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收集一些小知识,消除一点小困惑

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一、保护接地和保护接零为啥不能混用?

保护接地保护接零都是供配电线路中的保护措施。但是一般的书中都会特意提醒不能混用,那究竟是为什么呢?
一般书中也就回答:混用会增大触电危险。具体原因就比较少提到。

经过资料查询分析,本文给出一个相对完整的回答。

首先学习一下预备知识。低压供配电系统常见有三相三线制、三相四线制和三相五线制。根据《供配电系统设计规范》,根据接地不同,分为TN系统、TT系统、IT系统,第一个字母代表电源侧与大地的关系,即系统是否接地,一般叫工作接地第二个字母代表用户用电设备与大地的关系,即设备外壳是否接地,这个就是保护接地。其中I为Isolation,意为“隔离”,即不接地或通过高阻抗元件与大地连接;T为Terre,意为“土壤”,也就是代表接地;N为Neutre,意为“中性点”,俗称零线。

读者可以通过观察下面各图,理解上述含义。

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IT系统
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TT系统
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TN系统

其次是了解三个系统的应用场合
IT系统电源侧中性点不接地,用户设备金属外壳接地。当用户侧发生相线接触外壳漏电时,由于故障电流没有返回电源的通路,而接地电阻非常小(),可忽略不计,此时故障电流仅为其他两相对地电容电流的相量和,其值很小。因此外壳所带的故障电位(对地电压)较低,人体电阻较大(约1700Ω),不会导致电击事故如下图所示。勿需马上切除电源,从而保障了供电的连续性。因此本系统常用于供电连续性要求很高的场合,例如医院、消防、炼钢等。
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IT系统保护接地原理图
如果不接地,外壳电位将与相线相同,为220V,显然危险。

TT系统就是电源中性点直接接地,用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地,而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地,这两个接地必须是相互独立的。设备保护接地可以是每一设备各自独立接地,也可以若干设备共用接地。当用户侧发生相线接触外壳漏电时,接地电流会通过大地回流至电源中性点,电流相对较小,一般不会使得过电流保护装置启动,但由于漏电设备的相线电流之和与零线电流不等可使漏电保护器可靠动作,及时切除故障。因此本系统适合电气安全要求较高的场合,但供电连续性会受到影响,另外有些负载正常工作也会产生较大泄露电流,从而产生误动作。
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TT系统保护接地原理图
为安全,每个设备都需配备漏电保护器RCD,如上图虚线所示装置。

TN系统就是指中性点通过接地电阻连接到地面,而用户设备的保护地线也连接到同一个地线。当用户设备发生相线碰壳漏电时,故障电流通过PE线(地线)直接回到电源中性点,也就是短路,因此电流很大,那么过电流防护装置将会及时启动,切除故障。
TN系统中,根据其保护零线PE是否与工作零线N分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。
TN-C系统俗称三相四线制
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在TN-C系统中,将PE线和N线的功能综合起来,由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处,PEN线既连接到负荷中性点上,又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端——若三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,对地有电压,所以与保护线所连接的电气设备金属外壳有一定的电压,存在一定危险;如果工作零线断线(可理解为靠近电源侧的零线断开),则保护接零的通电设备外壳带电可理解为电位升高;如果电源的相线接地,则设备的外壳电位升高,使零线上的危险电位蔓延——现在已很少采用,尤其是在民用配电中,已基本上不允许采用TN-C系统。
TN-S系统俗称三相五线制
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TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是,用电设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点,与系统中性点共用接地体,而不是专用接地体,中性线(N线)和保护线(PE线)是分开的。本系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后,不能再有任何电气连接,这一条件一旦破坏,TN-S系统便不再成立。
系统正常运行时,只有N线上可能有不平衡电流,而PE线上没有电流,因此PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接地保护接在PE上,安全可靠。TN-S系统供电干线上可以安装漏电保护器。但由于PE不许断线,故PE不能进入漏电开关。如果PE断线了,则后面连接的设备其外壳将不再接地,失去保护作用,同时如果此时漏电发生触电事故时,将导致前级干线上漏电保护器跳闸,造成大面积停电。

方式安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。
TN-C-S系统俗称局部三相五线制
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TN-C-S系统是TN-C系统和TN-S系统的结合形式,在TN-C-S系统中,从电源出来到配电箱的那一段采用TN-C系统。因为在这一段中无用电设备,只起电能传输作用。从配电箱出来到用电负荷之前某点处,将PEN线分开形成单独的N线和PE线,从此点开始,系统相当于TN-S系统。
现在可以讨论一下重复接地的问题
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重复接地就是在工作接地以外,在专用保护线PE或PEN上一处或多处再次与接地装置相连接。特别提醒不是N线!!!
在PE发生断路后,当电器设备的绝缘损坏或相线碰壳时,零线重复接地还能降低故障电气设备的对地电压,减小发生触电事故的危险性。
PE重复接地能够缩短故障持续时间,降低零线上的压降损耗,减轻相、零线反接的危险性。
如果是PEN线重复接地,那么只能在一点做重复接地。PEN线重复接地还能减轻PEN线断线时负载中性点漂移,以及改善了架空线路防雷性能。
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在TN-S接地系统中,工作零线N是不允许重复接地的。因为如果零线重复接地(实际上是漏电检测点后不能重复接地),TN-S接地系统的漏电保护检测就不准确,无法起到准确的保护作用。
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→保护接零和保护接地
保护接零实际就是使故障电流回零线,形成相零间短路,产生大电流(实质就是提高动作电流,从而达到保护目标),过电流保护装置启动,从而切除电源,达到保护人身和设备安全的目的。该保护措施适合电源中性点接地的系统,例如TN系统这里的零指PE或者PEN。
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保护接地就是使故障电流回大地,使得故障设备外壳电位较低实质就是降低人身接触电压,从而达到保护目标,从而达到保护人身安全的目的。该保护措施适合电源中性点不接地的系统,例如IT系统这里的地指大地,不是PE
如果TN系统采用保护接地,那么故障电流将会通过保护接地的接地极、大地、电源接地极回到电源中性点,如果此时漏电电流不能使熔断器熔断或者自动保护装置跳闸,那么由于接地电阻大小基本相同,则每个接地极的电压将是相电压的一半,从而设备外壳对地电压约等于相电压一半,那么人体接触将会发生触电事故
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如果两台进行保护接地的设备同时发生漏电,但不为同一相,设备外壳也将出现危险电压,需采用等电位连接方法来解决。
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如果保护接零和保护接地混用,当其中保护接地的设备漏电时,漏电电流将通过设备接地极、大地、电源接地极回到电源,由于这三者电阻串联,此时漏电电流未必能触发过电流保护,从而设备外壳将长期带电,同时由于各接地电阻基本相同,则零线对地电位将为相电压的一半,即110V,也就是说此时系统中采用接零保护的设备外壳也将因此全部带电110V,使得故障范围扩大,危险升级。因此禁止混用!!!

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二、家里零线为啥带电了

曾经有一次家里洗手间插座没电,自己用测电笔测了一下插座的火线和零线,结果显示都带电。当时不解,经询问了解到是照明回路零线断线引起的,果然重新接了零线后问题得以解决。那么问题来了,零线既然已经断了,怎么会显示带电呢?

在家庭电路中,经常会遇到零线带电的情况,从理论上来讲零线与地线之间电压应该是0V。但是在实际应用当中,由于变压器ABC三相负载不平衡,从而会让中性点(零电位)偏移,零线电位也不再是零,也就是零线与大地之间存在的电位差,即零线带电了。目前大都采用在用户端的零线重复接地来使零线与地线间电压为零。
在如下图的实际电路中,导致零线带电的常见情况有哪些呢?
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其一是感应电,和火线平行感应出来的电,电笔测量发光比较暗;其二就是用电设备返回来的电。
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总之零线带电,就查零线是不是不通因为断了,就是说脱离了重复接地,那么对地电位不为零是很容易出现的。——重点检查零线各连接处的连接方式及其连接效果;排查各种原因引起的电线断裂,比如钻墙等外力引起的误伤;如果是开灯引起的零线闪断,先查该灯头是否有短路处、灯开关质量;如果是所有部位的零线都带电,就检查总开关处的零排;如零排带电,那问题就出在零排之前的零线。

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