內容摘要在中級注安考試中，掌握保護接地和保護接零的知識至關重要。中科建安提供此專題的精準講解，幫助考生深入理解并正確應用這些基本電氣安全措施。
考點 2：保護接地和保護接零(考頻 7 次)
一、保護接地
接地保護和接零保護都是防止間接接觸電擊的基本技術措施。這兩種技術措施還與低壓系統的防火性能有關。
1.IT 系統
字母 I 表示配電網不接地或經高阻抗接地，字母 T 表示電氣設備外殼直接接地。
安全原理：將在故障情況下可能呈現危險對地電壓的金屬部分經接地線、接地體同大地連接起來，把故障電壓限制在安全范圍以內的做法就是保護接地。漏電狀態并沒有消失。
注意事項：應當指出，只有在不接地配電網中，由于單相接地電流較小，才有可能通過保護接地把漏電設備故障電壓限制在安全范圍之內。
應用范圍和基本要求：
保護接地適用于各種不接地配電網。在這類配電網中，凡由于絕緣損壞或其他原因可能呈現危險電壓的金屬部分，除另有規定外，均應接地。
在 380V 不接地低壓配電網中，一般要求保護接地電阻≤4Ω。當配電變壓器或發電機的容量不超過 100kV·A 時，R≤10Ω。
2.TT 系統
常見的有三相星形連接的低壓中性點直接接地的三相四線配電網。這種配電網能提供一組線電壓和一組相電壓，便于動力和照明由同一臺變壓器供電。這種配電防護系統稱為 TT 系統。第一個字母 T 表示的就是電源是直接接地，第二個字母 T 表示的是電氣設備外殼直接接地。
優點：過電壓防護性能較好、一相故障接地時單相電擊的危險性較小、故障接地點比較容易檢測。
中性點引出的 N 線稱為中性線。由于 N 線的作用是與任一相線一起提供 220 V 的工作電壓，而且是與零電位大地連起來的，因而 N 線也稱為工作零線。中性點的接地 RN，稱為工作接地。
安全原理：
一方面，由于 RE 和 RN、同在一個數量級，漏電設備對地電壓一般不能降低到安全范圍以內。另一方面，由于故障電流 IE 經 RE 和 RN 成回路，RE 和 RN 都是歐姆級的電阻，IE 不可能太大，一般的短路保護不起作用，不能及時切斷電源，使故障長時間延續下去。因此，只有在采用其他防止間接接觸電擊的措施有困難的條件下才考慮采用 TT 系統。
采用 TT 系統時，應當保證在允許故障持續時間內漏電設備的故障對地電壓不超過某一限值。為此，在 TT 系統中應裝設能自動切斷漏電故障的漏電保護裝置(剩余電流保護裝置)。
適用范圍：TT 系統主要用于低壓用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面直接引進低壓電源的小型用戶。
二、接零保護
1.TN 系統安全原理和類別
1)安全原理：
當設備某相帶電體碰連設備外殼(外露導電部分)時，通過設備外殼形成該相對保護零線的單相短路，短路電流促使線路上的短路保護迅速動作，從而將故障部分斷開電源，消除電擊危險。此外，保護接零也能在一定程度上降低漏電設備對地電壓。
2)TN 系統類別：
在 TN 系統中，中性線用 N 表示，專用的保護線用 PE 表示，共用的保護線與中性線用PEN 表示。
TN-S 系統是保護零線與中性線完全分開的系統;
TN-C-S 系統是干線部分的前一段保護零線與中性線共用，后一段保護零線與中性線分開的系統;
TN-C 系統是干線部分保護零線與中性線完全共用的系統。
2.TN 系統速斷和限壓要求
除速斷保護的作用外，保護接零也能降低漏電設備對地電壓。在相-零線短路情況下，漏電設備對地電壓 U。為短路電流在保護零線上產生的電壓降。一般情況下，欲將漏電設備對地電壓 U，限制在某一安全范圍內是困難的。
在接零系統中，對于配電線路或僅供給固定式電氣設備的線路，故障持續時間不宜超過5s;
對于供給手持式電動工具、移動式電氣設備的線路或插座回路，電壓 220V 者故障持續時間不應超過 0.4s，380V 者不應超過 0.2s。否則，應采取能將故障電壓限制在許可范圍之內的等電位連接措施。配電線路或僅供給固定式電氣設備的線路之所以放寬規定是因為這些線路不常發生故障，而且接觸的可能性較小，即使觸電也比較容易擺脫。
為了實現保護接零要求，可以采用一般過電流保護裝置或剩余電流保護裝置。
3.保護接零應用范圍
TN-S 系統可用于有爆炸危險，或火災危險性較大，或安全要求較高的場所，宜用于有獨立附設變電站的車間。
TN-C-S 系統宜用于廠內設有總變電站，廠內低壓配電的場所及非生產性樓房。
TN-C 系統可用于無爆炸危險、火災危險性不大、用電設備較少、用電線路簡單且安全條件較好的場所。
除非接地的設備裝有快速切斷故障的自動保護裝置(如漏電保護裝置)，否則不得在TN 系統中混用 TT 方式。
考點 3：不導電環境
不導電環境是指地板和墻都用不導電材料制成，即大大提高了絕緣水平的環境。不導電環境必須符合以下安全要求：
(1)電壓 500V 及以下者，地板和墻每一點的電阻不應低于 50kΩ;電壓 500V 以上者不應低于 100kΩ。
(2)保持間距或設置屏障，防止人體在工作絕緣損壞后同時觸及不同電位的導體。
(3)具有永久性特征。為此，場所不會因受潮而失去不導電性能，不會因引進其他設備而降低安全水平。
(4)為了保持不導電特征，場所內不得有保護零線或保護地線。
(5)有防止場所內高電位引出場所范圍外和場所外低電位引入場所范圍內的措施。
三、保護導體
1)保護導體的組成
保護導體包括保護接地線、保護接零線和等電位聯結線。保護導體分為人工保護導體和自然保護導體。
交流電氣設備應優先利用建筑物的金屬結構、生產用的起重機的軌道、配線的鋼管等自然導體作保護導體。在低壓系統，允許利用不流經可燃液體或氣體的金屬管道作保護導體。
人工保護導體可以采用多芯電纜的芯線、與相線同一護套內的絕緣線、固定敷設的絕緣線或裸導體等。
保護導體干線必須與電源中性點和接地體(工作接地、重復接地)相連。保護導體支線應與保護干線相連。為提高可靠性，保護干線應經兩條連接線與接地體連接。
為了保持保護導體導電的連續性，所有保護導體，包括有保護作用的 PEN 線上均不得安裝單極開關和熔斷器;保護導體應有防機械損傷和化學腐蝕的措施;保護導體的接頭應便于檢查和測試(封裝的除外);可拆開的接頭必須是用工具才能拆開的接頭;各設備的保護(支線)不得串聯連接，即不得利用設備的外露導電部分作為保護導體的一部分。
四、接地裝置
接地裝置是接地體(極)和接地線的總稱。運行中的電氣設備的接地裝置應當始終保持在良好狀態。
1)自然接地體和人工接地體
自然接地體是用于其他目的，但與土壤保持緊密接觸的金屬導體。例如，埋設在地下的金屬管道(有可燃或爆炸性介質的管道除外)、金屬井管、與大地有可靠連接的建筑物的金屬結構、水工構筑物及類似構筑物的金屬管、樁等自然導體均可用作自然接地體。當自然接地體的接地電阻符合要求時，可不敷設人工接地體(發電廠和變電所除外)。
在利用自然接地體的情況下，應考慮到自然接地體拆裝或檢修時，接地體被斷開，斷口處出現的電位差及接地電阻發生變化的可能性。自然接地體至少應有兩根導體在不同地點與接地網相連(線路桿塔除外)。
2)接地線
交流電氣設備應優先利用自然導體作接地線。在非爆炸危險環境，如自然接地線有足夠的截面，可不再另行敷設人工接地線。
非經允許，接地線不得作其他電氣回路使用。不得利用蛇皮管、管道保溫層的金屬外皮或金屬網以及電纜的金屬護層作接地線。
3)接地裝置安裝
為了減小自然因素對接地電阻的影響，接地體上端離地面深度不應小于 0.6m(農田地帶不應小于 1m)，并應在冰凍層以下。接地體宜避開人行道和建筑物出入口附近。接地體的引出導體應引出地面 0.3m 以上。接地體離獨立避雷針接地體之間的地下水平距離不得小于 3m;離建筑物墻基之間的地下水平距離不得小于 1.5m。
接地裝置應盡量避免敷設在腐蝕性較強的地帶。
為防止機械損傷和化學腐蝕，接地線與鐵路或公路的交叉處及其他可能受到損傷處，均應穿管或用角鋼保護。
接地線穿過墻壁、樓板、地坪時，應敷設在明孔、管道或其他堅固的保護管中。
接地線與建筑物伸縮縫、沉降縫交叉時，應彎成弧狀或另加補償連接件。4)接地裝置連接接地裝置地下部分的連接應采用焊接，并應采用搭焊，不得有虛焊。
利用建筑物的鋼結構、起重機軌道、工業管道等自然導體作接地線時，其伸縮縫或接頭處應另加跨接線，以保證連續可靠。自然接地體與人工接地體之間的連接必須可靠。
接地線與管道的連接可采用螺紋連接或抱箍螺紋連接，但必須采用鍍鋅件，以防止銹蝕。
在有振動的地方，應采取防松措施。
歷年真題
1、【2021 年真題】接地保護是防止間接接觸觸電技術措施。關于接地保護系統說法錯誤的是()。
A.IT 系統適用于各種不接地配電網
B.TT 系統適用于星形連接的低壓中性點直接接地配電網
C.TT 系統適用于三角形連接的低壓中性點直接接地配電網
D.TT 系統中裝設能自動切斷漏電故障線路的漏電保護裝置
【參考答案】C
【解析】A 選項正確。保護接地系統適用于各種不接地配電網;
B 選項正確。TT 系統為三相星形連接的低壓中性點直接接地的三相四線配電網;
C 選項錯誤。TT 系統為三相星形連接的低壓中性點直接接地的三相四線配電網;
D 選項正確，在 TT 系統中應裝設能自動切斷漏電故障的漏電保護裝置。
2、【2021 年真題】保護導體分為人工保護導體和自然保護導體。關于保護導體的說法，錯誤的是()。
A.低壓系統中允許利用不流經可燃液體或氣體的金屬管道作為自然保護導體
B.多芯電纜的芯線、與相線同一護套內的絕緣線可作為人工保護導體
C.交流電氣設備應優先利用建筑物的金屬結構作為自然保護導體
D.交流電氣設備應優先利用起重機的軌道作為人工保護導體
【參考答案】D
【解析】A 選項正確。在低壓系統，允許利用不流經可燃液體或氣體的金屬管道作保護導體。
B 選項正確。人工保護導體可以采用多芯電纜的芯線、與相線同一護套內的絕緣線、固定敷設的絕緣線或裸導體等。
C 選項正確。交流電氣設備應優先利用建筑物的金屬結構、生產用的起重機的軌道、配線的鋼管等自然導體作保護導體。
D 選項錯誤。應該是自然保護導體，而不是人工保護導體。
3、【2021 年真題】在中性點接地配電網中，對于有火災、爆炸危險性較大的場所或有獨立附設變電站的車間，應選用的接地(接零)系統是()。
A.TT 系統
B.TN-S 系統
C.TN-C 系統 D.TN-C-S 系統
【參考答案】B
【解析】A 選項錯誤。TT 系統主要用于低壓用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面直接引進低壓電源的小型用戶。
B 選項正確。TN-S 系統可用于有爆炸危險，或火災危險性較大，或安全要求較高的場所，宜用于有獨立附設變電站的車間。
C 選項錯誤。TN-C 系統可用于無爆炸危險、火災危險性不大、用電設備較少、用電線路簡單且安全條件較好的場所。
D 選項錯誤。TN-C-S 系統宜用于廠內設有總變電站，廠內低壓配電的場所及非生產性樓房。
4、【2021 年真題】接地裝置是接地體和接地線的總稱。運行中電氣設備的接地裝置應當始終保持良好狀態。關于接地裝置要求的說法，正確的是()。
A.埋設在地下的各種金屬管道均可用作自然接地體
B.自然接地體至少應有兩根導體在不同地點與接地網相連
C.管道保溫層的金屬外皮、金屬網以及電纜的金屬護層可用作接地線
D.接地體頂端應埋入地表面下，深度不應小于 0.4m
【參考答案】B
【解析】A 選項錯誤。自然接地體是用于其他目的但與土壤保持緊密接觸的金屬導體。如，埋設在地下的金屬管道(有可燃或爆炸性介質的管道除外)、金屬井管、與大地有可靠連接的建筑物的金屬結構、水工構筑物及類似構筑物的金屬管、樁等自然導體均可用作自然接地體。
B 選項正確。自然接地體至少應有兩根導體在不同地點與接地網相連。
C 選項錯誤。不得利用蛇皮管、管道保溫層的金屬外皮或金屬網以及電纜的金屬護層作接地線。
D 選項錯誤。為了減小自然因素對接地電阻的影響，接地體上端離地面深度不應小于0.6m(農田地帶不應小于 1m)，并應在冰凍層以下。
5、【2023 年真題】保護導體分為人工保護導體和自然保護導體。保護接地線、保護接零線和等電位聯結線是保護導體的重要組成部分。下列關于保護導體安全要求的說法中，正確的是()。
A.保護導體干線應經一條比干線面積大的連接線與接地體連接
B.交流電氣設備應優先利用配線的鋼管等自然導體作保護導體
C.保護導體應安裝單極開關或熔斷器，以便于檢查和維修
D.當各設備都設置保護線時，為了保證良好接地應串聯
【答案】B
【解析】選項 A 錯誤，為提高可靠性，保護干線應經兩條連接線與接地體連接。
選項 B 正確，交流電氣設備應優先利用建筑物的金屬結構、生產用的起重機的軌道、配線的鋼管等自然導體作保護導體。
選項 C 錯誤，為了保持保護導體導電的連續性，所有保護導體，包括有保護作用的 PEN線上均不得安裝單極開關和熔斷器。
選項 D 錯誤，各設備的保護(支線)不得串聯連接，即不得利用設備的外露導電部分作為保護導體的一部分。故選 B。
經過學習，希望每位考生都能將保護接地和保護接零的知識有效應用于實踐，確保電氣系統的安全穩定運行。祝考試成功，職業生涯充滿成就！
