接地与接零的重要性与区别

在发电、供电、用电过程中，由于电气绝缘装置老化、被过压击穿或磨损，致使原来不应带电部分（如金属、底座、外壳等）带电，或原来带低压电部分带上高压电，由这些意外的不正常带电所引起电气设备损坏和人身伤亡事故不断增加。为了避免这类电气事故的发生，最常用的防护措施是接地与接零。电气设备应采用接地或接零哪种保护方式，取决于配电系统的中性点是否接地，低压电网的性质及电气设备的额定电压等级。下面分别介绍接地和接零的有关知识。

（1）接地

电气设备的任何部分与大地之间进行良好的电气连接，称为接地。安全接地是保证电气设备正常工作和工作人员人身安全最重要的措施。与大地直接接触的金属体或金属体组，称为接地体或接地极。接地体与电气设备之间连接用的金属导线称为接地线，接地线可分为接地干线和接地支线。接地体和接地线合称为接地装置。

接地时的对地电压是指电气设备的接地部分与大地零电位之间的电位差。通常，可以认为距接地体20 m 及以上大地即为零电位点。另外，接地电阻是指接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，它也等于对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。

接地可分为保护接地、工作接地、过电压保护接地、防静电接地。保护接地，是为了保证人身安全所采取的接地，如电气设备金属外壳的接地；工作接地，是为了满足正常工作需要所采取的接地，如电力变压器、电压互感器中性点的接地；过电压保护接地，是为了消除过电压而采取的接地，如电力线路杆塔的接地；防静电接地，是为了防止蓄积静电荷而采取的接地，如油罐、天然气罐等的接地。

在供配电系统中，为了实现更高的可靠性、安全性，常采用防止触电的保护接地系统，主要有IT、TT 系统。下面就这两种系统的工作特点及应用问题作一些简单的介绍。

1）IT 系统的保护接地

在电源中性点不接地的三相三线制低压系统中，用电设备外壳与大地进行电气连接，构成IT 系统（图4.2.1），通常称为保护接地。在IT 系统中，人触及单相碰壳的设备时，通过人体电流Ib 只是接地电流IE 的一部分，即 其中，Rb 为人体电阻，如果接地电阻RE≤4 Ω，人体电阻按最恶劣环境下考虑，取Rb=1 000 Ω，则通过人体的电流只占接地电流的1/250，这样就可避免人体触电的危险，对人体起到保护作用。

图4.2.1　IT 系统的保护接地

对设备而言，由于IE 仅是未故障两相漏电流（电容电流）的和，其值很小，不会危及设备安全，也不会引起火灾等恶性事故，所以不必切断电源，故障设备在规定的时间内还可以继续运行。针对石油化工、矿井、船舶等工业生产中易燃易爆气体较多，要求连续供电的特点，采用IT 系统不仅可提高供电的可靠性，而且也能起到触电保护的作用。为了及时发现和排除故障，防止同时出现两相接地故障，IT 系统必须装设绝缘监视设备。

应当指出，IT 系统不应配出N 线。若配出N 线，并采取设备外壳接零，一旦出现设备外壳带电，就会通过零线形成单相短路，并在短路点产生电火花，引起火灾时，某一相的大电流也会促使系统的保护装置迅速动作，从而中断正常供电，这就丧失了IT 系统固有的优点。

2）TT 系统的保护接地

在电源中性点直接接地的三相四线制系统中，将设备外壳经各自的PE 线（公共保护接地线）分别接地，构成TT 系统，亦称保护接地，如图4.2.2 所示。TT 系统中某设备碰壳时，其单相接地电流IE=220 V/（4+4）Ω=27.5 A，设备外壳对地电压VE=110 V，IE 小、VE 大是TT 系统的特点。27.5 A 的故障电流一般不会使中等容量以上的保护装置动作，设备外壳长期带电，触电危险不能消除，与故障设备共用接地极的其他设备外壳上也出现同样的危险电压。理论上，解决问题的办法是将接地电阻RE 降至0.78 Ω 以下，就可将VE 降至安全电压36 V 以下。但这会增大接地装置的费用和工程难度，从技术经济上看，显然是不合理的，所以，人们曾对保护接地在中性点直接接地系统中的应用持否定态度。近年来，高灵敏度漏电保护器的推广应用大大放宽了对接地电阻值的要求，如欲使漏电保护的动作电流在安全电流30 mA 以下，只要使RE≤1 200 Ω 即可。实际工作中取RE≤100 Ω，这是很容易实现的。因此，保护接地作为安全措施已被广泛用于中性点直接接地的三相四线制系统中，尤其在供电范围广、负荷不平衡、零线电压较高的情况下，采用TT 系统是合理的。这种系统在国外应用比较广泛，国内也有推广的趋势。

图4.2.2　TT 系统（R0 为接地体，以下同）

（2）接零

接零是指将与带电部分相绝缘的电气设备的金属外壳或构架与中性点直接接地系统中的零线相连接。保护接零是将接于380/220 V 三相四线系统中的电气设备在正常情况下不带电的金属部分与系统中的零线相连接，以避免人体遭受触电的危险。

TN 系统的电源中有一点直接接地，其中所有设备的外露可导电部分均接公共保护接地线（PE 线）或公共保护中性线（PEN 线）。这种接公共PE 线或PEN 线的方式，也可通称接零。TN 系统按其PE 线的形式不同分为：TN-C 系统、TN-S 系统和TN-C-S 系统。

1）TN-C 系统

系统中的N 线与PE 线合为一根PEN 线，所有设备的外露可导电部分均接PEN 线，如图4.2.3 所示。其PEN 线中可有电流通过，通过PEN 线的电流可对有些设备产生电磁干扰。如果PEN 断线，还可使接PEN 线的设备外露可导电部分（如外壳）带电，对人可有触电危险。因此，该系统不适用于对抗电磁干扰和安全要求较高的场所。但由于N 线与PE 线合一，从而可节约有色金属（导线材料）和投资。该系统过去在我国低压配电系统中应用最为普遍，但现在在安全要求较高的场所包括住宅建筑、办公大楼及要求抗电磁干扰的场所均不允许采用。

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图4.2.3　TN-C 系统

2）TN-S 系统

系统中的N 线与PE 线完全分开，所有设备的外露可导电部分均接PE 线，如图4.2.4 所示。PE 线中无电流通过，对接PF 线的设备不会产生电磁干扰。如果PE 线断线，正常情况下也不会使接PE 线的设备外露可导电部分带电；但在有设备发生一相接壳故障时，将使其他PE 线的设备外露可导电部分带电，使人有触电危险。由于N 线与PE 线分开，与上述TN-C 相比，TN-S 系统在有色金属消耗量和投资方面均有增加。该系统现广泛应用在对安全要求及抗电干扰要求较高的场所，如重要办公地点、实验场所和居民住宅等处。

图4.2.4　TN-S 系统

3）TN-C-S 系统

在TN-C-S 系统中，N 线与PE 线可根据负载特点与环境条件合用一根或分开敷设PEN线，PEN 线不准再合并，如图4.2.5 所示。它的优点在于解决了TN-C 系统线路末端零线对地电压过高的问题，兼有前两系统的特点，适用于配电系统末端环境条件恶劣或有数据处理的场合。

注意：在保护接零的TN 系统中，已接零的设备外壳可以同时接地，这属于带重复接地的接零系统，其对安全是有益无害的。由同一台变压器供电的系统中，不能混用接零保护和接地保护。否则，采用接地保护的设备发生碰壳故障时，所有采用接零保护的设备外壳可能会带上接近110 V 的危险电压。

图4.2.5　TN-C-S 系统

（3）等电位连接

等电位连接，是使电气装置的各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气连接。等电位连接的作用，在于降低接触电压，确保人身安全。《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）规定：在低压配电系统中，采取接地故障保护时，在建筑物内应做总等电位连接（MEB）。当电气装置或某一部分的接地故障不能满足要求时，应在局部范围内做等电位连接（LEB）。

1）总等电位连接（MEB）

总等电位连接是在建筑物进线处，将PE 线或PEN 线与电气装置接地干线，建筑物内的各金属管道（如水管、煤气管、采暖空调管道等）以及建筑物的金属构件等，都接向总等电位连接端子，使它们都具有基本相等的电位，如图4.2.6 的MEB。

图4.2.6　局部等电位连接

2）局部等电位连接（LEB）

局部等电位连接又称为辅助等电位连接，是在远离总等电位连接处、非常潮湿、触电危险性大的局部地域内进行的等电位连接，以作为总等电位连接的一种补充，图4.2.6 中的LEB，通常在容易触电的浴室及安全要求极高的胸腔手术室等地，宜做局部的等电位连接。

等电位连接主母线的截面，规定不应小于装置中最大PE 线截面的一半，且不小于6 mm2。如果采用铜导线，其截面可不超过25 mm2。如果为其他材质的导线时，其截面应能承受与之相当的载流量。

连接两个外露可导电的局部等电位线，其截面不应小于接至该两个外露可导电部分的PE线的截面。

连接装置外露可导电部分与装置外可导电部分的局部等电位连接线，其截面不应小于PE线截面的一半。

PE 线、PEN 线和等电位连接线以及引至接地装置的接地干线等，在安装竣工后应做跨接线。管道连接处，一般不需跨接线，但若导电不良，则应做跨接线。