一文看懂保护接地的作用及原理

　　什么是保护接地

　　保护接地，是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地（三相三线制）的供电系统中，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围。

　　保护接地的原理

　　三相三线中性点不接地系统中的电气设备若没有采取保护接地，当电气设备一相绝缘损坏漏电使金属外壳带电时，操作人员误触及漏电设备，故障电流将通过人体和线路对地绝缘阻抗构成回路，如图1（a） 所示。绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合，其接地电流的大小与线路绝缘的好坏、分布电容的大小及电网对地电压的高低成正比。线路的绝缘越坏，对地分布电容越大、电压越高、触电的危险性越大。若漏电设备已采取保护接地措施时，故障电流将会通过接地体流散，流过人体的电流仅是全部接地电流中的一部分，如图1（b） 所示。

　　图1 保护接地原理

　　在两条通路中，电流的分配关系可表示为

　　从式中可以看出，接地电阻 Re 越小，流过人体的电流 I也越小。因此，只要控制接地电阻值在一定范围内，就能减轻人身触电的危险。所以，保证最小的接地电阻是很重要的，在电气设备施工和运行时期内，均应保证接地电阻不大于设计或规程所规定的接地电阻值，否则是不能充分起到保护作用的。

　　保护接地的作用

　　（1）降低人体接触电压

　　（2）迅速切断故障设备

　　（3）降低电压设备和电力线路设计绝缘水平

　　保护接地方式的选择

　　1、电压为1000V以上的高压电气装置，在各种情况下均应采用保护接地。

　　2、电压为1000V以内的低压电气装置，在中性点不接地的电力网中，应采用保护接地；在中性点直接接地的电力网中，应采用保护接零，且零线要重复接地，也可采用保护接地。

　　由同一个电源供电的低压配电网中，只能采用一种保护方式，不可对一部分电气设备采用保护接地、对另一部分电气设备又采用保护接零。

　　保护接地的适用情况

　　当保护导体对它所保护的电路具备多种保护功能中的最高要求时， 它可以具有不止一种功能。 例如， 回路 PE 线可以兼有保护接地导体和保护等电位联结导体的功能， 在传导电流的同时传递电位， 因此， 装置的外露导电部分没有必要另设置一个等电位联结导体。

　　保护接地适用于不接地电网。这种电网中，凡由于绝缘破坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外，均应接地！把正常情况下不带电，而在故障情况下可能带电的电气设备外壳、构架、支架通过接地和大地接连起来叫保护接地。保护接地的作用就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，由于接地装置与人体构成并联电路，降低接点的对地电压，避免人体触电危险。

　　常见的保护接地方式

　　1、TN系统

　　电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体（PE）或保护中性导体（PEN）连接到此接地点。

　　根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统的形式有以下三种：

　　a.TN-S系统（三相五线制）：

　　整个系统的中性导体和保护导体是分开的。

　　Ø 优点：PE线正常情况无电流通过，因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于中性线和保护线是分开的，N线断线也不会影响PE线的保护作用。

　　Ø 缺点：使用导线多，增加了投资。

　　b.TN-C系统（三相四线制）：整个系统的中性导体和保护导体是合一的。

　　优点：节省了一根导线。

　　缺点：当三相负载不平衡或中性线断开时会使所有设备的金属外壳都带上危险电压。

　　c.TN-C－S系统：（三相四线和三相五线混合系统）系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的，又有一部分是分开的。

　　优点：兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或对电磁干扰要求较严的场所。

　　2、TT系统

　　电源中性点直接接地，与用电设备接地无关。

　　缺点：

　　1）在采用TT系统的电气设备发生单相碰壳故障时，接地电流不是很大，往往不能使保护装置动作，这将导致线路长期带故障运行。

　　2）当TT系统的电气设备只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大（仅为毫安级），不可能使线路的保护装置动作，这也导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的危险。

　　因此TT系统必须加装漏电保护开关。

　　2.可不接地的情况：

　　a.在干燥场所，交流额定电压110V及以下的电气设备金属外壳；

　　b.干燥且有木质、沥青等不良导电地面的场所，交流额定电压380V及以下；

　　c.直流额定电压440V及以下的电气设备金属外壳，除另有规定外（在爆炸危险场所仍应接地），可不接地。

　　d.电气设备在高处时，不应采取保护接地措施，以免把大地电位引向高处，反而增加触电的危险性。