接地与接零的基本知识

一．    接地、接零的类型及其作用
为保证人身和设备安全、电力设备宜接地或接零。
接地，一般是指电气装置为达到安全和功能的目的，采用包括接地极、接地母线、接地线的接地系统与大地做成电气连接，即接大地；或是电气装置与某一基准电位点做电气连接，即接基准地。
接地的类型可分为：功能性接地，保护性接地及功能性与保护性合一的接地。或按其不同的作用分为工作接地，保护接地，重复接地，接零，过电压保护接地，防静电接地，屏蔽接地等。
⑴工作接地：
在工作正常或事故情况下，为保证电气设备正常运行，必须在电力系统中某一点进行接地，称为工作接地。此种接地可直接接地或经特殊装置接地，这种接地多在变压器低压侧使用。（详见图一）
工作接地的作用：保证电气设备可靠地运行；降低人体接触电压；迅速切断故障设备；降低电气设备或送配电线路的绝缘水平。
⑵保护接地：
  为防止因绝缘破坏而遭到触电的危险，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或架构同接地体之间做良好的连接，称为保护接地（详见图二）。这种接地一般在中性点不接地系统中采用。
    保护接地的作用：若设有保护接地装置，当绝缘层破坏外壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地装置和人体两条通路流过。流过每条通路的电流值将与电阻的大小成反比，通常人体的电阻比接地电阻大几百倍（一般在1000Ω以上），所以当接地电阻很小时，流经人体的电流几乎等于零，因而人体就避免了触电的危险（详见图三）。
⑶重复接地：
    将零线上的一点或多点与地再次做金属连接，称为重复接地（见图一）。
    重复接地作用：当系统中发生碰壳或接地短路时，可以降低零线对地的电压，当零线发生断线时，可以使故障程度减轻。
⑷接零：
    将与带电部份相绝缘的电气设备的金属外壳或构架，与中性点直接接地系统相连接，称为接零（详见图二）。
    接零的作用：当电气设备发生碰壳短路时，即形成单相短路，使保护设备能迅速动作断开故障设备，避免人体触电危险。因此，在中性点直接接地的1kv以下的系统下必须采取接零保护。
⑸过电压保护接地：
    过电压保护装置或设备的金属结构为消除过电压危险影响而做的接地，称为过电压保护接地。
    过电压保护接地的作用：对直击雷、避雷装置（包括过电压保护装置在内）能促使雷云正电荷和地面感应负电荷中和，以防雷击；对静电感应雷，感应产生的静电荷能迅速被导入地中，以防止静电感过电压，对电磁感应雷，防止感应出非常高的电势，以免产生火花放电而造成燃烧爆炸的危险。
⑹防静电接地：        
为了消除生产过程中而产生的静电而设置的接地。
⑺屏蔽接地：
为了防止电磁感应而对电力设备的金属外壳、屏蔽罩、屏蔽线的外皮或建筑物的金属屏蔽体等进行接地。
二、保护接地、工作接地及接零的范围
⑴电力设备的下列金属部分，除另有规定者外，均应接地或接零：
①电机、变压器、低压电器、照明器具、携带式及移动式用电器具的低壳或外壳；
②机电设备的传动装置；
③互感器的二次接线；
④配电屏与控制屏的框架；
⑤屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝架构的靠近带电部分的金属围栏和金属门；
⑥交、直流电力电缆接线盒，终端的外壳，电缆的外皮和穿线钢管等；
⑦在非沥青地面的居住区内，无避雷线接地短路电流架空动力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔；
⑧装在配电线路杆上的开关设备、电容器等电力设备；
⑨控制电缆的外皮。
⑵电力设备的下列金属部分除另有规定者外可不接地或接零：
①在木质、沥青等不良导电地面的房间内，交流额定电压380v以下，直流额定电压440v以下的电力设备外壳，但当维护人员可能同时触及外壳和接地物件时除外；
②在干燥场所，交流额定电压127v以下，直流额定电压110v以下的电力设备外壳，但爆炸危险场所除外；
③安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表，继电器和其它低压电气的外壳，以及当发生绝缘破坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等；
④安装在已接地的金属构架上的设备（应保证电气接触良好）如套管等，但有爆炸危险的场所除外；
⑤额定电压220v及以下的蓄电池室内支架；
⑥与已接地的机床底座之间有可靠接触的电动机和电器外壳，但有爆炸危险的场所除外。
⑶工作接地的范围：
①变压器、发电机、静电电容器的中心点，在变压器中性点绝缘的系统中，经击穿熔断器接地；
②电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保间隙等。
⑷保护接地、接零范围：
电气设备接地或接零范围

电气设备接地或接零的范围
序号    对地电 压    房屋特征
        无高度
危险    高度
危险    特别危险包括有着火危险及室外装置    有爆炸危险的
    1    2    3    4    5
Ⅰ    65V以下    不需要接地或接零
（在固定式36V或12V低压装置中，常将线路的一相接地作为变压器绝缘击穿和一次电压窜入二次绕组的保护装置）    为了防止静电荷可能引起的火花，在Q—1级及Q—2级房屋中，应将保存易燃体的金属容器（已用沥青及涂松香的黄麻绝缘除外）或含有这些液体器械，运送这些液体的管子，过滤这些液体的过滤器，以及液体流过时与金属包皮摩擦的部分，予以接地              
Ⅱ    65V到150V    不需要接地或接零    手柄、飞轮以及与机床有金属连接的电动机外壳    在正常情况下，与带电部分绝缘的器械，电机及配电屏的金属外壳及架构，电缆接头盒，中间接线盒的金属外壳，电缆的金属包皮及金属保护管等    同序号Ⅰ—5及Ⅱ—4中的元件
Ⅲ    150V到1000V    同序号Ⅱ—4中的元件    同序号Ⅰ—5及Ⅱ—4中的元件
Ⅳ    1000V以上    在正常情况下，与带电部分绝缘的金属部分，电气设备的支架和围棚结构的所有金属部分以及房屋、平台和可能带电，而人能接触的结构部分    同序号Ⅰ—5、Ⅱ—3及Ⅱ—4中的元件
三．接地系统的构成与使用材料
接地系统由接地体和接地线构成：
⑴接地体，埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地体，也称为接地板，它包括：
①    自然接地体，是指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管、钢筋混凝土建筑物基础内的钢管和金属设备支架等。
②    人工接地体，是指人为的埋入地下的金属件，包括钢管、角钢、扁钢、圆钢等。
⑵接地线，电气设备、杆塔的接地螺栓与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体，称为接地线。
⑶接地装置，接地体和接地线的总和称为接地装置。
⑷集中接地装置，在避雷针附近设置的垂直接地体（接地体分为水平接地体和垂直接地体两种）。
人工接地体使用的金属材料最小规格见下表：
人工接地体规格表
材料    规格
圆钢    直径10㎜
角钢    厚度4㎜
钢管    厚度3.5㎜
扁钢    截面    100㎜2
    厚度    4㎜
四、低压配电系统的接地型式
⑴低压配电系统的接地型式如下表所示。

系统名称    系统特点    接地型式电路图
TN系统    TN—C系统    在此系统内，电源有一点与接地直接连接，负荷侧电气设备的外露可导电部分则通过PE线与该接地点连接    N线与PE线合用一根导线(PEN线)     
    TN—S系统        N线与PE线分开，各用一根导线     
    TN—C—S系统        一部分N线与PE线合用一根导线PEN线，系统后面有一部分N线与PE线分开     
TT系统    在此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气设备的外露可导电部分也各自与地连接，电源的接地体与负荷侧的接地体间无电气联系     
IT系统    在此系统内，电源与地没有直接联系，负荷侧电气设备的外露可导电部分则各自接地     

⑵各种接地型式的配电系统的适用范围：
从技术和安全方面考虑，其适用范围一般可如下划分：
①    在一般三相负荷基本平衡，有专职电工负责维护管理电气装置的工业厂房可采用TN—C系统。
②    在单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单位，宜采用TN—S或TN—C—S系统。
③    附设有或附近有变电所的高层建筑可采用TN—S系统。
④    电子计算机房、生产和使用电子设备的厂房，当电子计算机和电子设备本身未指定接地型式时，宜采用TN—S、TN—C—S或TT系统。
⑤    负荷小而分散的农村低压电网宜采用TT系统。
⑥    在火灾和爆炸危险厂房中宜采用TT、IT或TN—S系统。
⑦    由城市公用低压线路供电的民用建筑和工厂，应按供电部门的规定采用TT系统;由本单位自设变压器供电和管理的居住区民用建筑，可采用TN—C—S系统。
⑧    对不间断供电要求高的某些场所（如矿山、井下等）宜采用IT系统。
⑶配电系统接地的要求
①电气装置的外露导电部分应与保护线连接。
②能同时触及的外露导电部分应接至同一接地系统。
③建筑物电气装置应在电源进线处作总等单位联结。
A)    TN系统
①    电气装置的外露导电部分应采用保护线与电力系统的接地点即中性点连接。
如果电力系统的中性点不可能得到或不可能达到，则可在变电所将一根相线接地，但严禁将此相线作为保护接地线使用。
②    保护线应在电气装置的每台电力变压器或发电机的靠近处接地。若有其他有效的接地连接体，应尽量将保护线与其相连，并尽量均匀地作多处接地，则发生接地故障时可使保护线的电位尽量接近地电位。但如在高层建筑等类的大型建筑物中，为保护线增设接地点实际上不可能时，将保护线与装置外导电部分作等电位联结，也具有相同的作用。同理，保护线宜在进入建筑物处重复接地。
③ 应装设能迅速自动切除接地故障的保护电器。
B）TT系统
① 共用同一保护电器保护的所有电气装置的外露导电部分，应采用保护线与这些外露导电部分共用的接地极相互连接。当几套保护电器串联使用时，此要求分别适用于每套保护电器保护的所有电气装置的外露导电部分。
电力系统中性点应接地。若没有中性点，则每台发电机或电力变压器应有一根相线接地。
② 应装设能迅速自动切除接地故障的保护电器。
C）IT系统
①电气装置外露导电部分都应单独接地、成组接地或集中接地。
② 应装设能迅速反应接地故障的信号装置，必要时也可装设自动切除接地故障的电器。
五、低压配电系统接地故障保护要求
⑴一般要求：
①    正常环境中，实行接地故障保护的电气设备在接地故障发生时，允许持续存在的预期接触电压最大值为50V。
②    潮湿环境及有火灾、爆炸危险的场所，预期接触电压最大值为25V。
③    特别危险场所，预期接触电压最大值为12V。
⑵TN系统，TT系统和IT系统中的接地故障保护另有规定要求。