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接地與保護

作者:由 仰望星空electrical 發表于 繪畫日期:2022-01-04

接地後電勢為零嗎

在涉及電氣專業的學習和相關工作中,經常會遇到“接地”的概念。實際上,接地是一項作用和責任都非常大的工作。

一、地和接地的概念

1、電勢(electric potential)(電勢即電位)

電勢是處於電場中某個位置的單位電荷所具有的電勢能。因為電勢是標量,只有大小,沒有方向,其數值不具有絕對意義,只具有相對意義。當說到電勢是多少時,必須取一個參考點,這個點的勢能為0。下面說的“地”,就是通常被取的參考點。

2、地 (ground、earth)

電氣系統中的地不單純指我們腳下的土地,“地”是電勢為零的地方,它可以是任何一點的電勢按慣例取為零的大地或導電物質,或者是可以接受或提供大量電荷的物質。而大地恰好是一個電阻非常低、電容量非常大的物體,擁有吸收無限電荷的能力,且保持電勢不變。

3、接地(grounding、earthing)

把電氣裝置的某部分與大地之間作良好的電氣連線稱為接地。與大地接觸的部分即接地體。電氣裝置與接地體之間的連線線叫做接地線。

4、接地電流和對地電壓

正常情況下,接地線是不載電流的,當發生故障時,電流會經過透過接地線和接地體流向大地,透過接地體向大地以半球形散開,此時的電流稱為接地電流。當土壤電阻率相同時,在距接地體越遠的地方,散流半球面越大,則電流密度越小,試驗表明,在距離接地體(接地故障點)20米的地方(此時的半球面已經相當大),電流趨於0,已經沒有電勢差(即電壓),這個地方的電勢為零,被稱為電氣上的“地”。

因此,正常情況下,接地體處即選取的參考點,電勢為零的“地”;發生故障時,電勢為零的地方才是電氣上的“地”(即20米以外的零電勢點)。

發生故障時,電氣裝置的接地部分與“地”之間的電勢差,稱為對地電壓。

二、接地

接地分為工作接地、保護接地、重複接地。

1、工作接地

為了工作而接地,即為保證電力系統和裝置達到正常工作要求而進行的一種接地。例如:(1)三相四相制中的中性線接地,就是工作接地。引入我們家中的零線,在另一端(變壓器端)就進行了工作接地。(2)防雷接地是為了吸引接收雷電,釋放雷電的電流,也屬於工作接地。還有為了防靜電而做的接地等等。

2、保護接地

顧名思義,為了保護人身安全、防止間接觸電而將裝置的外露可導電部分接地。

這裡涉及到一個“接零”的概念。

(1)裝置的外露可導電部分經過專門的接地線(一般稱為PE線protecting earthing)接地,這是一種保護接地。這時,就是實實在在接地,這根線是單獨的一根接地線。

(2)我們國家的供電系統已經形成(即TN-C系統,另行介紹),這個系統中,只有工作接地的接地線(N線),沒有從變壓器接地端單獨引保護接地線(PE線),這時,PE線與N線是公共的,實際是一根線(保護中性線,PEN線),就是我們通常說的“零線”、“地線”。

因此,裝置的外露可導電部分經過這個PEN線接地,也是一種護接地,過去通常也稱之為保護接零。

注意:若同一低壓配電系統有的裝置採用第一種形式的PE線接地,而有的裝置採用第二種接零,當三相電的某一項與透過PE接地的裝置發生接地故障時,電流會經過大地流向零線,採用接零保護的裝置就會帶電。同一系統既有接地保護又有接零保護是不允許的。

3、重複接地

為了使PE線或者PEN線安全可靠,除了在電源中性點接地(即上面說的變壓器端),還在一下位置接地,(1)架空線路終端及沿線每隔1km處;(2)電纜和架空線引入建築物處。

重複接地也是為了防止上面注意處說的故障,防止零線帶電。

中性線(工作接地的這根線)是不能重複接地的,否則漏電保護就不起作用了。