摘 要:本文講述了在電器設(shè)備的使用中,保護(hù)接地與保護(hù)接零的基本概念以及工作原理,辨析了它們在實(shí)踐應(yīng)用中的區(qū)別,提出了電器設(shè)備在采取保安措施時需要注意的事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞:保護(hù)接地;保護(hù)接零;主要區(qū)別;注意事項(xiàng)
在人們的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中,電器設(shè)備可以說與我們有著密不可分的關(guān)系。在這些電器設(shè)備的使用中,正常情況下,它們的金屬外殼、底座、支架是不帶電的,但是由于導(dǎo)體的絕緣層破損、設(shè)備嚴(yán)重受潮或其它原因,這些部位都可能帶電,并出現(xiàn)危險(xiǎn)的對地電壓,人體一旦觸及,就會發(fā)生觸電事故。為了保障人身安全,供電系統(tǒng)和用電設(shè)備必須采取可靠的保安措施。實(shí)踐中應(yīng)用較為普遍的就是保護(hù)接地與保護(hù)接零。
在此我們先介紹一下在供電系統(tǒng)中常用的幾個概念。當(dāng)電源側(cè)(變壓器或發(fā)電機(jī))和負(fù)載側(cè)都為星形接法時,三相線圈的首端或尾端連接在一起的共同點(diǎn),我們把它稱做中性點(diǎn),簡稱中點(diǎn)。中性點(diǎn)分為電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)。由中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中心線,簡稱中線。如果中性點(diǎn)與接地裝置直接連接,從而取得大地的參考零電位,則該中性點(diǎn)就稱為零點(diǎn),從零點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為零線。通常在220伏單相回路的兩根線中,一根被稱作相線或火線,而另一根被稱作零線或地線?;鹁€與地線的稱法,只是實(shí)用中的一種俗稱,特別是地線的稱法是不確切的。嚴(yán)格地說,應(yīng)該是:如果該系統(tǒng)回路的電源側(cè)中心點(diǎn)接地,則這里所謂的“地線”應(yīng)該稱為零線;如果不接地,則應(yīng)該稱為中線,而真正的地線是接地裝置中的一個概念。
1 保護(hù)接地
如圖1所示,它是一個三相電源中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)示意圖。雖然供電線路與大地沒有直接相連,但輸電導(dǎo)線與大地之間卻存在著電容效應(yīng),這個等效電容叫分布電容。供電線路越長,分布電容越大,對工頻(50HZ)產(chǎn)生的容抗就越小。由圖可見,當(dāng)用電設(shè)備因?yàn)槟撤N原因漏電,就會使它的外殼、底座、支架等金屬體帶電。當(dāng)人身觸及到它們時,其上的漏電就會通過人體、大地、分布電容與其它相線構(gòu)成回路,造成人身的觸電事故。
若將用電設(shè)備的外殼、底座、支架等金屬體人體可能接觸的部位用導(dǎo)線通過接地體與大地進(jìn)行可靠連接,如圖2所示。其上的漏電將同時沿接地體和人體兩條通路到地。人的電阻Rt將與接地電阻Rd并聯(lián),人體電阻在較低時約為1000歐,而對于合格的低壓電器設(shè)備的接地裝置,接地電阻低于4歐,顯然,Rt.遠(yuǎn)大于Rd,漏電電流的絕大部分,將從接地電阻上分流而過,通過人體的電流會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于安全電流值,從而保障了人身安全。這就是所謂的保護(hù)接地。
2 保護(hù)接零
目前,在大多數(shù)的三相四線制供電系統(tǒng)中,三相電源(發(fā)電機(jī)、配電變壓器)的中性點(diǎn)都是用導(dǎo)線通過接地體與大地連接,如圖3所示。同樣輸電導(dǎo)線中的相線與大地之間也存在著電容效應(yīng)。如果用電設(shè)備的外殼、底座、支架等金屬體沒有接到零線上,當(dāng)用電設(shè)備因?yàn)槟撤N原因漏電時,其上就會帶電,當(dāng)人身觸及到它們時,漏電電流也會通過人體、大地、分布電容,與其它相線構(gòu)成回路,造成人身的觸電事故。
若把用電設(shè)備的外殼、底座、支架等金屬體,這些人體可能接觸的部位用導(dǎo)線E與零線N連接,如圖3所示,當(dāng)用電設(shè)備因?yàn)槟撤N原因漏電,相線C便經(jīng)過這些部位與零線相通,構(gòu)成回路。由于這一回路的電阻非常小,所以漏電電流很大,會使接在相應(yīng)的相線上的保險(xiǎn)絲FU燒斷或脫扣開關(guān)自動跳閘,及時切斷故障設(shè)備的電源,消除危險(xiǎn);退一步說,即使電源沒有切斷,因?yàn)榱憔€回路的電阻Ro比人體電阻Rt小得多,流過零線回路的電流占漏電電流的絕大部分,流過人體的電流非常小,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體的安全電流值。這樣就保護(hù)了人身安全。這就是所謂的保護(hù)接零。
保護(hù)接地與保護(hù)接零主要區(qū)別如下:
⑴保護(hù)原理不同,保護(hù)接地是限制用電設(shè)備漏電后的對地電壓,使之不超過安全范圍。在高壓系統(tǒng)中,保護(hù)接地除了限制對地電壓外,在某些情況下,還有促使電網(wǎng)保護(hù)裝置動作的作用;保護(hù)接零是借助接零線路使設(shè)備漏電形成單相短路,促使線路上的保護(hù)裝置動作,從而切斷用電設(shè)備的電源。此外在保護(hù)接零電網(wǎng)中,保護(hù)零線和重復(fù)接地還可以限制設(shè)備漏電時的對地電壓。
⑵適用范圍不同,保護(hù)接地既適用于一般中性點(diǎn)不接地的高、低壓電網(wǎng),也適用于采取了其它安全措施(如裝設(shè)了漏電保護(hù)器)的低壓電網(wǎng);而保護(hù)接零只適用于中性點(diǎn)直接接地的低壓電網(wǎng)。
⑶線路結(jié)構(gòu)不同,如果采取保護(hù)接地措施,電網(wǎng)中可以無工作零線,只設(shè)保護(hù)接地線;如果采取保護(hù)接零措施,則必須設(shè)置工作零線,利用工作零線作接零保護(hù)。
電器設(shè)備在采取保安措施時需要注意以下幾點(diǎn):
⑴在保護(hù)接零的系統(tǒng)中,一般相線上要配置適當(dāng)?shù)谋kU(xiǎn)絲或脫扣開關(guān)。
⑵在保護(hù)接零的系統(tǒng)中,零線上不允許裝設(shè)保險(xiǎn)絲和脫扣開關(guān),如圖4所示。一旦因?yàn)槟吃蛟斐杀kU(xiǎn)絲燒毀或脫扣開關(guān)斷開,零線就會斷開,那么在負(fù)載側(cè)的零線上,進(jìn)行保護(hù)接零的設(shè)備就會失去保護(hù)作用;另外在三相負(fù)載不平衡時,還會引起各相電壓的不相等,有的低于220V,使負(fù)載不能正常工作,有的高于220V,會把這一相所接的電器都燒毀,造成“群爆”事故
⑶在保護(hù)接零的低壓配電系統(tǒng)中,為了確保線路運(yùn)行的安全可靠,防止零線斷線所造成的危害,系統(tǒng)中除了工作接地外,還必須在引出零線的其它地點(diǎn)(比如負(fù)載端)進(jìn)行必要的重復(fù)接地,如圖4中的Rc,在正常的情況下,重復(fù)接地電阻Rc與中性點(diǎn)接地電阻Ro并聯(lián),使保護(hù)接零系統(tǒng)的電阻減小,進(jìn)一步提高了保護(hù)能力,在零線斷開時,重復(fù)接地處又為供電系統(tǒng)提供了工作回路,
⑷在同一低壓配電系統(tǒng)中,保護(hù)接零與保護(hù)接地不能混用,一般只能采用一種保護(hù)方式,如果同時采用兩種保護(hù)方式,則采取保護(hù)接地的設(shè)備一旦發(fā)生碰殼漏電,零線的對地電壓將升高到不能允許的程度,這就會導(dǎo)致保護(hù)接零的設(shè)備外殼上出現(xiàn)高電位,從而對接觸這些設(shè)備的人員造成觸電危險(xiǎn)。
⑸在低壓電器設(shè)備中,接裝單相三孔插座時,應(yīng)按圖6a所示進(jìn)行接線,即面對插座,左邊應(yīng)接工作零線N,右邊接相線L,上邊是保護(hù)零線E,保護(hù)零線必須單獨(dú)接在零線干線上,決不允許在插座內(nèi)將保護(hù)零線E與工作零線N短接。
⑹在低壓電器設(shè)備中,安裝電器的單相三極插頭時,必須使用三芯軟線,如圖6b所示,將電器的金屬外殼接在插頭的上部E端,相線接L,工作零線接在N端,。
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