论文部分内容阅读
摘要： 当前我国低压供配电系统及二次回路中都用到中性线即零线，对于刚从事电力行业的技术人员来说，对零线的认识一直很模糊，对其作用也认识不足。接地对电力系统来说也是至关重要的，对设备及人身安全都起着重要保护作用。本文详细叙述了电力零线、接地线的概念及作用，对电力技术从业人员来说具有很好的参考价值。
关键词：零线；接地；危害；作用；小电流接地系统；应用
Pick to: current in low voltage power supply and distribution system of our country and the secondary loop are use neutral or zero line, just in the electric power industry for technologists, the understanding of zero line has been very vague and insufficient understanding of its role. Grounding is important for power system, to protect personal safety equipment and plays an important role. Power were reviewed in detail the concept of zero line and grounding line and function, for electric power technical staff has the very good reference value.
Key words: zero; Grounding; Harm; Role; The small current grounding system; application
中图分类号：TV5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1．零线的作用及断路的危害
当前我国低压配电网广泛采用三相四线制中性点直接接地的供电方式，由中性点引出中性线即零线。其作用：①保证电源的中性点与负载的中性点电位相等，使单相用电设备获得稳定的相电压。②可作电气设备的保护线用，将电气设备的外壳保护线与零线相接，在发生设备碰壳漏电故障时，可使线路产生短路电流(相线与保护中性线短路)，使熔丝很快熔断或使保护装置动作切断电源，从而起到保护作用。
在三相四线低压配电网中，零线断路故障时有发生，导致在三相负荷不平衡时负荷中性点产生偏移，负荷轻的端电压升高，负荷重的端电压降低，从而导致用户的用电设备烧坏。另外，零线断路的危害还使断路点后的电气设备丧失保护接零的保护作用。当零线断路，而断路点后面某一电气设备发生碰壳漏电时，接在断路点后的所有电气设备外壳都会带上相当于相电压的对地电压，一旦人体接触这些电气设备外壳，就会造成触电伤亡，这是很危险的。
2．预防零线断路的措施
2.1按标准要求选择零线的材质和截面，对特殊用户或特殊地段可适当加大线径。
2.2零线上不能装设开关和熔断器，以防开关人为或机械误动，造成零线断路。
2.3对零线实行重复接地。一旦零线断路，因有重复接地，不平衡负荷电流可经接地装置流回电源中性点，从而抑制了负荷中性点的偏移，使受电设备的端电压不致偏差过大，从而减轻了电压波动造成的危害。
2.4在密集居民区，尽量减少楼栋、胡同下线共用一条零线的接线方法，以免一处零线断路，危及一片。
2.5加强线路设备管理，定期、定段检查跳接线和接地装置的可靠性，发现问题及时处理。
3．何为接地
人们使用的各种电气装置和电气系统都需取某一点的电位作为其参考电位，但人和装置、系统通常都离不开大地，因此一般以大地的电位为零电位而取它为参考电位，为此需要与大地做电气连接以取得大地电位，这被称作接地。但大地不是像电气设备那样配置有连接导线的接线端子的，为此需在大地内埋入接地极引出接地极引线来实现与大地的连接。所以接地极及时用作大地相连接的接线端子。所不同的是电气设备接线端子的接触电阻很小，以若干mΩ或μΩ计；而作为与大地连接用的接地极与大地间的接地电阻（即接地电阻）则大得多，以若干Ω计，所以和与设备连接相比，与大地连接的接触电阻要大得多，连接效果差得多。
现在接地的内涵已扩大，与代替大地的金属导体相连接也是接地，它以导体电位为参考电位，这种接地就不存在接地电阻过大的问题。
4．接地如何设置
配电系统都需要考虑两个接地如何设置的问题。如图1所示，一个是电源端带电导体的一点（通常是电源处自电源中性点引出的中性线的一点）的接地的设置；另一个是电气装置内外漏导电部分（例如电气设备的金属外壳）的接地设置。前者稱系统接地，后者称保护接地。
图1
4.1 系统接地
系统接地的作用是给配电系统提供一个参考电位并使配电系统正常和安全地运行。-220V/380V的配电系统的中性点接地后，其对地电位就大体“钳住”在220V这一电压上从而降低系统对地绝缘的要求。当发生雷击时配电线路感应产生大量电荷，系统接地可将雷电荷泄放入地，降低线路上的雷电瞬态冲击过电压，避免线路和设备的绝缘被雷击损坏。又如高低压共杆的架空线路，如果高压线路墜落在低压线路上，将对低压线路和设备引起危险。有了系统接地后，就可构成高压线路故障电流通过大地返回高压电源的通路，使高压侧继电保护检测出这一故障电流而动作，从而消除这一危险。当低压配电线路发生接地故障时，系统接地也提供故障电流经大地返回电源的通路，使低压线路上的保护电器动作。
如果不做系统接地，如2所示，当系统中一相发生接地故障时，另两相对地电压将高达380V。由于没有返回电源的导体通路，故障电流仅为两非故障相线对地电容电流的向量和，其值甚小，通常的过电流防护电器不能动作，此故障过电压将持续存在，人体如触及无故障相线，接触电压将为线电压380V，电击致死危险很大。另外电气设备和线路也将持续承受380V的对地过电压，对其绝缘安全也是不利的。
图2
4.2保护接地
保护接地的作用是降低电气装置的外漏导电部分在故障时的对地电压或接触电压。如图3所示，低压电气设备发生碰外壳短路接地故障，如果未作保护接地，设备外壳上的接触电压Ut即为220V相电压，电击致死的危险非常大。如果做了保护接地，形成故障电流Id返回电源的通路，则Ut立即减少为故障电流在接地电阻和保护接地线上产生的电压降，其值比220V小很多，同时故障电流还能使配电线路首端的保护电器动作而及时切断电源，接触故障设备的人可不致电击致死。同理，为防止常见的接地电弧火灾，也必须设置保护接地。保护接地对电气安全是十分重要的，电气装置外漏导电部分必须做保护接地，并且必须保证保护接地的导通，在接地线上不允许插接开关或熔断器以杜绝其开断。
图3
5．接地系统的分类
中性点直接接地的系统，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大电流接地系统。一般110kv及以上的系统采用大电流接地系统。
中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，这种系统称为小电流接地系统。一般66kv及以下系统常采用这种系统。在我国划分标准:X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统（美国和西欧X0/X1>3的系统属于小接地电流系统）。其中:X0为系统零序电抗,X1为系统正序电抗。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答.第二版.北京：中国电力出版社，2000.
[2]何永华主编.发电厂及变电站的二次回路.北京：中国电力出版社，2007.
[3]建筑物电气装置500问/王厚余编著.北京：中国电力出版社，2008.
关键词：零线；接地；危害；作用；小电流接地系统；应用
Pick to: current in low voltage power supply and distribution system of our country and the secondary loop are use neutral or zero line, just in the electric power industry for technologists, the understanding of zero line has been very vague and insufficient understanding of its role. Grounding is important for power system, to protect personal safety equipment and plays an important role. Power were reviewed in detail the concept of zero line and grounding line and function, for electric power technical staff has the very good reference value.
Key words: zero; Grounding; Harm; Role; The small current grounding system; application
中图分类号：TV5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1．零线的作用及断路的危害
当前我国低压配电网广泛采用三相四线制中性点直接接地的供电方式，由中性点引出中性线即零线。其作用：①保证电源的中性点与负载的中性点电位相等，使单相用电设备获得稳定的相电压。②可作电气设备的保护线用，将电气设备的外壳保护线与零线相接，在发生设备碰壳漏电故障时，可使线路产生短路电流(相线与保护中性线短路)，使熔丝很快熔断或使保护装置动作切断电源，从而起到保护作用。
在三相四线低压配电网中，零线断路故障时有发生，导致在三相负荷不平衡时负荷中性点产生偏移，负荷轻的端电压升高，负荷重的端电压降低，从而导致用户的用电设备烧坏。另外，零线断路的危害还使断路点后的电气设备丧失保护接零的保护作用。当零线断路，而断路点后面某一电气设备发生碰壳漏电时，接在断路点后的所有电气设备外壳都会带上相当于相电压的对地电压，一旦人体接触这些电气设备外壳，就会造成触电伤亡，这是很危险的。
2．预防零线断路的措施
2.1按标准要求选择零线的材质和截面，对特殊用户或特殊地段可适当加大线径。
2.2零线上不能装设开关和熔断器，以防开关人为或机械误动，造成零线断路。
2.3对零线实行重复接地。一旦零线断路，因有重复接地，不平衡负荷电流可经接地装置流回电源中性点，从而抑制了负荷中性点的偏移，使受电设备的端电压不致偏差过大，从而减轻了电压波动造成的危害。
2.4在密集居民区，尽量减少楼栋、胡同下线共用一条零线的接线方法，以免一处零线断路，危及一片。
2.5加强线路设备管理，定期、定段检查跳接线和接地装置的可靠性，发现问题及时处理。
3．何为接地
人们使用的各种电气装置和电气系统都需取某一点的电位作为其参考电位，但人和装置、系统通常都离不开大地，因此一般以大地的电位为零电位而取它为参考电位，为此需要与大地做电气连接以取得大地电位，这被称作接地。但大地不是像电气设备那样配置有连接导线的接线端子的，为此需在大地内埋入接地极引出接地极引线来实现与大地的连接。所以接地极及时用作大地相连接的接线端子。所不同的是电气设备接线端子的接触电阻很小，以若干mΩ或μΩ计；而作为与大地连接用的接地极与大地间的接地电阻（即接地电阻）则大得多，以若干Ω计，所以和与设备连接相比，与大地连接的接触电阻要大得多，连接效果差得多。
现在接地的内涵已扩大，与代替大地的金属导体相连接也是接地，它以导体电位为参考电位，这种接地就不存在接地电阻过大的问题。
4．接地如何设置
配电系统都需要考虑两个接地如何设置的问题。如图1所示，一个是电源端带电导体的一点（通常是电源处自电源中性点引出的中性线的一点）的接地的设置；另一个是电气装置内外漏导电部分（例如电气设备的金属外壳）的接地设置。前者稱系统接地，后者称保护接地。
图1
4.1 系统接地
系统接地的作用是给配电系统提供一个参考电位并使配电系统正常和安全地运行。-220V/380V的配电系统的中性点接地后，其对地电位就大体“钳住”在220V这一电压上从而降低系统对地绝缘的要求。当发生雷击时配电线路感应产生大量电荷，系统接地可将雷电荷泄放入地，降低线路上的雷电瞬态冲击过电压，避免线路和设备的绝缘被雷击损坏。又如高低压共杆的架空线路，如果高压线路墜落在低压线路上，将对低压线路和设备引起危险。有了系统接地后，就可构成高压线路故障电流通过大地返回高压电源的通路，使高压侧继电保护检测出这一故障电流而动作，从而消除这一危险。当低压配电线路发生接地故障时，系统接地也提供故障电流经大地返回电源的通路，使低压线路上的保护电器动作。
如果不做系统接地，如2所示，当系统中一相发生接地故障时，另两相对地电压将高达380V。由于没有返回电源的导体通路，故障电流仅为两非故障相线对地电容电流的向量和，其值甚小，通常的过电流防护电器不能动作，此故障过电压将持续存在，人体如触及无故障相线，接触电压将为线电压380V，电击致死危险很大。另外电气设备和线路也将持续承受380V的对地过电压，对其绝缘安全也是不利的。
图2
4.2保护接地
保护接地的作用是降低电气装置的外漏导电部分在故障时的对地电压或接触电压。如图3所示，低压电气设备发生碰外壳短路接地故障，如果未作保护接地，设备外壳上的接触电压Ut即为220V相电压，电击致死的危险非常大。如果做了保护接地，形成故障电流Id返回电源的通路，则Ut立即减少为故障电流在接地电阻和保护接地线上产生的电压降，其值比220V小很多，同时故障电流还能使配电线路首端的保护电器动作而及时切断电源，接触故障设备的人可不致电击致死。同理，为防止常见的接地电弧火灾，也必须设置保护接地。保护接地对电气安全是十分重要的，电气装置外漏导电部分必须做保护接地，并且必须保证保护接地的导通，在接地线上不允许插接开关或熔断器以杜绝其开断。
图3
5．接地系统的分类
中性点直接接地的系统，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大电流接地系统。一般110kv及以上的系统采用大电流接地系统。
中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，这种系统称为小电流接地系统。一般66kv及以下系统常采用这种系统。在我国划分标准:X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统（美国和西欧X0/X1>3的系统属于小接地电流系统）。其中:X0为系统零序电抗,X1为系统正序电抗。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答.第二版.北京：中国电力出版社，2000.
[2]何永华主编.发电厂及变电站的二次回路.北京：中国电力出版社，2007.
[3]建筑物电气装置500问/王厚余编著.北京：中国电力出版社，2008.