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1、电气工程基础第四章本讲稿第一页，共三十五页第四章第四章 设备工作接地与保护接地设备工作接地与保护接地4.1 概述概述合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院4.2 工作接地工作接地4.3 保护接地保护接地4.4 保护接零保护接零本讲稿第二页，共三十五页第四章第四章 设备工作接地与保护接地设备工作接地与保护接地4.1 概述概述合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院地中电流呈半地中电流呈半球形流散球形流散接地电流电位接地电流电位分布曲线分布曲线大地大地接地体接地体20m可以认为在远离接地点可以认为在远离接地点20m以外时，土壤中以外时，土壤中便
2、不会再产生电压降便不会再产生电压降了，即到达零电位。了，即到达零电位。距离接地点越近的电阻距离接地点越近的电阻越大，反之则距离越远越大，反之则距离越远则电阻越小。则电阻越小。为了保证电力网或电气设备的正常运行和为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及工作人员的人身安全，人为地使电力网及其电气设备的某一特定地点通过导体与大其电气设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接，称为接地。地作良好的连接，称为接地。本讲稿第三页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院1、工作接地、工作接地为了保证电气设备为了保证电气设备在正常或发生故
3、障情况下在正常或发生故障情况下可靠工作而采取的接地，称为工作接地。可靠工作而采取的接地，称为工作接地。工工作接地一般都通过电气设备的中性点来实现，所以称为作接地一般都通过电气设备的中性点来实现，所以称为电力系统中性点接地电力系统中性点接地。例如，电力变例如，电力变压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。工作接地要求的接地电阻为压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。工作接地要求的接地电阻为0.510欧姆。欧姆。为了保证工作人员为了保证工作人员接触时接触时的人身安全的人身安全，将一切正常工作时不带电而绝缘损坏时可能，将一切正常工作时不带电而绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，称为保护接地。
4、带电的金属部分接地，称为保护接地。保护接地是防止触电事故的基本技术措施。要求保护接地是防止触电事故的基本技术措施。要求其接地电阻为其接地电阻为110欧姆。欧姆。在中性点直接接地的低压电力网中，把在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）（也称零线）直接连接直接连接，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简称接零）。它与保，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简称接零）。它与保护接地相比，能在更多的情况下保证人身安全，防止触电事故。护接地相比，能在更多的情况下保证人身安全，防止触电事故。2、保护接地、保护接地3、保护接零、保护
5、接零本讲稿第四页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院4、防雷接地、防雷接地为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流安全导入大地，以为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流安全导入大地，以此为目的的接地称为防雷接地，也称为过电压保护接地。此为目的的接地称为防雷接地，也称为过电压保护接地。防雷接地所需要的接地电阻值通常防雷接地所需要的接地电阻值通常为为130欧姆。欧姆。为消除生产过程中产生的静电积累，而设置的接地称为防静电接地。为消除生产过程中产生的静电积累，而设置的接地称为防静电接地。5、防静电接地、防静电
6、接地本讲稿第五页，共三十五页4.2 工作接地工作接地合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点接地方式的比较与选择五、中性点接地方式的比较与选择本讲稿第六页，共三十五页4.2 工作接地工作接地合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院中性点不接地（中性点绝缘）中性点不接地（中性点绝缘）工作接地也称为电力系
7、统中性点接地。工作接地也称为电力系统中性点接地。大电流接地系统大电流接地系统小电流接地系统小电流接地系统星形连接的三相变压器绕组或发星形连接的三相变压器绕组或发电机绕组的公共点。电机绕组的公共点。中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地中性点直接接地中性点经电阻接地中性点经电阻接地依据是发生单相接地故障时接依据是发生单相接地故障时接地故障电流的大小地故障电流的大小本讲稿第七页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，输电线路与大地之间存
8、在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大小决定于线其大小决定于线路对地的电压和电容路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容。一般各相电容用集中电容C来表示。来表示。Ca1、中性点不接地系统的正常运行、中性点不接地系统的正常运行CbCc电网不对称度电网不对称度当三相电容值相等时，电网不对称度为零，当三相电容值相等时，电网不对称度为零，中性点电压值也为零。中性点电压值也为零。本讲稿第八页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、中性点不接地的电力系统一、中性点不接地的电力系统输电线路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大小决定于线路输电线
9、路与大地之间存在着分布电容，各相有对地电容电流通过，其大小决定于线路对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容对地的电压和电容。一般各相电容用集中电容C来表示。来表示。由于正常运行时三相电压是对称的，故三相导线对地电容电流是对称的，其相量和由于正常运行时三相电压是对称的，故三相导线对地电容电流是对称的，其相量和为零，中性点对地电位为零。为零，中性点对地电位为零。Ca1、中性点不接地系统的正常运行、中性点不接地系统的正常运行CbCc若三相电容不对称时，中性点电压不等于零，会发生中性点位移。若三相电容不对称时，中性点电压不等于零，会发生中性点位移。单相故单相故障时？障时？本讲稿第九页，共三十五页合肥
10、工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc中性点电压升高为相电压；另外两正常相的中性点电压升高为相电压；另外两正常相的对地电压的相位差为对地电压的相位差为60度，其幅值都等于正度，其幅值都等于正常运行时的线电压，即升高到相电压的常运行时的线电压，即升高到相电压的 倍。倍。若是发生单相非金属接地（经过一定的若是发生单相非金属接地（经过一定的接触电阻接地）时，故障相与非故障相接触电阻接地）时，故障相与非故障相的电压会发生一些变化。的电压会发生一些变化。当系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称
11、，用户的三相用当系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行。因此系统可以带单相接地故障继续运行（一般不超电设备仍能照常运行。因此系统可以带单相接地故障继续运行（一般不超过过2h），做好停电准备之后再停电排除故障。），做好停电准备之后再停电排除故障。单相故单相故障时？障时？本讲稿第十页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc中性点不接地系统发生单相接地时的故中性点不接地系统发生单相接地时的故障电流等于正常运行时每相导线对地电障电流等于正常运行时
12、每相导线对地电容电流的三倍。容电流的三倍。单相故单相故障时？障时？电力网的额定线电压电力网的额定线电压同级电压电缆线路总长度同级电压电缆线路总长度同级电压架空线路总长度同级电压架空线路总长度本讲稿第十一页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院Ca2、中性点不接地系统的单相接地故障、中性点不接地系统的单相接地故障CbCc在中性点不接地的三相系统中，当发生单相接地故障时：在中性点不接地的三相系统中，当发生单相接地故障时：故障相电压等于零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高到相电压的故障相电压等于零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高到相电压的 倍
13、。倍。各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，可以继续各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，可以继续运行一段时间，但不允许长期接地运行。规定不超过运行一段时间，但不允许长期接地运行。规定不超过2h。接地点通过的电流为容性接地点通过的电流为容性的，其大小等于正常运行时单相对地电容电流的的，其大小等于正常运行时单相对地电容电流的3倍。倍。我国我国360kV的电力系统通常采用中性点不接地方式。的电力系统通常采用中性点不接地方式。最大最大优点优点容性电流容易形容性电流容易形成电弧成电弧提高绝缘提高绝缘水平水平本讲稿第十二页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.
14、电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点不接地系统发生单相故障时，其接地电流可能大到使接地电弧不能自行熄灭的程度，中性点不接地系统发生单相故障时，其接地电流可能大到使接地电弧不能自行熄灭的程度，产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成为多相短路，造成严重事故。为克服产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成为多相短路，造成严重事故。为克服这一缺点，可将系统的中性点经消弧线圈接地。这一缺点，可将系统的中性点经消弧线圈接地。CaCbCc就是具有气隙铁心的电抗器，安装在变压器或发电机中性点与大地之间。就是具有气隙铁心
15、的电抗器，安装在变压器或发电机中性点与大地之间。本讲稿第十三页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统CaCbCc全补偿方式：全补偿方式：欠补偿方式：欠补偿方式：此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈中形成很高的电此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈中形成很高的电压降，使中性点电压大为升高。一般系统不采用全补偿方式。压降，使中性点电压大为升高。一般系统不采用全补偿方式。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可
16、能导致全补偿。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可能导致全补偿。过补偿方式：过补偿方式：消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。本讲稿第十四页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统全补偿方式：全补偿方式：欠补偿方式：欠补偿方式：此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈中形成很高的电此时的容抗等于感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，在消弧线圈中形成很高的电压降，使中性点电压大
17、为升高。一般系统不采用全补偿方式。压降，使中性点电压大为升高。一般系统不采用全补偿方式。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可能导致全补偿。当电力网运行方式改变而切除部分线路时，容性电流会减少，可能导致全补偿。过补偿方式：过补偿方式：消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。消弧线圈一般有一定的裕度，实际多采用过补偿方式。消弧线圈容量消弧线圈容量的估算公式：的估算公式：在在360kV电力网中，电力网中，电容电流超过下列值时电容电流超过下列值时，电，电力系统中性点应装设消弧线圈：力系统中性点应装设消弧线圈：36kV电网，电网，30A；10kV电网，电网，20A；3560k
18、V电网，电网，10A；本讲稿第十五页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、中性点直接接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统在中性点直接接地系统中，发生单相接地故障后，其短路电流很大，会使线路上安装的继电在中性点直接接地系统中，发生单相接地故障后，其短路电流很大，会使线路上安装的继电保护装置迅速动作，切除故障部分。因此中性点直接接地系统的保护装置迅速动作，切除故障部分。因此中性点直接接地系统的供电可靠性不如电力系统供电可靠性不如电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地方式中性点不接地和经消弧线圈接地方式。发生单相接地故障时，发生单相接地故障时，中性点电
19、位仍然接近于零，非故障相对地电压接近于相电压中性点电位仍然接近于零，非故障相对地电压接近于相电压。故。故电气设备的绝缘水平只需要按电力网的相电压考虑电气设备的绝缘水平只需要按电力网的相电压考虑。我国我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地方式。及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地方式。为了弥补单相供电可靠性低的缺点，在线路上装设自动重合闸装置。为了弥补单相供电可靠性低的缺点，在线路上装设自动重合闸装置。380/220V系统中，为保护人身安全，也采用中性点直接接地系统。系统中，为保护人身安全，也采用中性点直接接地系统。有什么有什么优点呢优点呢？怎么保护怎么保护人身安全人身安
20、全呢呢?本讲稿第十六页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院四、中性点经电阻接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统中性点经电阻接地方式主要用于配网系统中。中性点经电阻接地方式主要用于配网系统中。可以减少电弧过电压的危险性，并可实现灵敏而又有选择性的接地保护。可以减少电弧过电压的危险性，并可实现灵敏而又有选择性的接地保护。其接地电流小于直接接地系统，故对邻近通信线路的干扰也就较弱。其接地电流小于直接接地系统，故对邻近通信线路的干扰也就较弱。1、大电阻接地、大电阻接地中性点经大电阻接地，既可以保持不接地系统发生单相接地故障时仍能保持中性点经大电阻接地，
21、既可以保持不接地系统发生单相接地故障时仍能保持短时供电的优点，又解决了不接地系统存在电弧接地过电压的问题。适用于短时供电的优点，又解决了不接地系统存在电弧接地过电压的问题。适用于接地故障电流小于接地故障电流小于10A的系统。的系统。本讲稿第十七页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院四、中性点经电阻接地的电力系统四、中性点经电阻接地的电力系统2、小电阻接地、小电阻接地既要降低电阻值以既要降低电阻值以增加短路电流提高快速选择性增加短路电流提高快速选择性，又要控制短路电流防止设备过大。一，又要控制短路电流防止设备过大。一般将单相接地故障电流控制在般将单相接地
22、故障电流控制在1001000A的范围。的范围。中性点经小电阻接地既可以中性点经小电阻接地既可以消除电弧接地过电压消除电弧接地过电压，又可，又可避免避免不接地系统中经常出现不接地系统中经常出现的由电磁式电压互感器引起的的由电磁式电压互感器引起的铁磁谐振现象铁磁谐振现象。适合于系统规模大，特别是要求迅速切除。适合于系统规模大，特别是要求迅速切除故障的线路。故障的线路。我国城市配电网系统中性点运行方式的规定：我国城市配电网系统中性点运行方式的规定：全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过30A时：中性点经电阻接地；时：中性点经电阻接地；全架空线路出线变电站
23、的单相接地故障电流超过全架空线路出线变电站的单相接地故障电流超过10A时：中性点经消弧线圈接地；时：中性点经消弧线圈接地；电缆与架空线混合线路的单相接地故障电流超过电缆与架空线混合线路的单相接地故障电流超过10A时：根据具体情况选择；时：根据具体情况选择；本讲稿第十八页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院五、中性点接地方式的比较与选择五、中性点接地方式的比较与选择接地方式接地方式不接地不接地经消弧线圈接地经消弧线圈接地直接接地直接接地经电阻接地经电阻接地接地电流接地电流小，为对地电容电流，小，为对地电容电流，一般只允许运行在一般只允许运行在1030A以
24、下以下最小，等于残流最小，等于残流最大，可能达到系统三最大，可能达到系统三相电流或更大相电流或更大中等，本表讨论小中等，本表讨论小电阻接地情况电阻接地情况单相接地时健全单相接地时健全相电压相电压大，等于线电压大，等于线电压大，等于线电压大，等于线电压最小，最小，80%线电压线电压一般处于一般处于80%100%线电压线电压避雷器工作条件避雷器工作条件非有效接地系统用非有效接地系统用非有效接地系统用非有效接地系统用有效接地系统用有效接地系统用非有效接地系统用，非有效接地系统用，但避雷器选用条件但避雷器选用条件可放宽可放宽变压器设备的绝变压器设备的绝缘水平缘水平最高，全绝缘最高，全绝缘高，与不接地系
25、统高，与不接地系统同同最低，变压器可采用分最低，变压器可采用分级绝缘级绝缘低于不接地系统，低于不接地系统，当采用不接地绝缘当采用不接地绝缘水平时，寿命延长水平时，寿命延长想双重接地故障想双重接地故障发展的可能性发展的可能性最大最大中中最小最小小小接地故障的继电接地故障的继电保护保护普通接地继电器不适普通接地继电器不适应，需要专门技术，应，需要专门技术，不够可靠不够可靠需要专门技术，通需要专门技术，通常只动作于信号常只动作于信号简单可靠简单可靠简单可靠简单可靠断路器工作条件断路器工作条件切断容量由三相短路切断容量由三相短路电流决定电流决定切断容量由三相短切断容量由三相短路电流决定，动作路电流决定
26、，动作次数少次数少单相接地电流有时比三单相接地电流有时比三相短路电流大，动作次相短路电流大，动作次数多数多切断容量由三相短切断容量由三相短路电流决定，动作路电流决定，动作次数多次数多接地故障时的供接地故障时的供电中断情况电中断情况在能够自然熄弧情况在能够自然熄弧情况下供电不被中断下供电不被中断自然熄弧，但永久自然熄弧，但永久性故障时仍需跳闸性故障时仍需跳闸立即跳闸，但通过重合立即跳闸，但通过重合闸弥补此缺点闸弥补此缺点立即跳闸，但通过立即跳闸，但通过重合闸弥补此缺点重合闸弥补此缺点地网和接地设备地网和接地设备的费用的费用最少最少地网费用少，但接地网费用少，但接地设备价格较高地设备价格较高无接地
27、设备，但地网建无接地设备，但地网建设费用大设费用大中中本讲稿第十九页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院五、中性点接地方式的比较与选择五、中性点接地方式的比较与选择220kV及以上电压等级的电力网，采用中性点直接接地方式；及以上电压等级的电力网，采用中性点直接接地方式；110kV电力网，大部分采用中性点直接接地方式，小部分采用消弧线圈接地的方电力网，大部分采用中性点直接接地方式，小部分采用消弧线圈接地的方式，原有的式，原有的154kV电力网采用中性点经消弧线圈的接地方式；电力网采用中性点经消弧线圈的接地方式；2060kV电力网，采用中性点不接地或经消弧
28、线圈接地方式（单相接地电容电流大电力网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式（单相接地电容电流大于于10A时）；时）；310kV电力网，采用中性点不接地或经消弧线圈（电阻）接地方式（单相接地电容电力网，采用中性点不接地或经消弧线圈（电阻）接地方式（单相接地电容电流大于电流大于30A时）；时）；1000V及以下低压配电网，即及以下低压配电网，即380/220V三相四线制电力网，三相四线制电力网，采用中性点直接接地采用中性点直接接地方式方式；发电机发电机中性点一般均采用中性点一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，特殊的特的运行方式，特殊的特大容量机组，可考虑
29、中性点直接接地或经小电阻接地的运行方式。大容量机组，可考虑中性点直接接地或经小电阻接地的运行方式。本讲稿第二十页，共三十五页4.3 保护接地保护接地合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、保护接地的作用一、保护接地的作用二、保护接地装置接地电阻的允许值二、保护接地装置接地电阻的允许值三、保护接地的分类（三、保护接地的分类（IT、TT、TN）四、发电厂和变电站的接地装置四、发电厂和变电站的接地装置本讲稿第二十一页，共三十五页4.3 保护接地保护接地合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院与带电部分直接接触与带电部分直接接触，包括带感应电、带
30、静电和由于绝缘损坏使金属部件带电等；，包括带感应电、带静电和由于绝缘损坏使金属部件带电等；1、安全电流与安全电压、安全电流与安全电压发生故障时，发生故障时，人处于接触电压和跨步电压的危险区人处于接触电压和跨步电压的危险区；与带电部分间隔与带电部分间隔在安全距离之内在安全距离之内。感知电流；摆脱电流；致命电流；安全电流；安全电压感知电流；摆脱电流；致命电流；安全电流；安全电压一、保护接地的作用一、保护接地的作用发生触电的方式有下面几类：发生触电的方式有下面几类：0.7mA、1.1mA10mA、16mA100mA30mA额定供电电压额定供电电压42V、设备空载电压、设备空载电压50V本讲稿第二十二
31、页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院2、保护接地的作用、保护接地的作用一、保护接地的作用一、保护接地的作用单相接地单相接地电流电流保护接地保护接地电阻电阻脚与地的接脚与地的接触电阻触电阻人体人体电阻电阻增加脚与地面的接触电阻，减少保增加脚与地面的接触电阻，减少保护接地电阻，都可在一定范围内减护接地电阻，都可在一定范围内减少流过人体的电流。少流过人体的电流。本讲稿第二十三页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、保护接地装置接地电阻的允许值二、保护接地装置接地电阻的允许值接地线接地线接地体接地体电流场电流场接触
32、电势接触电势跨步电势跨步电势大电流接地系统大电流接地系统小电流接地系统小电流接地系统故障设备附近的对地电压故障设备附近的对地电压接地电接地电压压电流大于电流大于4000A高压设备高压设备高低压设备共用高低压设备共用本讲稿第二十四页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院1、IT接地方式（接地方式（I:中性点不接地或经高阻接地；中性点不接地或经高阻接地；T：设备的金属外壳接地）：设备的金属外壳接地）三、保护接地的分类（三、保护接地的分类（IT、TT、TN）IT系统电源的中性点不接地或经高阻抗（约系统电源的中性点不接地或经高阻抗（约1000欧姆）接地，系统中电
33、气设备的欧姆）接地，系统中电气设备的外露可导电部分经外露可导电部分经各自的各自的保护接地线直接接地。保护接地线直接接地。此系统中各设备之间不会产生电磁干扰，而且当发生单相接地故障时，所有此系统中各设备之间不会产生电磁干扰，而且当发生单相接地故障时，所有三相用电设备仍可以暂时继续运行，但需装设绝缘监视装置或发出单相接地三相用电设备仍可以暂时继续运行，但需装设绝缘监视装置或发出单相接地报警信号。报警信号。三相设备三相设备单相设备单相设备通过降低接地电阻（通过降低接地电阻（10欧欧姆）来限制接地电压姆）来限制接地电压电网每相对地绝电网每相对地绝缘复阻抗缘复阻抗本讲稿第二十五页，共三十五页合肥工业大学
34、合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院2、TT接地方式（接地方式（T:中性点直接接地；中性点直接接地；T:设备金属外壳接地。）设备金属外壳接地。）三、保护接地的分类三、保护接地的分类在高电压电力网中，接地电流大，故障会快速切除，被普遍采用。在高电压电力网中，接地电流大，故障会快速切除，被普遍采用。三相设备三相设备在中、低压电网中，若设备发生单相接地故障时，往往短路电流较小，不能在中、低压电网中，若设备发生单相接地故障时，往往短路电流较小，不能可靠切断故障回路，使设备外壳长期带上危险电压，增加触电危险，因此必可靠切断故障回路，使设备外壳长期带上危险电压，增加触电危险，因此必须装设
35、灵敏的漏电保护装置。须装设灵敏的漏电保护装置。通过接地电流使回路的过通过接地电流使回路的过电流装置动作而切断故障电流装置动作而切断故障电路电路在我国在我国160kV电网通常采用电网通常采用IT接地方式，接地方式，1kV以下配电系统采用以下配电系统采用TN接地方式（即接地方式（即保护接零）。保护接零）。本讲稿第二十六页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院四、发电厂和变电站的接地装置四、发电厂和变电站的接地装置由接地体和连接导体组成，接地体可分为自然接地体和人工接地体。由接地体和连接导体组成，接地体可分为自然接地体和人工接地体。接地装置主要分为外引式和环路
36、式两种。接地装置主要分为外引式和环路式两种。包括埋在地下的金属管道、建筑物的金属结构等，但可燃包括埋在地下的金属管道、建筑物的金属结构等，但可燃性气体和液体的金属管道除外。性气体和液体的金属管道除外。分水平接地体和分水平接地体和垂直接地体垂直接地体将接地体集中布置在电气装置外的某一将接地体集中布置在电气装置外的某一地点称为外引式。地点称为外引式。优点是可选择土壤电阻率和土方工程都优点是可选择土壤电阻率和土方工程都最小的地点来敷设接地体，造价较低，最小的地点来敷设接地体，造价较低，钢材消耗量也较少。缺点是电位分布不钢材消耗量也较少。缺点是电位分布不均匀。均匀。接地体接地体把接地体环绕电气装置布置
37、，形成环状，并在把接地体环绕电气装置布置，形成环状，并在其中装设若干均压带，则称为环路式。其中装设若干均压带，则称为环路式。本讲稿第二十七页，共三十五页4.4 保护接零保护接零合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、保护接零的作用一、保护接零的作用二、保护接零方式二、保护接零方式三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性四、保护接地与接零的适用范围四、保护接地与接零的适用范围本讲稿第二十八页，共三十五页4.4 保护接零保护接零合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院正常供电时，
38、可供应三相正常供电时，可供应三相380V和单相和单相220V两种电压；两种电压；1、低压配电网、低压配电网（380/220V）采用中性点直接接地方式）采用中性点直接接地方式的优点的优点发生单相发生单相故障时故障时，非故障相电压维持为相电压，非故障相电压维持为相电压，减少人体的接触电压减少人体的接触电压，而且降，而且降低电气设备的绝缘要求；低电气设备的绝缘要求；可以可以避免高压窜到低压侧避免高压窜到低压侧的危险。的危险。一、保护接零的作用一、保护接零的作用三相设备三相设备低压配电系统采用低压配电系统采用TT接线时，若接线时，若电气设备容量较大，则发生单相故电气设备容量较大，则发生单相故障时，障时
39、，不易切除故障不易切除故障，仍将发生触，仍将发生触电危险。电危险。为什么为什么？本讲稿第二十九页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院假设电源相电压为假设电源相电压为220V、工作接地电阻为、工作接地电阻为4欧姆、保护接地电阻为欧姆、保护接地电阻为4欧姆：欧姆：则接地电压为则接地电压为110V、接地电流为、接地电流为27.5A，一般情况下将会使熔断器或自动开关跳，一般情况下将会使熔断器或自动开关跳闸，保障人身安全。闸，保障人身安全。但一般规定故障电流必须分别大于但一般规定故障电流必须分别大于熔丝或开关额定电流的熔丝或开关额定电流的2.5倍或倍或1.25倍
40、倍。三相设备三相设备中性点直接接地的中性点直接接地的380/220V低压配电低压配电网中，不宜采用保护接地的网中，不宜采用保护接地的TT接地接地方式，而应该采用保护接零的方式，而应该采用保护接零的TN接接地方式，即将电气设备的外壳与零线连接。地方式，即将电气设备的外壳与零线连接。低压配电系统采用低压配电系统采用TT接线时，若电气接线时，若电气设备容量较大，则发生单相故障时，设备容量较大，则发生单相故障时，不易切除故障，仍将发生触电危险。不易切除故障，仍将发生触电危险。因此因此27.5A的接地电流便只能保证使额定电流为的接地电流便只能保证使额定电流为11A的熔丝或的熔丝或22A的开关动作，若电气
41、设的开关动作，若电气设备容量较大，所选用的熔丝与开关的额定电流超过上述值时，则熔断器或自动开关便不能保备容量较大，所选用的熔丝与开关的额定电流超过上述值时，则熔断器或自动开关便不能保证动作切断电源。证动作切断电源。为什么为什么？本讲稿第三十页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院TN-S系统。系统。S表示表示N与与PE分开，设备外壳与分开，设备外壳与PE相连接，设备中性点与相连接，设备中性点与N连接，即采用五线制供连接，即采用五线制供电方式；电方式；保护接零是保护接地的一种，即保护接零是保护接地的一种，即TN接地方式。接地方式。T表示电源中性点接地，表示
42、电源中性点接地，N表示中性线，表示中性线，PE表示保护线。保护接零方式包括表示保护线。保护接零方式包括TN-S、TCN-C、TN-C-S。二、保护接零方式二、保护接零方式TN-C系统。系统。C表示表示N与与PE合并成为合并成为PEN，即采用三相四，即采用三相四线制供电方式；线制供电方式；TN-C-S系统。一部系统。一部分分N与与PE分开，一部分开，一部分分N与与PE合并，即采合并，即采用四线半制供电方式；用四线半制供电方式；在低压三相四在低压三相四线制系统中，线制系统中，由于电源中性由于电源中性点接地，引出点接地，引出的中性线就处的中性线就处于零电位，也于零电位，也称为零线，相称为零线，相应的
43、电源相线应的电源相线称为火线。称为火线。用于数据处理、精密用于数据处理、精密检测及高层建筑的供检测及高层建筑的供电系统电系统通常用于一般供通常用于一般供电场所电场所应用于环境较差的场所应用于环境较差的场所本讲稿第三十一页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院（1）电源中性点必须良好接地，工作接地电阻值应符合要求；）电源中性点必须良好接地，工作接地电阻值应符合要求；低压配电网（低压配电网（380/220V）采用保护接零方式的注意事项）采用保护接零方式的注意事项（2）应装设足够的重复接地装置；）应装设足够的重复接地装置；（3）同一台配电变压器供电的低压电网中
44、，不允许混用保护接地与保护接零）同一台配电变压器供电的低压电网中，不允许混用保护接地与保护接零方式；方式；（4）中性线上不准装设开关和熔断器；）中性线上不准装设开关和熔断器；（5）中性线截面应保证一定的短路电流；）中性线截面应保证一定的短路电流；（6）所有电气设备的保护接零线，应以）所有电气设备的保护接零线，应以“并联并联”方式连接到中性线上；方式连接到中性线上；本讲稿第三十二页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院在中性点有良好接地的低压配电网中，应优先选用保护接零方式；在中性点有良好接地的低压配电网中，应优先选用保护接零方式；两者混用时，若保护接地的
45、设备发生碰壳故障，则两者混用时，若保护接地的设备发生碰壳故障，则中性线的对地电压会升高到电中性线的对地电压会升高到电源相电压的一半或更高源相电压的一半或更高。此时由于保护接零的所有设备上便会有同样高的电压，。此时由于保护接零的所有设备上便会有同样高的电压，使设备外客呈现较高的对地电压，从而危及操作人员安全。使设备外客呈现较高的对地电压，从而危及操作人员安全。三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性三、保护接地与接零混用的危害及中性线重复接地的必要性城市公用电网供电的，应采用同一种保护方式，且常用保护接地；农村电网中也一般都采用城市公用电网供电的，应采用同一种保护方式，且常用保护接地
46、；农村电网中也一般都采用保护接地方式。保护接地方式。为了确保接零保护方式的安全可靠，防止中性线断线所造成的危害，系统中除了工作接地外，为了确保接零保护方式的安全可靠，防止中性线断线所造成的危害，系统中除了工作接地外，还必须在整个中性线的其他部位再行接地，称为重复接地。还必须在整个中性线的其他部位再行接地，称为重复接地。1、保护接地与接零方式混用的危害保护接地与接零方式混用的危害2、中性线重复接地的必要性中性线重复接地的必要性当中性点直接接地的低压配电系统实行重复接地后，可保证在万一出现中性线断线的情况下，当中性点直接接地的低压配电系统实行重复接地后，可保证在万一出现中性线断线的情况下，配电系统
47、的保护方式可以从保护接零的配电系统的保护方式可以从保护接零的TN方式转化为保护接地的方式转化为保护接地的TT方式，从而减轻触方式，从而减轻触电的危险程度。电的危险程度。本讲稿第三十三页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院四、保护接地与接零的适用范围四、保护接地与接零的适用范围1、保护接地与接零的适用范围（表、保护接地与接零的适用范围（表4-3）（）（注意其注意事项！注意其注意事项！）2、应该实行保护接地或接零的设备、应该实行保护接地或接零的设备3、可不实行保护接地或接零的设备、可不实行保护接地或接零的设备本讲稿第三十四页，共三十五页合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院课后思考题课后思考题课本：课本：4-1，4-2，4-3，4-4，4-5，4-6本讲稿第三十五页，共三十五页