要适用于城镇公用低压电力网和厂矿企业等电力客户的专用低压电力网，该系统属于保护接地中的接零保护方式。

当前我国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。

三是线路结构不同。

接地保护系统只有相线和中性线，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，同时系统中的保护中性线必须具有多处重复接地。

发电机转子接地保护原理综述发电机转子绝缘损坏时引起的励磁回路接地故障是常见的故障，据统计，1999年全国100MW及以上发电机发生转子接地故障九次，占发电机本体故障的30％，可见转子接地保护对于保护发电机本体遭受更大的损害有非常重要的意义。

在研制保护装置之前，首先要了解发电机转子接地保护原理。

发电机转子接地保护分为一点接地保护和两点接地保护两种。

本文主要分析了各种保护的基本原理，它们的优缺点以及改进。

一、转子一点接地保护发电机转子一点接地保护方法主要有电桥法，叠加直流电压法，叠加交流电压法（主要是导纳法），乒乓法。

下面分别介绍他们的工作原理及优缺点。

（一）电桥法图1－1电桥式一点接地保护原理图 (a)正常情况下；（b ）经过渡电阻一点接地利用电桥原理构成的一点接地保护，其原理图如图1－1所示。

(a),(b)分别是正常情况和一点接地情况下的原理图。

集中电阻y R 表示绕组对地绝缘分布电阻。

励磁绕组LE 的电阻构成构成电桥的两个臂，外接电阻R1和R2 构成另外两个臂。

正常情况下，调节电阻R1和R2，使流过继电器J 的不平衡电流最小，使继电器的动作电流大于这一不平衡电流。

当一点经过渡电阻接地后，电桥失去平衡，此时继电器的动作。

电流的大小决定于k 点的位置以及过渡电阻Rf 的大小。

当电流大于继电器J 的动作电流时，继电器动作。

当励磁绕组的正端或负端发生接地故障时，这种保护装置的灵敏度很高，然而，当故障点位于励磁绕组中点附近时，即使是金属性接地，保护装置也不能动作。

这是电桥法的根本缺陷。

为了消除这一缺陷，在电桥的1R 臂中串接一只非线性电阻f R 。

非线性电阻0f R u i α-=，其中α是常数，当电压0u 升高，电流i 非线性地增加，电阻f R 下降;反之，则f R 上升。

因此，串接这个非线性电阻后，电桥的平衡条件会随着励磁电压的改变而变化。

在某一电压下的死区，在另一电压下变为动作区，从而减小了拒动的几率。

发电机转子接地保护原理发电机正常运行时，转子的转速很高，离心力极大，承受的电负荷又重，一次励磁绕组绝缘容易破坏。

绕组导线碰接铁芯，就会造成转子一点接地故障。

发电机励磁回路的一点接地是比较常见的故障，由于不会形成电流通路，所以对发电机无直接危害，因此发电机可继续运行。

但发生一点接地以后，励磁回路对地电压会有所升高，例如当负极接地，励磁绕组正极对地电压即增加到工作励磁电压值；正极接地，励磁绕组负极对地电压也增加到工作励磁电压值。

因此当转子发生一点接地后，如发电机仍然继续运行，遇上励磁绕组其他点绝缘水平降低时，就有可能发生转子回路的第二点接地。

励磁回路两点接地后构成短路电流通路，可能烧坏转子绕组和铁芯。

由于部分励磁绕组被短接，破坏了气隙磁场的对称性，引起机组振动，特别是多机组振动更严重。

此外，转子两点接地还可能使汽轮发电机组的轴系统和汽缸磁化。

因此，转子一点接地以后,应该对励磁回路进行认真检查.同时是否会有保护误动作:根据某些保护构成原理,检查是不是因为炭刷接触不良所引起.此外,还可以倒换备用励磁以找出接地范围.如果一旦确认转子一点接地,应该投入转子2点接地保护,这时候,严禁在励磁回路上工作,以防保护误动作。

需要指出的是,在转子一点接地的同时,若发电机出现振动,则应该立即解列停机。

一．转子一点接地保护1.绝缘检测装置用一个电压表定期测量励磁回路正负极对地电压，其接线如下图所示。

图中元件1为励磁绕组，元件2为接地炭刷。

励磁绕组对地存在着绝缘电阻，设这些绝缘电阻对地均匀分布，如图中的r1,r2,…，r n－1，r n。

当励磁绕组绝缘良好时，所测得的正极对地电压和于负极对地电压。

如果正极接地，则负极对地电压为工作励磁电压；如果负极接地，则正极对地电压为工作励磁电压。

如果励磁绕组其他点接地，一般情况下，正极对地电压不等于负极电压，而且所测得的电压低于工作励磁电压。

但是如果励磁绕组中部接地，则所测得的正极对地电压将等于负极对地电压，且为工作励磁电压的一半。