简述电力系统接地技术

田如钢 杨帆 白丽娜

摘要：随着信息技术迅猛发展，统一接地网存在的缺陷越来越明显，运用先进的科学技术，逐步改善电力系统工作条件，提高安全使用保障，是电力工作的重点。上文通过对接地技术的介绍，提出将防雷接地网和其他接地网分开，若是条件允许，应专用的装置系统设置独立的专用接地网，打造一个安全、效率的电力工作环境。

关键词：电力系统接地 技术

中图分类号：TM7文献标识码： A

1保护接地

接地是一种重要的安全技术措施，无论在高压或低压系统、交流或直流系统以及在防止静电等方面，都得到了广泛应用。在电力系统中，保护接地主要应用于三相三线制电网。在三相三线制中性点不接地系统中，如果电气设备因绝缘损坏而使电气设备金属外壳带电时，人体一旦触及该设备外壳，电流就会通过人体与大地以及电网之间的阻抗形成回路，从而造成触电危险。电力系统中进行保护接地，就是为了避免人身触电发生危险，而通过电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间进行必要的金属连接。

在电源中性点不接地或不直接接地的电网中，当电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流经接地体和人体同时流通。由于人体的电阻（1700Ω）要比接地电阻（4Ω）大数百倍，流经人体的电流也比流经接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小（小于4Ω）时，流过人体的电流几乎等于零。另外，由于接地电阻很小，故外壳对大地的电压也很低，人站在大地上去触碰外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。这就是保护接地的原理。

当设备发生碰壳故障时，便形成单相接地短路，短路电流流经相线和保护接地、电源中性点接地装置。如果接地短路电流不能使自动开关跳闸时，漏电设备金属外壳上就会长期带电，也是很危险的。所以说，在电源中性点直接接地的系统中，保护接地有一定的局限性。

2工作接地

工作接地也叫系统接地，是为了保证电力系统在正常情况和事故情况下可靠地工作，而将电力系统中某一点进行接地，例如变压器中性点的接地、避雷针和避雷器的接地等。它的作用是保持系统电位的稳定性，降低系统的危险性。当配电网一相故障接地时，工作接地也有抑制电压升高的作用。

将电力系统中的某一点（通常是中性点）直接或经特殊设备（如消弧线圈、阻抗、电阻等）与大地作金属连接，称为工作接地。工作接地的作用如下：

1） 工作接地主要是中性点接地。这是系统运行的需要。在高压系统里，采取中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压平衡。对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。另外，在两线一地供电系统中，由于将一相工作接地，借助大地做一相导体，降低了线路建设投资。

2） 降低人体的接触电压。在中性点绝缘的系统中，当一相接地，而人体又触及另一相时，人体所受到的接触电压将超过相电压而成为线电压，即为相电压的1.73倍。

当中性点接地时，因中性点的接地电阻很小，或近似于零，与地间的电位差亦近似于零。当一相碰地而人体触及另一相时，人体的接触电压只接近或等于相电压。因此，降低了人体的接触电压。

3）迅速切断故障设备。在中性点绝缘系统中，当一相接地电流很小，因此，保护设备不能迅速动作切断电流，故障将长期持续下去。在中性点接地系统中就不同了。当一相接地时，接地电流成为很大的单相短路电流，保护设备能准确而迅速动作切断故断线路，保证其他线路和设备的的正常运行。

4）降低电气设备和电力线路的设计绝缘水平。如上所述，因中性点接地系统中一相接地，其它两相的对地电压不会升高至相电压的 1.73倍，而是近似于或等于相电压。所以，在中性点接地系统中，电气设备和线路在设计时，其绝缘水平只按相电压考虑。故降低了建设费用，节约了投资。

发电机中性点经接地变压器接地也是工作接地，它是为了发电机继电保护的需要而设计的。数字设备，例如微机保护、微机励磁装置、程控交换机的一些接地中部分是工作接地，部分是保护接地的范畴。

3保护接零

保护接零是指把电气设备的外漏可导电的金属外壳部分与零线N连接起来。如遍布城乡的低压配电网多采用中性点直接接地的380/220V三相四线制系统，这种电网目前广泛采用保护接零作为防止间接触电的保护技术措施。

保护接零适用于电源中性点直接接地的三相四线制低压系统，为了保证维护安全而将用电设备的金属外壳与电源（发电机或变压器）的接地中性线作金属连接，并要求供给用电设备的线路，在用电设备一相碰壳时，能够以最短的时限可靠地断开电源的接地技术。凡由于绝缘损坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外都应接零。凡是由单独配电变压器供电的厂矿企业，应采用保护接零方式。

采用保护接零的三相异步电动机正常工作时，零线不带电压，由于电动机外壳是与电源零线连接的，人体触摸设备外壳等于触摸零线，并无触电危险。当电动机发生“碰壳”故障时，其金属外壳将相线和零线直接接通，单相接地故障遂成为单相短路，因为零线阻抗很小（如截面为6mm2的绝缘铝导线，每百米阻抗不大于0.6Ω），短路电流可以达到电动机额定电流的几倍甚至几十倍。在大多数情况下，短路电流的数值足以使安装在线路上的熔断器或其他过流保护装置动作，从而切断电源。需要提醒的是，从设备“碰壳”短路的发生，到过流保护装置动作切断电源的时间间隔内，触及设备外壳的人体是要承受电压的，此电压近似等于短路电流在零线上的压降，当忽略线路感抗，并考虑人体电阻远大于接地电阻时，经过计算，人体电压为147V。显然，147V电压对人体仍有危险。

所以，保护接零的有效性在于线路的短路保护装置能否在“碰壳”短路故障发生后灵敏地动作从而迅速切断电源。

4重复接地

在中性点直接接地的系统中, 在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置一次接地,称之为重复接地。它是保护接零系统中经常使用的一种防止触电的技术措施。其主要的安全作用是,首先减轻PEN线断线时负载中性点漂移,其次减轻PEN线意外断线或接触不良时接零设备上电击的危险性,最后就是缩短漏电故障持续时间。当接零线完整时,它具有接零的一切优点,特别是当用电设备的绝缘完全被破坏即相线与外壳发生短路时,短路电流较大,能使保护自动开关跳闸,从而切断事故电源点。

5防雷接地

当电器设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，如果缺乏相应的保护，设备都将受到很大损害甚至报废。为防止雷击，我们一般在高处（例如屋顶、烟囱顶部、天线）设置避雷针与大地相连，以防雷击时危及设备和人员安全。安全接地与防雷接地都是为了给电器设备或者人员提供安全的防护措施，用来保护设备及人员的安全。防雷接地这是为了让强大的雷电流安全导入地中，以减少雷电流流过时引起的电位升高。为防止雷击电力设备，在线路上装设有避雷线，在变电站和发电厂装有避雷针。其重要作用就是通过将雷电流引致避雷线或避雷针而保护周围的电力设备。避雷线的接地主要是通过线路的铁塔等接地体直接接地，以前在相当长的时期避雷线大多也与变电站的结网直接相连接。

避雷针的接地主要是通过避雷针直接与变电站和发电厂的地网直接相连接。在没有计算机技术的时代，所有的发电厂、变电站的接地网只有统一的接地网，即避雷针、避雷线、工作接地、保护接地等需要接地的设备都共用一个接地网。

总结：随着信息技术迅猛发展，统一接地网存在的缺陷越来越明显，运用先进的科学技术，逐步改善电力系统工作条件，提高安全使用保障，是电力工作的重点。上文通过对接地技术的介绍，提出将防雷接地网和其他接地网分开，若是条件允许，应专用的装置系统设置独立的专用接地网，打造一个安全、效率的电力工作环境。

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