保护接零

电工设备的金属外壳和电网的零线可靠连接,以保护人身安全的一种用电安全措施。在电压低于1000伏的接零电网中,若电工设备因绝缘损坏或意外情况而使金属外壳带电时,形成相线对中性线的单相短路,则线路上的保护装置(自动开关或熔断器)迅速动作,切断电源,从而使电工设备的金属部分不致于长期存在危险的电压,这就保证了人身安全。在同一电源供电的电工设备上,不容许一部分设备采用保护接零,而另一部分设备采用保护接地(见接地)。这是因为当保护接地的设备外壳带电时(图1中B),

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如接地电阻r唅较大,故障电流ID不足以使保护装置动作,则因工作接地电阻rD的存在,使中性线上一直存在电压U0=IDrD,此时,保护接零设备(图1中A)的外壳上将呈现电压U0,当人触及时就会发生触电危险。

零线

多相制交流电力系统中,把星形连接的绕组的中性点直接接地,使其电位与大地相等,即为零电位。由接地的中性点引出的导线称为零线。中国规定 380伏交流电源一般采用三相星形连接,中性点直接接地。故中性线即为零线。采用保护接零的电网中,中性线必须按规定重复接地,以免在中性线断线情况下,电工设备接零外壳可能发生的带电危险。

重复接地

在电网接零处或附近规定的地点,中性线上加装接地装置的措施。如果无重复接地,当零线发生意外断线时(图2),

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断线后面任一设备均会因绝缘损坏而使外壳带电,这一电压通过中性线引到所有接零设备的外壳,操作人员接触任一设备的外壳,都会存在危险。有了重复接地装置(图3),

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在发生上述情况时,就产生接地电流ID。若忽略相线与中性线的导线电阻,则接地电流为

公式 符号

断线后面中线上的电压为

公式 符号

适当布置重复接地装置的位置与数量,使r唅足够小时,中性线上呈现的电压U0可以小于安全电压。重复接地一般布置在容量较大的用电设备、线路的分支点、线路终点等处。

高压实验室接地

现代大型高电压试验室常做成全屏蔽式,形成一个大法拉第笼。笼仅有一点与接地极相连。此时,试验系统包括杂散电容的电流全部通过屏蔽笼形成回路,接地极只起固定电位的作用,而没有电流流过。所以,对全屏蔽的高压试验室的接地阻抗不必提出过高的要求,按一般建筑物的防雷接地要求即可。(见彩图)

法拉第笼对800千伏火花放电的屏蔽实验

高压试验室中进行冲击电压(或电流)试验时,因电压(或电流)的波形变化快,放电电流大,与接地极相连的测量电缆的外皮中将流过电流,这一电流产生的噪声电压叠加到被测信号上产生共模干扰。为减少这一干扰,冲击测量系统的接地应遵循以下原则:

(1)若施工中地面下未敷设接地网,必要时,可在地面上敷设金属板,将各试验设备接地端连起来。

(2)测量电缆与地网间包围的面积应尽量小。当有地网时,测量电缆应紧靠地网下侧走线。否则,可在分压器与示波器室之间敷设金属板或金属带,使测量电缆在其下通过。

(3)分压器的接地连线阻抗应尽可能小,一般用宽 200毫米左右的铜带,长度应尽可能短,分压器应置于接地极引出点附近。

参考文章