保護(hù)接地與保護(hù)接零的主要區(qū)別有哪些?

在電氣系統(tǒng)中，保護(hù)接地與保護(hù)接零是保障人員安全和設(shè)備正常運(yùn)行的重要防護(hù)措施。雖然二者都旨在降低電氣事故風(fēng)險(xiǎn)，但它們?cè)谠?、適用范圍、線(xiàn)路結(jié)構(gòu)以及故障時(shí)的電流通路等方面存在顯著區(qū)別。深入了解這些區(qū)別，對(duì)于正確設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)電氣系統(tǒng)至關(guān)重要。

一、工作原理不同

保護(hù)接地的原理

保護(hù)接地是將電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架等通過(guò)接地裝置與大地可靠連接。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞，致使金屬外殼帶電時(shí)，由于接地裝置的存在，電流會(huì)通過(guò)接地電阻流入大地。根據(jù)歐姆定律，接地電阻與大地之間形成的回路電阻較大，使得流經(jīng)人體的電流大大減小，從而避免人員觸電傷亡。在一個(gè) 10kV 的配電系統(tǒng)中，假設(shè)電氣設(shè)備的絕緣損壞，外殼帶電電壓為 220V。若采用保護(hù)接地，且接地電阻為 4Ω，根據(jù) I = U / R(其中 I 為電流，U 為電壓，R 為電阻)，則通過(guò)接地電阻流入大地的電流約為 55A。而人體電阻一般在 1000Ω 以上，當(dāng)人體接觸帶電外殼時(shí)，分流到人體的電流僅為 0.22A 左右，遠(yuǎn)低于人體的安全電流閾值(一般認(rèn)為工頻電流 50mA 以上對(duì)人體有致命危險(xiǎn))，有效保護(hù)了人員安全。

保護(hù)接零的原理

保護(hù)接零則是將電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架等與供電系統(tǒng)的零線(xiàn)(中性線(xiàn))直接連接。當(dāng)設(shè)備發(fā)生絕緣損壞導(dǎo)致外殼帶電時(shí)，故障電流會(huì)通過(guò)零線(xiàn)形成回路。由于零線(xiàn)的電阻相對(duì)較小，短路電流會(huì)迅速增大，使線(xiàn)路中的保護(hù)裝置(如熔斷器、斷路器等)快速動(dòng)作，切斷電源，從而避免人員觸電和設(shè)備進(jìn)一步損壞。在同一 10kV 配電系統(tǒng)的 TN - C 系統(tǒng)(三相四線(xiàn)制，零線(xiàn)兼作保護(hù)線(xiàn))中，若電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞，外殼帶電，故障電流會(huì)通過(guò)零線(xiàn)返回電源中性點(diǎn)。由于零線(xiàn)電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，幾乎所有的故障電流都會(huì)通過(guò)零線(xiàn)流通，促使保護(hù)裝置迅速切斷電源，保障人員和設(shè)備安全。

二、適用范圍有別

保護(hù)接地的適用場(chǎng)景

保護(hù)接地適用于各種不接地配電網(wǎng)，如煤礦井下低壓配電網(wǎng)、某些工廠(chǎng)的高壓配電網(wǎng)等。在這些系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流較小，不會(huì)形成強(qiáng)大的短路電流，從而避免了電氣設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞和火災(zāi)等事故的發(fā)生。在煤礦井下，由于環(huán)境特殊，存在瓦斯等易燃易爆氣體，采用保護(hù)接地可有效降低因電氣設(shè)備漏電引發(fā)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。保護(hù)接地在一些采用 TT 系統(tǒng)(電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備外殼單獨(dú)接地)的低壓配電系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用，如農(nóng)村的部分低壓配電網(wǎng)絡(luò)，能為電氣設(shè)備提供基本的安全防護(hù)。

保護(hù)接零的適用范圍

保護(hù)接零主要適用于中性點(diǎn)直接接地的三相四線(xiàn)制或三相五線(xiàn)制配電網(wǎng)，如城市的低壓配電系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)等。在 TN - C、TN - S(三相五線(xiàn)制，工作零線(xiàn)與保護(hù)零線(xiàn)分開(kāi))、TN - C - S(前一部分為 TN - C 系統(tǒng)，后一部分為 TN - S 系統(tǒng))等系統(tǒng)中，保護(hù)接零能夠充分發(fā)揮其快速切斷故障電路的優(yōu)勢(shì)，保障人員和設(shè)備的安全。在城市的住宅小區(qū)中，低壓配電系統(tǒng)通常采用 TN - S 系統(tǒng)，所有電氣設(shè)備的金屬外殼通過(guò)保護(hù)零線(xiàn)與電源中性點(diǎn)直接相連，一旦設(shè)備發(fā)生漏電故障，保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，切斷電源，確保居民用電安全。

三、線(xiàn)路結(jié)構(gòu)不同

保護(hù)接地的線(xiàn)路構(gòu)成

保護(hù)接地系統(tǒng)中，接地裝置是關(guān)鍵部分，通常由接地極和接地線(xiàn)組成。接地極可采用鋼管、角鋼等金屬材料，埋入地下一定深度，以確保與大地良好接觸。接地線(xiàn)則將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地極可靠連接。在施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電系統(tǒng)中，常見(jiàn)的做法是將一根長(zhǎng)度為 2.5m、直徑為 50mm 的鋼管垂直打入地下作為接地極，然后用截面積不小于 16mm2 的銅芯線(xiàn)作為接地線(xiàn)，將配電箱、電焊機(jī)等電氣設(shè)備的金屬外殼與接地極連接起來(lái)，形成保護(hù)接地線(xiàn)路。

保護(hù)接零的線(xiàn)路布局

保護(hù)接零系統(tǒng)中，零線(xiàn)起著核心作用。零線(xiàn)從電源中性點(diǎn)引出，貫穿整個(gè)配電系統(tǒng)，電氣設(shè)備的金屬外殼直接與零線(xiàn)相連。在 TN - S 系統(tǒng)中，除了工作零線(xiàn)(N 線(xiàn))外，還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了保護(hù)零線(xiàn)(PE 線(xiàn))。PE 線(xiàn)與 N 線(xiàn)在電源中性點(diǎn)處分開(kāi)后，在后續(xù)的配電線(xiàn)路中始終保持獨(dú)立，不得混用。在工廠(chǎng)的電氣車(chē)間中，配電箱內(nèi)的 N 線(xiàn)和 PE 線(xiàn)分別通過(guò)不同的母線(xiàn)排引出，設(shè)備的金屬外殼通過(guò) PE 線(xiàn)與母線(xiàn)排連接，確保了保護(hù)接零線(xiàn)路的獨(dú)立性和可靠性。

四、故障時(shí)的電流通路差異

保護(hù)接地的電流走向

當(dāng)采用保護(hù)接地的電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞時(shí)，電流通過(guò)接地電阻流入大地，再經(jīng)大地流回電源中性點(diǎn)(如果電源中性點(diǎn)接地)或通過(guò)其他接地設(shè)備形成回路。由于接地電阻的存在，故障電流相對(duì)較小，且電流在大地中的傳播路徑較為復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致接地故障點(diǎn)周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的地面存在跨步電壓，對(duì)人員安全構(gòu)成威脅。在一個(gè)采用保護(hù)接地的施工現(xiàn)場(chǎng)，若一臺(tái)電焊機(jī)發(fā)生絕緣損壞，外殼帶電，故障電流會(huì)通過(guò)電焊機(jī)的接地線(xiàn)流入大地，然后可能通過(guò)其他接地設(shè)備(如塔吊的接地裝置)或土壤流回電源中性點(diǎn)。此時(shí)，在電焊機(jī)周?chē)凶叩娜藛T可能會(huì)因跨步電壓而觸電。

保護(hù)接零的電流路徑

在保護(hù)接零系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生絕緣損壞導(dǎo)致外殼帶電時(shí)，故障電流直接通過(guò)零線(xiàn)流回電源中性點(diǎn)，形成短路回路。由于零線(xiàn)電阻小，短路電流很大，能夠迅速觸發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷電源。在一個(gè)采用 TN - C 系統(tǒng)的工廠(chǎng)車(chē)間中，若一臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)生絕緣損壞，外殼帶電，故障電流會(huì)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)接零線(xiàn)直接流回電源中性點(diǎn)，使線(xiàn)路中的熔斷器迅速熔斷，切斷電源，避免了事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

保護(hù)接地與保護(hù)接零在工作原理、適用范圍、線(xiàn)路結(jié)構(gòu)以及故障時(shí)的電流通路等方面存在明顯區(qū)別。在實(shí)際的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行過(guò)程中，必須根據(jù)具體的供電系統(tǒng)類(lèi)型、電氣設(shè)備特點(diǎn)以及使用環(huán)境等因素，正確選擇和實(shí)施保護(hù)接地或保護(hù)接零措施，以確保電氣系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，有效預(yù)防電氣事故的發(fā)生，保障人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電氣安全防護(hù)措施的要求也日益提高，深入理解和合理運(yùn)用保護(hù)接地與保護(hù)接零技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)電氣行業(yè)的安全發(fā)展具有重要意義。