內(nèi)容摘要在中級(jí)注安考試中，掌握保護(hù)接地和保護(hù)接零的知識(shí)至關(guān)重要。中科建安提供此專題的精準(zhǔn)講解，幫助考生深入理解并正確應(yīng)用這些基本電氣安全措施。
考點(diǎn) 2：保護(hù)接地和保護(hù)接零(考頻 7 次)
一、保護(hù)接地
接地保護(hù)和接零保護(hù)都是防止間接接觸電擊的基本技術(shù)措施。這兩種技術(shù)措施還與低壓系統(tǒng)的防火性能有關(guān)。
1.IT 系統(tǒng)
字母 I 表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，字母 T 表示電氣設(shè)備外殼直接接地。
安全原理：將在故障情況下可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)對(duì)地電壓的金屬部分經(jīng)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(nèi)的做法就是保護(hù)接地。漏電狀態(tài)并沒有消失。
注意事項(xiàng)：應(yīng)當(dāng)指出，只有在不接地配電網(wǎng)中，由于單相接地電流較小，才有可能通過保護(hù)接地把漏電設(shè)備故障電壓限制在安全范圍之內(nèi)。
應(yīng)用范圍和基本要求：
保護(hù)接地適用于各種不接地配電網(wǎng)。在這類配電網(wǎng)中，凡由于絕緣損壞或其他原因可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外，均應(yīng)接地。
在 380V 不接地低壓配電網(wǎng)中，一般要求保護(hù)接地電阻≤4Ω。當(dāng)配電變壓器或發(fā)電機(jī)的容量不超過 100kV·A 時(shí)，R≤10Ω。
2.TT 系統(tǒng)
常見的有三相星形連接的低壓中性點(diǎn)直接接地的三相四線配電網(wǎng)。這種配電網(wǎng)能提供一組線電壓和一組相電壓，便于動(dòng)力和照明由同一臺(tái)變壓器供電。這種配電防護(hù)系統(tǒng)稱為 TT 系統(tǒng)。第一個(gè)字母 T 表示的就是電源是直接接地，第二個(gè)字母 T 表示的是電氣設(shè)備外殼直接接地。
優(yōu)點(diǎn)：過電壓防護(hù)性能較好、一相故障接地時(shí)單相電擊的危險(xiǎn)性較小、故障接地點(diǎn)比較容易檢測。
中性點(diǎn)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(diǎn)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(gè)數(shù)量級(jí)，漏電設(shè)備對(duì)地電壓一般不能降低到安全范圍以內(nèi)。另一方面，由于故障電流 IE 經(jīng) RE 和 RN 成回路，RE 和 RN 都是歐姆級(jí)的電阻，IE 不可能太大，一般的短路保護(hù)不起作用，不能及時(shí)切斷電源，使故障長時(shí)間延續(xù)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(tǒng)。
采用 TT 系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證在允許故障持續(xù)時(shí)間內(nèi)漏電設(shè)備的故障對(duì)地電壓不超過某一限值。為此，在 TT 系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)能自動(dòng)切斷漏電故障的漏電保護(hù)裝置(剩余電流保護(hù)裝置)。
適用范圍：TT 系統(tǒng)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(jìn)低壓電源的小型用戶。
二、接零保護(hù)
1.TN 系統(tǒng)安全原理和類別
1)安全原理：
當(dāng)設(shè)備某相帶電體碰連設(shè)備外殼(外露導(dǎo)電部分)時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相對(duì)保護(hù)零線的單相短路，短路電流促使線路上的短路保護(hù)迅速動(dòng)作，從而將故障部分?jǐn)嚅_電源，消除電擊危險(xiǎn)。此外，保護(hù)接零也能在一定程度上降低漏電設(shè)備對(duì)地電壓。
2)TN 系統(tǒng)類別：
在 TN 系統(tǒng)中，中性線用 N 表示，專用的保護(hù)線用 PE 表示，共用的保護(hù)線與中性線用PEN 表示。
TN-S 系統(tǒng)是保護(hù)零線與中性線完全分開的系統(tǒng);
TN-C-S 系統(tǒng)是干線部分的前一段保護(hù)零線與中性線共用，后一段保護(hù)零線與中性線分開的系統(tǒng);
TN-C 系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與中性線完全共用的系統(tǒng)。
2.TN 系統(tǒng)速斷和限壓要求
除速斷保護(hù)的作用外，保護(hù)接零也能降低漏電設(shè)備對(duì)地電壓。在相-零線短路情況下，漏電設(shè)備對(duì)地電壓 U。為短路電流在保護(hù)零線上產(chǎn)生的電壓降。一般情況下，欲將漏電設(shè)備對(duì)地電壓 U，限制在某一安全范圍內(nèi)是困難的。
在接零系統(tǒng)中，對(duì)于配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備的線路，故障持續(xù)時(shí)間不宜超過5s;
對(duì)于供給手持式電動(dòng)工具、移動(dòng)式電氣設(shè)備的線路或插座回路，電壓 220V 者故障持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過 0.4s，380V 者不應(yīng)超過 0.2s。否則，應(yīng)采取能將故障電壓限制在許可范圍之內(nèi)的等電位連接措施。配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備的線路之所以放寬規(guī)定是因?yàn)檫@些線路不常發(fā)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(shí)現(xiàn)保護(hù)接零要求，可以采用一般過電流保護(hù)裝置或剩余電流保護(hù)裝置。
3.保護(hù)接零應(yīng)用范圍
TN-S 系統(tǒng)可用于有爆炸危險(xiǎn)，或火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，或安全要求較高的場所，宜用于有獨(dú)立附設(shè)變電站的車間。
TN-C-S 系統(tǒng)宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站，廠內(nèi)低壓配電的場所及非生產(chǎn)性樓房。
TN-C 系統(tǒng)可用于無爆炸危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性不大、用電設(shè)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(shè)備裝有快速切斷故障的自動(dòng)保護(hù)裝置(如漏電保護(hù)裝置)，否則不得在TN 系統(tǒng)中混用 TT 方式。
考點(diǎn) 3：不導(dǎo)電環(huán)境
不導(dǎo)電環(huán)境是指地板和墻都用不導(dǎo)電材料制成，即大大提高了絕緣水平的環(huán)境。不導(dǎo)電環(huán)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(diǎn)的電阻不應(yīng)低于 50kΩ;電壓 500V 以上者不應(yīng)低于 100kΩ。
(2)保持間距或設(shè)置屏障，防止人體在工作絕緣損壞后同時(shí)觸及不同電位的導(dǎo)體。
(3)具有永久性特征。為此，場所不會(huì)因受潮而失去不導(dǎo)電性能，不會(huì)因引進(jìn)其他設(shè)備而降低安全水平。
(4)為了保持不導(dǎo)電特征，場所內(nèi)不得有保護(hù)零線或保護(hù)地線。
(5)有防止場所內(nèi)高電位引出場所范圍外和場所外低電位引入場所范圍內(nèi)的措施。
三、保護(hù)導(dǎo)體
1)保護(hù)導(dǎo)體的組成
保護(hù)導(dǎo)體包括保護(hù)接地線、保護(hù)接零線和等電位聯(lián)結(jié)線。保護(hù)導(dǎo)體分為人工保護(hù)導(dǎo)體和自然保護(hù)導(dǎo)體。
交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用的起重機(jī)的軌道、配線的鋼管等自然導(dǎo)體作保護(hù)導(dǎo)體。在低壓系統(tǒng)，允許利用不流經(jīng)可燃液體或氣體的金屬管道作保護(hù)導(dǎo)體。
人工保護(hù)導(dǎo)體可以采用多芯電纜的芯線、與相線同一護(hù)套內(nèi)的絕緣線、固定敷設(shè)的絕緣線或裸導(dǎo)體等。
保護(hù)導(dǎo)體干線必須與電源中性點(diǎn)和接地體(工作接地、重復(fù)接地)相連。保護(hù)導(dǎo)體支線應(yīng)與保護(hù)干線相連。為提高可靠性，保護(hù)干線應(yīng)經(jīng)兩條連接線與接地體連接。
為了保持保護(hù)導(dǎo)體導(dǎo)電的連續(xù)性，所有保護(hù)導(dǎo)體，包括有保護(hù)作用的 PEN 線上均不得安裝單極開關(guān)和熔斷器;保護(hù)導(dǎo)體應(yīng)有防機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕的措施;保護(hù)導(dǎo)體的接頭應(yīng)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(shè)備的保護(hù)(支線)不得串聯(lián)連接，即不得利用設(shè)備的外露導(dǎo)電部分作為保護(hù)導(dǎo)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(yùn)行中的電氣設(shè)備的接地裝置應(yīng)當(dāng)始終保持在良好狀態(tài)。
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(dǎo)體。例如，埋設(shè)在地下的金屬管道(有可燃或爆炸性介質(zhì)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(jié)構(gòu)、水工構(gòu)筑物及類似構(gòu)筑物的金屬管、樁等自然導(dǎo)體均可用作自然接地體。當(dāng)自然接地體的接地電阻符合要求時(shí)，可不敷設(shè)人工接地體(發(fā)電廠和變電所除外)。
在利用自然接地體的情況下，應(yīng)考慮到自然接地體拆裝或檢修時(shí)，接地體被斷開，斷口處出現(xiàn)的電位差及接地電阻發(fā)生變化的可能性。自然接地體至少應(yīng)有兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)相連(線路桿塔除外)。
2)接地線
交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用自然導(dǎo)體作接地線。在非爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，如自然接地線有足夠的截面，可不再另行敷設(shè)人工接地線。
非經(jīng)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(wǎng)以及電纜的金屬護(hù)層作接地線。
3)接地裝置安裝
為了減小自然因素對(duì)接地電阻的影響，接地體上端離地面深度不應(yīng)小于 0.6m(農(nóng)田地帶不應(yīng)小于 1m)，并應(yīng)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(dǎo)體應(yīng)引出地面 0.3m 以上。接地體離獨(dú)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(yīng)盡量避免敷設(shè)在腐蝕性較強(qiáng)的地帶。
為防止機(jī)械損傷和化學(xué)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(yīng)穿管或用角鋼保護(hù)。
接地線穿過墻壁、樓板、地坪時(shí)，應(yīng)敷設(shè)在明孔、管道或其他堅(jiān)固的保護(hù)管中。
接地線與建筑物伸縮縫、沉降縫交叉時(shí)，應(yīng)彎成弧狀或另加補(bǔ)償連接件。4)接地裝置連接接地裝置地下部分的連接應(yīng)采用焊接，并應(yīng)采用搭焊，不得有虛焊。
利用建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、起重機(jī)軌道、工業(yè)管道等自然導(dǎo)體作接地線時(shí)，其伸縮縫或接頭處應(yīng)另加跨接線，以保證連續(xù)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(dòng)的地方，應(yīng)采取防松措施。
歷年真題
1、【2021 年真題】接地保護(hù)是防止間接接觸觸電技術(shù)措施。關(guān)于接地保護(hù)系統(tǒng)說法錯(cuò)誤的是()。
A.IT 系統(tǒng)適用于各種不接地配電網(wǎng)
B.TT 系統(tǒng)適用于星形連接的低壓中性點(diǎn)直接接地配電網(wǎng)
C.TT 系統(tǒng)適用于三角形連接的低壓中性點(diǎn)直接接地配電網(wǎng)
D.TT 系統(tǒng)中裝設(shè)能自動(dòng)切斷漏電故障線路的漏電保護(hù)裝置
【參考答案】C
【解析】A 選項(xiàng)正確。保護(hù)接地系統(tǒng)適用于各種不接地配電網(wǎng);
B 選項(xiàng)正確。TT 系統(tǒng)為三相星形連接的低壓中性點(diǎn)直接接地的三相四線配電網(wǎng);
C 選項(xiàng)錯(cuò)誤。TT 系統(tǒng)為三相星形連接的低壓中性點(diǎn)直接接地的三相四線配電網(wǎng);
D 選項(xiàng)正確，在 TT 系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)能自動(dòng)切斷漏電故障的漏電保護(hù)裝置。
2、【2021 年真題】保護(hù)導(dǎo)體分為人工保護(hù)導(dǎo)體和自然保護(hù)導(dǎo)體。關(guān)于保護(hù)導(dǎo)體的說法，錯(cuò)誤的是()。
A.低壓系統(tǒng)中允許利用不流經(jīng)可燃液體或氣體的金屬管道作為自然保護(hù)導(dǎo)體
B.多芯電纜的芯線、與相線同一護(hù)套內(nèi)的絕緣線可作為人工保護(hù)導(dǎo)體
C.交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的金屬結(jié)構(gòu)作為自然保護(hù)導(dǎo)體
D.交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用起重機(jī)的軌道作為人工保護(hù)導(dǎo)體
【參考答案】D
【解析】A 選項(xiàng)正確。在低壓系統(tǒng)，允許利用不流經(jīng)可燃液體或氣體的金屬管道作保護(hù)導(dǎo)體。
B 選項(xiàng)正確。人工保護(hù)導(dǎo)體可以采用多芯電纜的芯線、與相線同一護(hù)套內(nèi)的絕緣線、固定敷設(shè)的絕緣線或裸導(dǎo)體等。
C 選項(xiàng)正確。交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用的起重機(jī)的軌道、配線的鋼管等自然導(dǎo)體作保護(hù)導(dǎo)體。
D 選項(xiàng)錯(cuò)誤。應(yīng)該是自然保護(hù)導(dǎo)體，而不是人工保護(hù)導(dǎo)體。
3、【2021 年真題】在中性點(diǎn)接地配電網(wǎng)中，對(duì)于有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性較大的場所或有獨(dú)立附設(shè)變電站的車間，應(yīng)選用的接地(接零)系統(tǒng)是()。
A.TT 系統(tǒng)
B.TN-S 系統(tǒng)
C.TN-C 系統(tǒng) D.TN-C-S 系統(tǒng)
【參考答案】B
【解析】A 選項(xiàng)錯(cuò)誤。TT 系統(tǒng)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(jìn)低壓電源的小型用戶。
B 選項(xiàng)正確。TN-S 系統(tǒng)可用于有爆炸危險(xiǎn)，或火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，或安全要求較高的場所，宜用于有獨(dú)立附設(shè)變電站的車間。
C 選項(xiàng)錯(cuò)誤。TN-C 系統(tǒng)可用于無爆炸危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性不大、用電設(shè)備較少、用電線路簡單且安全條件較好的場所。
D 選項(xiàng)錯(cuò)誤。TN-C-S 系統(tǒng)宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站，廠內(nèi)低壓配電的場所及非生產(chǎn)性樓房。
4、【2021 年真題】接地裝置是接地體和接地線的總稱。運(yùn)行中電氣設(shè)備的接地裝置應(yīng)當(dāng)始終保持良好狀態(tài)。關(guān)于接地裝置要求的說法，正確的是()。
A.埋設(shè)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(yīng)有兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)相連
C.管道保溫層的金屬外皮、金屬網(wǎng)以及電纜的金屬護(hù)層可用作接地線
D.接地體頂端應(yīng)埋入地表面下，深度不應(yīng)小于 0.4m
【參考答案】B
【解析】A 選項(xiàng)錯(cuò)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(dǎo)體。如，埋設(shè)在地下的金屬管道(有可燃或爆炸性介質(zhì)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(jié)構(gòu)、水工構(gòu)筑物及類似構(gòu)筑物的金屬管、樁等自然導(dǎo)體均可用作自然接地體。
B 選項(xiàng)正確。自然接地體至少應(yīng)有兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)相連。
C 選項(xiàng)錯(cuò)誤。不得利用蛇皮管、管道保溫層的金屬外皮或金屬網(wǎng)以及電纜的金屬護(hù)層作接地線。
D 選項(xiàng)錯(cuò)誤。為了減小自然因素對(duì)接地電阻的影響，接地體上端離地面深度不應(yīng)小于0.6m(農(nóng)田地帶不應(yīng)小于 1m)，并應(yīng)在冰凍層以下。
5、【2023 年真題】保護(hù)導(dǎo)體分為人工保護(hù)導(dǎo)體和自然保護(hù)導(dǎo)體。保護(hù)接地線、保護(hù)接零線和等電位聯(lián)結(jié)線是保護(hù)導(dǎo)體的重要組成部分。下列關(guān)于保護(hù)導(dǎo)體安全要求的說法中，正確的是()。
A.保護(hù)導(dǎo)體干線應(yīng)經(jīng)一條比干線面積大的連接線與接地體連接
B.交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用配線的鋼管等自然導(dǎo)體作保護(hù)導(dǎo)體
C.保護(hù)導(dǎo)體應(yīng)安裝單極開關(guān)或熔斷器，以便于檢查和維修
D.當(dāng)各設(shè)備都設(shè)置保護(hù)線時(shí)，為了保證良好接地應(yīng)串聯(lián)
【答案】B
【解析】選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，為提高可靠性，保護(hù)干線應(yīng)經(jīng)兩條連接線與接地體連接。
選項(xiàng) B 正確，交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用的起重機(jī)的軌道、配線的鋼管等自然導(dǎo)體作保護(hù)導(dǎo)體。
選項(xiàng) C 錯(cuò)誤，為了保持保護(hù)導(dǎo)體導(dǎo)電的連續(xù)性，所有保護(hù)導(dǎo)體，包括有保護(hù)作用的 PEN線上均不得安裝單極開關(guān)和熔斷器。
選項(xiàng) D 錯(cuò)誤，各設(shè)備的保護(hù)(支線)不得串聯(lián)連接，即不得利用設(shè)備的外露導(dǎo)電部分作為保護(hù)導(dǎo)體的一部分。故選 B。
經(jīng)過學(xué)習(xí)，希望每位考生都能將保護(hù)接地和保護(hù)接零的知識(shí)有效應(yīng)用于實(shí)踐，確保電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。祝考試成功，職業(yè)生涯充滿成就！
