接地和接零
　
 IT 系 統(tǒng)

   IT系統(tǒng)即保護(hù)接地系統(tǒng)，保護(hù)接地是應(yīng)用最廣泛的安全措施之一，不論是交流設(shè)備還是直流設(shè)備，不論是高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，都采用保護(hù)接地作為必須的安全技術(shù)措施。

一、接地的基本概念

   接地，就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來(lái)。

1.接地分類(lèi)

     接地分為臨時(shí)接地和固定接地兩種。臨時(shí)接地又包含檢修接地和故障接地。固定接地又分為工作接地和安全接地，安全接地包含保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地等。工作接地是指為維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行而在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地。

2.接地電流和接地短路電流

    凡從接地點(diǎn)流入地下的電流即為接地電流。系統(tǒng)一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時(shí)的接地電流叫做接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短路電流可能很大，接地短路電流在500A及以下的稱(chēng)小接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流大于500A的稱(chēng)大接地短系統(tǒng)。
3. 流散電阻和接地電阻
    流散電阻是接地電流在土壤中遇到的全部電阻。接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的電阻之和。接地線的電阻一般很小，可忽略不計(jì)，因此，在絕大多數(shù)情況下可以認(rèn)為流散電阻就是接地電阻。
4. 對(duì)地電壓和對(duì)地電壓曲線
    對(duì)地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差。顯然，對(duì)地電壓等于接地電流和接地電阻的乘積：Ud=Rd×Id。電流通過(guò)接地體向大地作半球形流散，與半球面積對(duì)應(yīng)的土壤電阻隨著遠(yuǎn)離接地體而迅速減小，在離開(kāi)接地體20m以外，電流不再產(chǎn)生電壓降。電氣工程上通常說(shuō)的“地”就是這里的地。如果用曲線來(lái)表示接地體及其周?chē)�各點(diǎn)的對(duì)地電壓，這種曲線就叫做對(duì)地電壓曲線。下圖所示的是單一接地體的對(duì)地電壓曲線。

5.接觸電壓

    接觸電壓是指加于人體某兩點(diǎn)之間的電壓，如上圖所示。
6.跨步電壓
    跨步電壓是指人站在流過(guò)電流的地面上,加于人的兩腳(人的跨距按0.8m計(jì))之間的電壓，如上圖中的Uw1和Uw2。

二、 IT系統(tǒng)的安全原理

　　在不接地配電網(wǎng)中，當(dāng)一相碰殼時(shí)，接地電流IE通過(guò)人體和配電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻抗構(gòu)成回路。如各相對(duì)地絕緣阻抗對(duì)稱(chēng)，即 Z1=Z2=Z3=Z，則運(yùn)用戴維南定理可以比較簡(jiǎn)單地求出人體承受的電壓和流經(jīng)人體的電流。

1． 各種不接地配電網(wǎng)
保護(hù)接地適用于各種不接地配電網(wǎng)。在這類(lèi)配電網(wǎng)中，凡由于絕緣損壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外均應(yīng)接地。它們主要包括：
(1) 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用電器具的金屬底座和外殼；
(2) 電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置；
(3) 屋內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架，以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門(mén)；
(4) 配電、控制、保護(hù)用的屏(柜、箱)及操作臺(tái)等的金屬框架和底座；
(5) 交、直流電力電纜的金屬接頭盒、終端頭和膨脹器的金屬外殼和電纜的金屬護(hù)層，可觸及的金屬保護(hù)管和穿線的鋼管；
(6) 裝有避雷線的電力線路桿塔；
(7) 裝在配電線路桿上的電力設(shè)備；
(8) 在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi)，無(wú)避雷線的小接地短路電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔等。
2. 電氣設(shè)備的某些金屬部分
電氣設(shè)備下列金屬部分，除另有規(guī)定外，可不接地：
(1) 在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面，無(wú)裸露接地導(dǎo)體的干燥的房間內(nèi)，交流額定電壓380V及以下，直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè)備的金屬外殼；但當(dāng)有可能同時(shí)觸及上述電氣設(shè)備外殼和已接地的其他物體時(shí)，則仍應(yīng)接地；
(2) 在干燥場(chǎng)所，交流額定電壓127V及其以下，直流額定電壓110V及其以下的電氣設(shè)備的外殼；
(3) 安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測(cè)量?jī)x表、繼電器和其他低壓電器等的外殼，以及當(dāng)發(fā)生絕緣損壞時(shí)不會(huì)在支持物上引起危險(xiǎn)電壓的絕緣子的金屬底座等；
(4) 安裝在已接地金屬框架上的設(shè)備，如穿墻套管等(但應(yīng)保證設(shè)備底座與金屬框架接觸良好)；
(5) 額定電壓220V及其以下的蓄電池室內(nèi)的金屬支架；
(6) 由發(fā)電廠、變電所和工業(yè)企業(yè)區(qū)域內(nèi)引出的鐵路軌道；
(7) 與已接地的機(jī)床、機(jī)座之間有可靠電氣接觸的電動(dòng)機(jī)和電器的外殼。
    此外，木結(jié)構(gòu)或術(shù)桿塔上方的電氣設(shè)備的金屬外殼一般也不必接地。

四、接地電阻的確定
保護(hù)接地的原理是限制漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓在安全限值UL以?xún)?nèi),即漏電設(shè)備對(duì)地電壓UE=IERE≤UL。各種保護(hù)接地電阻就是根據(jù)這個(gè)原則來(lái)確定的。
1. 低壓設(shè)備接地電阻
在380V不接地低壓系統(tǒng)中，單相接地電流很小，為限制設(shè)備漏電時(shí)外殼對(duì)地電壓不超過(guò)安全范圍，一般要求保護(hù)接地電阻RE≤4Ω。當(dāng)配電變壓器或發(fā)電機(jī)的容量不超過(guò)100kVA時(shí)，可取RE≤10Ω。
2. 高壓設(shè)備接地電阻
(1) 小接地短路電流系統(tǒng)
如果高壓設(shè)備與低壓設(shè)備共用接地裝置，要求設(shè)備對(duì)地電壓不超過(guò)120V，其接地電阻為              
RE≤120/IE≤10Ω
式中 : RE ——接地電阻, IE ——單相接地電流,A。
如果高壓設(shè)備單獨(dú)裝設(shè)接地裝置，設(shè)備對(duì)地電壓可放寬至250V，其接地電阻為 RE≤250/IE≤10Ω
(2) 大接地短路電流系統(tǒng)
在大接地短路電流系統(tǒng)中，由于按地短電流很大，很難限制設(shè)備對(duì)地電壓不超過(guò)某一范圍，而是靠線路上的速斷保護(hù)裝置切除接地故障。要求其接地電阻為:                                                RE≤2000/IE
但當(dāng)接地短路電流IE>400OA時(shí)，可采用RE≤0.5Ω
3. 架空線路和電纜線路的接地電阻
無(wú)避雷線的高壓電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿的接地電阻RE≤30Ω。低壓電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿的接地電阻RE≤10～30Ω。三相三芯電力電纜兩端的金屬外皮均應(yīng)接地。

五、絕緣監(jiān)視
    在不接地配電網(wǎng)中，發(fā)生一相故障接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓升高，可能接近相電壓，這會(huì)增加絕緣的負(fù)擔(dān)、增加觸電的危險(xiǎn)。而且，不接地配電網(wǎng)中一相接地的接地電流很小，線路和設(shè)備還能繼續(xù)工作，故障可能長(zhǎng)時(shí)間存在。這對(duì)安全是非常不利的。因此，在不接地配電網(wǎng)中，需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行絕緣監(jiān)視，并設(shè)置聲光報(bào)警信號(hào)。下圖左為低壓絕緣監(jiān)視，右圖為高壓絕緣監(jiān)視

     用三支電壓表分別在線路三相和接地裝置之間。電壓表的要求如下：
①三只電壓表的規(guī)格相同
②電壓表量程選擇適當(dāng)。
③選用高內(nèi)阻的電壓表。
以上監(jiān)視方法對(duì)一相接地故障很敏感，但其缺點(diǎn)：
①三相絕緣同時(shí)降低故障無(wú)反應(yīng)。
②三相絕緣在安全范圍內(nèi)，但相差較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)誤信號(hào)。
    在低壓配電網(wǎng)中，為了比較準(zhǔn)確地檢測(cè)配電網(wǎng)對(duì)地絕緣情況，可以借用專(zhuān)用方法測(cè)量絕緣阻抗。下左圖表示一種無(wú)源測(cè)量裝置的基本線路。右圖表示有源測(cè)量裝置的基本線路。

　　
  
無(wú)源測(cè)量裝置的基本線路         　　　　    有源測(cè)量裝置的基本線路

六、過(guò)電壓的防護(hù)

由第一章第四節(jié)的分析可知，不接地配電網(wǎng)，由于配電網(wǎng)與大地之間沒(méi)有直接的電氣連接，在意外情況下可能會(huì)使整個(gè)低壓系統(tǒng)產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，將給低壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的威脅。

   不接地低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地

    為了減輕過(guò)電壓的危險(xiǎn)，在不接地低壓配電網(wǎng)中，應(yīng)當(dāng)如左圖所示的那樣，把低壓配電網(wǎng)的中性點(diǎn)或者一相經(jīng)擊穿保險(xiǎn)器接地。正常情況下，擊穿保險(xiǎn)器處于絕緣狀態(tài)，配電網(wǎng)仍為不接地系統(tǒng)；故障時(shí)，保險(xiǎn)器擊穿擊，配電網(wǎng)變成接地系統(tǒng)，只要RE≤4Ω，就能控制低壓各相電壓的過(guò)分升高，也可能引起高壓系統(tǒng)的過(guò)流裝置動(dòng)作，切斷電源。兩只相同的內(nèi)阻電壓表是用來(lái)監(jiān)視擊穿保險(xiǎn)器的絕緣狀態(tài)的。