电路中接零保护的探讨.docx
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电路中接零保护的探讨
电路中接零保护的探讨
1绪论
1.1什么是接零保护
保护接零简称为接零,就是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分(外壳),用导线与低压配电网的零线(中性线)直接连接,以保护人身安全,防止发生触电事故。
保护接零一般与熔断器、脱扣器等配合,作为低压中性点直接接地系统和380/220伏三相四线制系统(在IEC标准中称之为TN-C系统)的防触电措施。
有了保护接零,当发生碰壳短路时,短路电流就由相线流经外壳到零线,再回到变压器的中性点。
由于故障回路的电阻、电抗都很小,所以故障电流很大,它足以使线路上的保护装置(熔断器或自动开关)迅速动作,从而将漏电的设备断开电电源,消除危险,起到保护作用。
虽然保护接地和保护接零都可以保证人身安全,但保护接零较保护接地更具有优越性,因为零线的阻抗小、短路电流大,从而克服了保护接地要求其电阻值很小的局限性。
1.2我国接零保护的方式
在中性点直接接地系统中采用接零保护的接线方式很重要。
目前,在我国城镇和农村中,安装接零保护主要有三种方式:
1)三相四线制配电方式。
采用这种方式安装的优点是节约资金,不用另设专用的接零保护线。
将工作零线从进户线处一分为二后将其中一根线作为接零保护,再接到插座的接地级或电器设备的外壳上。
必须注意,零线上不允许装设熔断体和刀闸。
因为,一旦熔断体熔断或零线断路,相线电压将通过用电器传到金属外壳上,不但起不到保护作用,反而有触电的危险。
2)三相五线制或单相三线制配电方式。
这种方式是将保护零线从配电变压器的中性点引出,单独敷设,与接地保护线分开。
线路长的还应增设重复接地装置并与保护零线连通。
采用这种方式虽然一次性投资比较大,但安全性却很高。
3)在三相四线制配电线路的进户点再改为三相五线制。
这种方式比三相四线制配电方式更加安全。
安装方法是将工作零线和保护零线分开进户,在保护零线上再安装一个重复接地体(有的用户为了节约资金而不做接地体)。
这种方式实际上是零干线起着工作零线和保护零线的双重作用,不足之处是零干线必须保证有很好的导电性能和导电连续性,不能是串联支线。
否则,如果零干线断路后,其重复接地就变成了保护接地,线路后面的电器设备如果没有采取其他安全保护措施,仍然不安全。
1.3接零保护如何实施
1.三相五线制的形成,如若提供的是三相四线制电力系统,则施工单位可通过如下方法将其转换成三相五线制:
将三相四制电源引入配电房(总配电箱),在第一级漏电保护器的电源侧,用一条黄绿双色线与工作零线并联,并在此处作重复接地,这条黄绿双色线就称为保护零线;从此,保护零线与工作零线严格分开,不得互接,各司其职,保护零线与总配电箱(屏)的金属箱体作电气连接后,随原有的三相四线电源一同引出至各分配电箱、开关箱和用电设备,从而形成三相五线制的供配电系统。
2.保护零线的要求和设置
(1)保护零线必须采用黄绿双色绝缘电线,在任何情况下不准使用黄绿双色线作负荷线。
(2)保护零线的截面积不得小于相线的一半,应与工作零线的截面积相同。
当其架空敷设间距大于12m时,保护零线必须选择不小于10mm2的绝缘铜线或不小于16mm2的绝缘铝线;当其与电气设备连接时,保护零线应为不小于2.5mm2的绝缘多股铜线。
(3)保护零线应随线路单独敷设,与工作零线严格区分,与重复接地线作电气连接。
(4)保护零线不得装设开关、熔断器、漏电保护器等隔离装置或保护装置。
(5)正常情况下,保护零线应连接到下列电气设备不带电的外露导电部分:
①电机、变压器、电器、照明器具、手持电动工具的金属外壳;②电气设备传动装置的金属部件;③配电屏与控制屏的金属框架;④室内、外配电装置的金属构架及靠近带电部分的金属围栏和金属门;⑤电力线路的金属保护管、敷线的钢索、起重机轨道、滑升模板金属操作平台等;⑥安装在电力线路杆(塔)上的开关、电容器等电器装置的金属外壳及支架;(6)对产生振动的设备,其保护零线的连接点应不少于两处。
1.4本章小结
本章介绍了什么是接零保护,让人认识接零保护,如何去实施接零保护,知道它的应用范围在哪。
2保护接零的原理和优缺点
2.1保护接零的原理
接零保护型式过去通常称为“保护接零”,是由前苏联提出来的概念。
但根据《民用建筑电气设计规范》(JGJ/16-92)的规定:
用电设备的接地,一般可区分为保护性接地和功能性接地;保护性接地又可分为接地和接零两种型式。
可见严格意义上讲不应再采用“保护接零”一词。
接零保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险,将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分(如金属外壳)与电网的保护线(PE线或PEN线)相连接。
当一相碰壳而使接零设备金属外壳带电时,单相接地短路电流通过该相线和PE(PEN)线形成回路,而不经过电源中性点接地装置。
2.2保护接零的优缺点
2.2.1保护接零的优点
防电器外壳带电,若采用保护接地,在接地电阻RG符合要求不大于4欧姆的条件下,如果电器外壳带上220V的电压,则保护接地回路,短路电流I=U/(R0+RG)=220/(4+4)=27.5(A),其中R0是变压器中性点的接地电阻叫工作接地电阻。
为了保证保护设备可靠的动作,接地短路电流不小于自动开关整定电流的1.25倍或为容丝熔断电流的3倍,因此,上式中的短路电流仅能保证断开整定电流不超过27.5/1.25、即22A的自动开关,或27.5/3、即9.2A的熔断器,如果保护设备的额定电值值大于上述值,保护设备就不能迅速、可靠的动作。
此时,电器设备外壳上将长期存在对地电压,对操作电器的人员是非常危险的。
而采用保护接零,电器外壳绝缘击穿时的短路电流远大于27.5(A),只要合理选择保护装置的动作电流,当绝缘击穿造成单相短路,短路电流通常很大,足以使保护装置迅速切断电源,消除触电的危险。
可见在接地电网中,为防止用电设备外壳带电伤人,采用保护接零比采用保护接地效果好的多。
2.2.2保护接零的缺点
由低压公用电网或农村集体电网供电的电气设备应采用保护接地,不得采用保护接零。
这是因为公用电网和农村集体电网,低压线路的维护水平较低,供电线路长,零线断线的可能性存在,若采用保护接零,万一零线断线,一台用电设备外壳带电,此低压系统的所有用电设备都带电非常危险。
单相负荷线路保护零线不得借用工作零线否则,如果接零线路松落或折段,将会使设备金属外壳带电或当零线与火线接反时使外壳带电。
采用保护接零,只能消除电器的外壳与电源的火线连接的严重故障,不能排除电器外壳的漏电故障,所以电器外壳在采用保护接零的同时,还应采取其他保护措施消除电器外壳的漏电故障,目前常用的方法是安装电流型漏电保护器。
2.3本章小结
本章主要针对接零保护的形成及其对接地电网中的优点及对农村电网存在的缺点。
3保护接零注意事项及安全作用
3.1保护接零注意事项
为防止用电设备金属外壳因故障带电,造成接触电器的人员发生触电事故,可将用电设备正常情况下不带电的金属外壳与低压电网中的零线连接,叫保护接零。
许多用户,甚至连一些初、中级电工对保护接零应注意的问题不是很清楚,有的还存在误区,导致在施工、维修时存在大量安全隐患。
为确保用电安全,就接地电网用电设备防触电采取保护接零时应注意的安全问题介绍如下。
1、根据用电环境安全程度确定配电类型无爆炸危险和安全较好的场所,可选择TN—C系统。
这种系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用的系统,现在已很少用。
低压进线的车间以及民用楼房物理论文,目前普遍选用TN—C—S系统。
该系统是干线部分保护零线与工作零线前部共用(构成PEN线),后部分分开的系统。
爆炸危险性较大或安全要求较高的场所,必须选用TN—S系统。
该系统是有专用保护零线(PE线),即保护零线与工作零线(N线)完全分开的系统,也就是通常所说的三相五线制供电系统,随着经济的发展,一些地区的居民用电,也开始采用这种供电方式。
2、不允许工作接地和零线断开用电设备防触电保护采用保护接零,低压供电系统的工作接地必须可靠,即电源中性点必须有良好的接地,其接地电阻应在4Ω以下。
除单相回路的工作零线外,三相四线制线路的零线上不能安装熔断器和开关。
零线不允许断路。
否则,引起三相不对称负载不的相电压不对称,损坏电器,问题更为严重的是,采取保护接零的用电设备金属外壳带上相电压,而引起触电事故。
为防止工作零线断开,除中性点有良好的接地外,还必须将零线重复接地。
3、零线截面符合技术规范要求除单相负荷外,正常时零线中没有电流或只有很小的不平衡电流物理论文,所以截面可以比相线小。
但从确保零线保护的安全和可靠出发,为使故障时有足够的短路电流促使保护装置迅速动作和降低故障时的零线对地电压,零线阻抗应尽量小。
为此零线应有足够的截面积。
一般在满足线路单相负荷要求的前提下,零线截面不得小于相线截面的二分之一。
用电设备保护零线还应有足够的机械强度,采用铜线时不得小于1.5平方毫米;采用铝线时不得小于2.5平方毫米;裸线明敷时,还应分别加大到4平方毫米和6平方毫米核心期刊目录。
4、必须按照安全要求选择和整定保护设备(熔断器或断路器)的额定电流采用保护接零的低压电网,必须按照安全要求选择和整定保护设备的额定电流。
保护接零实质上就是当用电设备发生漏电时,借零线形成单相回路,使漏电流加大为短路电流迫使线路上的保护装置迅速动作而切断电源。
因此,保护接零必须有可靠的短路保护或过电流保护装置相配合。
各种保护装置必须按照安全要求选择和整定,以提高保护接零的可靠性。
保护装置动作后必须必须查清故障点和故障原因,特别应注意保护零线及其连接处在故障短路时是否受到损坏。
5、用电设备的保护零线与工作零线连接要可靠用电设备的保护零线与工作零线,连接必须牢靠,保证接触良好。
保护零线应该接在用电设备的专用接地螺丝上;必要时可加弹簧垫圈或焊接。
保护零线最好不使用铝线。
用电设备的保护零线与工作零线的连接部位,应接在不易受到机械损伤的地方。
用电设备的保护零线必须通过易受到机械损伤的地方时应对保护零线妥善保护。
同时,要经常检查保护零线,发现隐患及时排除。
6、单相负荷线路保护零线不得借用工作零线在接三眼插座时,不准将插座上接电源零线的孔同保护零线的孔串联。
否则,如果接零线路松落或折段,将会使设备金属外壳带电或当零线与火线接反时使外壳带电。
三眼插座的正确接法是:
将插座上接电源中线物理论文,即工作零线的孔同保护零线的孔用两根导线并联接到公用工作零线上。
也就是有单相负荷的线路,保护零线不得借用工作零线。
另外,所有电器的保护零线不得串联,而应当直接连在公用工作零线或公用保护零线上。
7、保护接零防触电并非万无一失用电设备采用保护接零,只能消除电器的外壳与电源的火线连接的严重故障,不能排除电器外壳的漏电故障。
所以电器外壳在采用保护接零的同时,还应采取其他保护措施消除电器外壳的漏电故障,目前常用的方法是安装电流型漏电保护器。
8、同一低压电网中不允许保护接地与保护接零混用在同一低压电网中(指同一台变压器或同一发电机供电的电网)不允许将一部分用电设备采用保护接地,另一部分用电设备采用保护接零。
否则,当接地设备发生碰壳故障时,使零线电位升高,其接触电压可达到相电压的数值,这就增大了触电的危险性。
3.2保护接零的安全作用
保护接零就是在1kV以下变压器中性点直接接地的系统中,一切电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网零干线可靠接地。
在变压器中性点接地的低压配电系统中,当某相出现事故碰壳时,形成相线和零线的单相短路,短路电流能迅速使保护装置(如熔断器)动作,切断电源,从而把事故点与电源断开,防止触电危险。
应当指出,在变压器中性点接地系统中,如果电气设备采用保护接地,则不能起到保护作用。
如果设备单相碰壳,设备对低有一漏电电压,这时若有人触及设备是危险的。
如果相电压为220V,人体电阻和接地电阻为4欧,就会形成一个20多安的短路电流。
这一电
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