保護接地和保護接零的原理以及運用範圍

一、保護接地的原理
1、保護接地就是將正常情況下不帶電，而在絕緣材料損壞後或其他情況下可能帶電的金屬部分用導線與接地體可靠連接起來的一種保護方式。
2、保護接地是為防止電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構架和線路杆塔等帶電危及人身和設備安全而進行的接地。
3、保護接地的基本原理是限製漏電設備對地的泄露電流，使其不超過某一安全範圍，一旦超過某一整定值保護器就能自動切斷電源。
4、保護接地通常用於對地絕緣的配電係統，即中性點不接地係統。

1）如上圖所示，電氣設備若沒有采取保護接地，當一相絕緣損壞漏電使金屬外殼帶電時，操作人員誤觸及漏電設備，故障電流將通過人體和線路對地絕緣阻抗構成回路。絕緣阻抗是絕緣電阻和分布電容的並聯組合，其接地電流的大小與線路絕緣的好壞、分布電容的大小及電網對地電壓的高低成正比。線路的絕緣越壞，對地分布電容越大、電壓越高、觸電的危險性越大。

2）如上圖所示，漏電設備采取保護接地措施以後，故障電流將會通過接地體流散，流過人體的電流僅是全部接地電流中的一部分，通過人體電流

Ib=IeRo/（Ro+Rb），Rb與Ro並聯

接地電阻 Ro越小，流過人體的電流Ib就越小。人體電阻（一般約為1000Ω）比接地電阻（一般小於4Ω）大的多，根據並聯分流公式可知，絕大部分電流通過接地體形成回路，流過人體的電流很小，從而保證了人身安全。為了限製設備漏電時外殼對地電壓不超過安全範圍，要求保護接地阻值不大於4Ω。

5、保護接地也有用在中性點接地係統如TT係統的，但有局限性。

1）上圖中U為電網電壓，Rde和Rpe分別為中性點接地電阻和保護接地電阻，當某相碰殼時，如忽略相線阻抗及電源內阻的影響，則接地電流

Ie=U/（Rde+Rpe），若U=220V，Rde=4Ω，Rpe=4Ω則Ie=27.5A。在接地短路電流Ie作用下，線路保護裝置動作切斷電源，保證了人身安全。

2）若保護裝置未動作，則故障設備外殼對地電壓U=IeRpe=27.5×4=110V，若保護接地電阻大於中性點接地電阻，設備外殼的對地電壓將會超過110V，危險性更大。為了安全可靠，保護接地電阻越小越好。由於保護接地受到接地電阻的製約，中性點接地係統的保護接地有很大的局限性。

二、保護接零的原理

1、保護接零就是將設備在正常情況下不帶電的金屬部分，用導線與係統的零線可靠連接起來的保護方式。

2、保護接零是將電氣設備外露的不帶電金屬外殼、構架等部分與配電網的保護導體包括PE線和PEN線緊密連接起來，在設備“碰殼”時短路電流啟動保護裝置切斷電源，以保證人身安全。

3、保護接零的基本原理是借助接零線使設備漏電形成單相短路，由短路電流促使線路上的過電流保護裝置迅速動作，以切斷故障設備的電源。在保護接零電網中，保護零線和重複接地還可限製設備漏電時的對地電壓。

4、保護接零隻適用於中性點直接接地的低壓電網。

如上圖所示，電氣設備正常工作時零線不帶電壓，由於設備外殼是與電源零線相連的，人體觸摸設備外殼等於觸摸零線，並無觸電危險。當電氣設備發生“碰殼”故障時，其金屬外殼將相線與零線直接接通，單相接地故障遂成為單相短路。由於相線和零線有足夠的截麵，阻抗很小，產生很大的短路電流使保護設備熔斷器或自動開關迅速動作，切斷故障設備的電源，從而確保安全。