电气设备在使用过程中可能会出现绝缘损坏、老化或导线接头脱落等现象,使电气设备的金属外壳带电,导致人体触电。为了防止电气设备外壳漏电的触电事故,一般可采用保护接地和保护接零措施。 保护接地有IT系统和TT系统两种形式;而保护接零有TN系统形式, TN系统又有TN-C、TN-S和TN-C-S三种形式。
电气设备在使用过程中可能会出现绝缘损坏、老化或导线接头脱落等现象,使电气设备的金属外壳带电,导致人体触电。为了防止电气设备外壳漏电的触电事故,一般可采用保护接地和保护接零措施。
保护接地有IT系统和TT系统两种形式;而保护接零有TN系统形式, TN系统又有TN-C、TN-S和TN-C-S三种形式。
1.保护接地
将电气设备的金属外壳经接地线、接地体与大地连接来的做法称为保护接地。
(1) IT系统。 其是在中性点不接地或经高阻抗接地的电网中,将电气设备的金属外壳用接地线和接地极可靠地连接起来的保护接地系统,如图1所示。
IT中字母“I”表示配电网中性点不接地或经高阻抗接地,“T”表示电气设备的金属外壳接地。在IT保护接地系统中,当电气设备漏电使金属外壳带电时,由于在相电压为220V的电网中,各相对地绝缘电阻为0.5MΩ,各相对地分布电容C为0.3uF,人体电阻约为1kΩ,此时人体电阻Rp与接地电阻 R A 并联,外壳上的故障对地电压将大大降低。如果接地电阻为4Ω,运用电工学的方法可求得人体承受的电压为25V,电流为0.25mA。显然,这一电流不会对人身构成危险。
所以保护接地的安全实质是当电气设备的金属外壳带电时,将其对地电压限制在安全范围以内,从而将流过人体的电流限制在安全范围内,以消除触电的危险。同时保护接地还消除感应电的危险。
如电气设备的金属外壳未采取保护接地措施,则当金属外壳漏电时,通过人体的电流经线路对地绝缘阻抗(绝缘阻抗是绝缘电阻R和分布电容C的并联组合)构成回路,如图2所示。
图2金属外壳无保护接地系统
此时通过人体的电流虽然经过高阻值的绝缘阻抗构成回路,但在线路较长、绝缘水平较低的情况下,会造成触电事故。在上述数据不变的情况下,运用电工学的计算方法,电气设备的金属外壳无保护接地时,人体承受的电流为59.5mA。这一电流已超过人的心室颤动电流,对人有致命的危险。
(2)TT系统。 其是在中性点直接接地的电网中,将电气设备的金属外壳用接地线同接地极可靠地连接起来的保护接地系统,如图3所示。
图3 TT保护接地系统
TT字母中,前面字母“T”表示配电网中性点接地,后面字母“T”表示电气设备金属外壳保护接地。
如图3中电气设备的金属外壳未采取保护接地措施,当金属外壳漏电时,电流经人体、大地和电网中性点的工作接地电阻Rs构成回路。由于Rs很小,电气设备的金属外壳将有接近相电压的对地电压,触电的危险性是很大的,必须采取防触电措施。
2.保护接零
将电气设备的金属外壳与工作零线或保护零线连接起来,称为保护接零。
TN保护接零系统有三种类型,即TN-C、TN-C-S和TN-S保护接零系统,如图4所示。
图4保护接零系统
(a) TN-C保护接零系统;(b)TN-C-S保护接零系统;(c)TN-S保护接零系统
TN字母中,“T”表示中性点直接接地的配电网,“N”表示电气设备的金属外壳保护接零。
图4中L线为相线,N线为工作零线,PE线为保护零线,PEN线为工作零线与保护零线的公用线。