浅析电气设备接地在电力系统中的作用

浅析电气设备接地在电力系统中的作用摘要：电气设备接地形式不正确的现象在电力系统较为普遍。

这种现象对电网安全运行和人身安全有较大危害和影响。

文中从工作实际出发，分析了电气设备有效接地的重要性和日常工作接地时应注意的问题。

关键词：电气设备；接地；电力系统；重要性。

电力系统是指发电、输电、变电、配电、用户所构成的网络。

电力系统电气设备的接地是否可靠有效，关系着电网运行安全和人身安全。

对安全、可靠、优质、长效供电起到了至关重要的作用。

电力系统为了保证电气设备的可靠运行和人身安全，无论在发电、供（输）电、变电、配电、都需要有符合规定的接地。

所谓接地，就是将供、用电设备、防雷装置等的某一部分通过金属导体组成接地装置与大地的任何一点进行良好的连接。

与大地连接点在正常情况下均为零电位。

（零电位通常指距接地体20m之外处。

但理论上的零电位是距接地体无穷远处。

）
从电力系统中性点运行方式不同，接地分为两类：一类是三相电网中性点直接接地系统，另一类是中性点不接地系统（包括中性点经消弧线圈接地方式）。

采用中性点直接接地系统，发生单相接地故障时，短路电流很大，称大接地电流系统；采用中性点经消弧线圈接地或中性点不接地方式系统，发生单相接地故障时，短路电流很小，称为小接地电流系统。

目前在我国三相三线制供电电压66、35、20、10、6、3kv的高压配电线路中，一般均采用中性点不接地
系统。

而110kv及以上的供电系统及供电电压为0.4kv的三相四线制低压配电线路，采用中性点直接接地系统。

从形式上接地又分为四种：工作接地、保护接地、保护接零、重复接地如下图所示：
在上述供电系统中常用的电气设备，凡因绝缘损坏而可能呈现对地电压的金属部位，均应接地。

否则，该电气设备一旦漏电将对人有致命的危险。

现分析如下。

一、三相三线中性点不接地系统设备接地的作用
在三相三线中性点不接地系统中，电网各相对地是绝缘的。

其所接用的电气设备，若没有采取保护接地，当电气设备绝缘损坏而漏电使金属外壳带电时，操作人员误碰漏电设备，故障电流将通过人体和电网与大地间的电容（绝缘电阻视为∞）构成回路，其接地电流大，而大小与电容的大小及电网对地电压的高低成正比，线路对地电容越大、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，此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，若假设人体电阻为rr，接地电阻为rd，接地电流为id，则通过人体的电流为
ir= ?譏d ，若rr=1000?%r ， rd=10?%r ，id=5a
ir= ?譏d= ??=0.0495（a）=49.5≈50（ma），
由此可见，接地电阻越小，则流过人体的电流就越小，因此只要控制接地电阻值在一定范围内，就能减轻或减少人身触电的危
险。

二、中性点直接接地系统设备接地的作用
在低压三相四线制中性点接地的电网中，电气设备不采取任何保护接地或接零的措施，一旦电气设备漏电，人体误碰漏电设备外壳时，对人身是非常危险的。

因为，漏电设备外壳对地呈现的电压，将是电网的相电压，接地电流通过人体电阻rr与变压器工作接地电阻r0组成串联电路，变压器中性点的工作接地电阻，一般规定在4 以下，而人体电阻若取1000 时，这时通过人体的接地电流为ir= = =0.219（a）=219(ma)，式中 u-漏电设备外壳对地电压。

一般情况下通过人体的工频电流超过50ma时，心脏就会停止跳动，所以上述情况中219ma的电流足以使人致命。

为此在中性点接地系统中的电气设备，正常情况下不带电的金属外壳必须采取保护接地或保护接零的安全措施。

若漏电设备已采用保护接地时，则人体电阻rr和保护接地电阻rd呈并联形式，由于人体电阻值远大于保护接地电阻值，所以其故障接地电流绝大部分从接地电阻上通过，减轻了人体触电伤害程度。

从上述分析可知，中性点直接接地的电网采用保护接地，虽比没有保护接地时触电的危险性有所减小，但其通过人体的接地故障电流仍然有可能大于使人致命的危险（50ma）。

因此在三相四线制中性点直接接地低压配电系统中，电气设备如采用接地保护，根据目前国际iec标准应装设漏电保护器。

若电气设备已采用接零保护时，当电源的某相碰连设备金属外壳时，即形成金属性单相短路，其故障电流很大，使电路中的保护装置（自动空气断路器或熔断器等）动作，将故障设备从电网中切除，从而消除了人身触电的危险。

三、电气设备的金属外壳及架构要接地或接零
对电机、变压器、开关及其他电气设备的底座和外壳；室内、外配电装置金属架构及靠近带电部分的金属门和遮拦；室内、外配线的金属管；配电盘与控制操作台等框架；电流互感器、电压互感器的二次绕组；电气设备的传动装置，如开关的操作机构等均应进行有效接地或接零。

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。

但保护接地与保护接零的选用按照我国《低压用户电气安装规程》中的规定，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，是非常危险的。

所以规程要求采用保护接地。

如采用保护接零还应注意以下方面：
1、电源中性点接地良好、零线运行可靠采用保护接零，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4?%r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。

一是防止零线回路断开时，出现相电压而引起触电事故；二是防止零线回路断开时，因三相负载不平衡引起相电压不对称，损坏电气设备。

2、工作零线必须重复接地。

为了防止工作零线回路断开，除中性点有良好的接地外，还必须将工作零线重复接地。

依据《工业与民用电力装置的接地设计规范》（gbj65-83）规定。

中性点直接接地电网中，在架空线路干线和分支线终端及沿线一公里处零线应重复接地，每一重复接地装置的接地电阻不应大于10欧，工作接地电阻允许为10欧的场合，每一重复接地装置的接地电阻不应大于30欧，但重复接地不得小于3处。

否则零线万一发生断线，在零线回路上的接零设备中，只要有一台外壳带电，则全部设备的外壳都呈现大约等于相电压的对地电压，这是十分危险的。

另外，重复接地是保护接零系统中不可缺少的安全技术措施，其作用有以下四点：一是降低漏电设备的对地电压；二是减轻了零干线断线的危险；三是当线路、设备发生对地短路时，由于重复接地与工作接地并联，降低了接地电阻，增加短路电流，加速保护装置动作速度，缩短事故持续时间；四是因重复接地对雷电流的分流作用，改善了架空线路的防雷性能，有利于限制雷电过电压。

只有做到了这些才能减少触电事故的发生，真正地确保人身、电网和设备的安全。

参考文献：
[1]黄益庄.变电站综合自动化技术中国电力出版社，2000
[2]季运兴.电工技能与安全.石油工业出版社，2001
作者简介：付杰，男，汉族，1966年5月出生，山东省昌邑市，助理工程师，专科学历，现在呼伦贝尔电业局根河供电局从事生产管理工作。