工厂电气设备的接零和接地保护的探讨

陈勇

【摘 要】在工厂中所采用的供配电系统主要有三相三线制及三相四线制两种，针对不同的电压等级会采用不同的供配电形式，同样对于不同的供配电系统也会有不同的保护措施，本文将做一个较为全面的介绍。

【关键词】三相三线制；三相四线制；接零；接地

随着电力系统的不断扩大及越来越多电气设备的采用，为了保证工厂电气设备安全可靠的运行，做好相应的保护措施就显得至关重要。对于不同电压等级的电气设备，首先电力系统运行的方式就不一样，对于工厂电力系统而言，一般高电压输配电网络采用中性点不直接接地，即三相三线制的方式运行。对于低压电气设备而言，一般会采用中性点直接接地的方式，也就是三相四线制。至于为什么会有这样的差别以及对于相应的保护措施将在后面进行阐述。此外，工厂的电气设备在每相的负荷均相差无几，处于平衡状态，这对于后面保护方式的确定也是一个重要的条件。

1.高压电气设备的保护

目前电力系统所发生的故障中有百分之八十以上都属于单相接地短路故障，因此做好短路故障的保护工作至关重要。在工厂用电系统中，只要是6kv以上的输配电网络均属于高压系统，一般均采用中性点非直接接地的三相三线制的接线方式。之所以会采用这种接线方式，是因为在这样的系统中一旦发生某相的接地短路情况，由于中性点并没有直接接地，短路电流只能通过相间电容来形成回路，此时的短路电流较少，系统可以继续运行一段时间，以方便检修人员对故障及时进行排除。但在故障排除的期间内，故障相中电气设备的金属外壳也是带电的，如果不针对电气设备外壳设置相应的保护措施，人一旦不小心碰上，是很容易引发触电事故的。对于高压电气设备的保护，一般采用将其金属外壳直接接地的方式，以将金属外壳中的短路电流导入大地，避免触电事故的发生。既然要采用金属外壳直接接地的保护方式，就必须确定合适的接地体，这个接地体不能是已有的防雷接地或者其他金属构件，他必须是专门针对电气设备外壳接地保护独立设计的，对于接地电阻也不是随随便便给定的，它是经过详细的计算而确定的，一般不能超过4欧，接地电阻越小越有利于电气设备金属外壳的接地保护，而且如果工厂有条件，接地体的设计数量也是越多越好。

2.低压电气设备的保护

对于低压电气设备的保护同样是针对短路故障而进行的，在工厂用电系统中，220v至380v的输配电网络均属于低压系统，一般均采用中性点直接接地的三相四线制的接线方式。之所以会采用这样的接线方式是因为在发生短路的时候，希望能够迅速断开继电保护，而不是像高压系统那样为了保持系统稳定会让系统带电运行那样，低压系统更侧重保护电气设备及人身的安全，所以采用中性点直接接地的三相四线制的接线方式。采用这样的方式除了经济性较好之外，更重要的是发生单相接地故障时，短路电流会比较大，继电保护会比较容易断开，达到保护的目的。采用中性点直接接地的三相四线制的接线方式还需要具备一个条件，就是输配电系统每相的负荷都必须接近相等，也就是对于负荷的要求必须是平衡负荷，这在工厂低压输配电系统建设的时候就已经满足要求了。对于中性点直接接地的三相四线制的接线方式而言，如果也像中性点非直接接地的三相三线制的接线方式那样将电气设备的金属外壳直接接地的话，这样就会导致短路电流较小，因为金属外壳接地点的电阻很难减小到4欧以下，而中性点的电阻一般也在4欧左右，这样算得的单相接地电流将会很小，很难让保护装置迅速动作。而在此时，金属外壳上将会产生一个相对而言比较高的电压，并且在继电保护装置完全断开以前会持续一段时间，存在触电的隐患。所以为了满足继电保护装置迅速动作的需要，我们一般直接将电气设备的金属外壳接到零序线路，这样重复接地之后，相当于对中性点阻抗进行了短接，发生单相接地短路以后，整个短路电阻都会大大减少，所产生的短路电流也会非常大，能够使继电保护装置迅速动作，这样就可以避免在电气设备金属外壳表面产生一个持续高压，对人造成危害。

当工厂的输配电线路较长时，这时整个线路的电阻就会增加，经过准确计算，如果发现当线路某处发生短路时所产生的短路电流达不到继电保护装置的要求时，应该想办法减少输电线路的电阻，常用的办法就是可以换用较粗一些型号的导线。如果实在有必要，还可以将所有低压电气设备的所有金属构件都连同金属外壳一起与中性点进行重复接地，甚至在工厂的进线处也可以进行重复接地。总之就是想尽办法通过重复接地的方式来降低短路时的电阻，增大单相接地故障短路时的电流，避免电气设备及人身安全。但是，需要注意的就是，所有的重复接地点都必须是独立隔开的，这样才能避免混乱，保障系统能够安全可靠的运行。

最后对于中性点非直接接地的三相三线制的接线方式及中性点直接接地的三相四线制的接线方式一定要注意区分，对于这两种电力系统运行方式所采用的保护方式也不能混淆，同时它们的保护方式也一定要注意是分别在各自系统内完成。处于两个系统内的电气设备也不能混连在一起。这样才能保证各个系统都能安全可靠的运行。

3.防雷保护及弱电保护

雷电属于一种自然现象，伴随雷电产生的电压高达数百万伏，所造成的毁灭性难以估计。工厂中的电气设备种类繁多，容易遭受雷电袭击，对于雷电我们无法避免，只能做好防雷措施。对于预防雷击的保护措施与其它保护不同，一般是以整个工厂为单位，装设好避雷针。避雷针的接地体一般是独立设计的，至于接地电阻，一般不能超过十欧姆，如果条件有限无法独立进行设计，也可以与其他的一些接地体共用，此时的接地电阻一般较小，能够满足要求。当然对于一些重要昂贵的电气设备也需要采取专门的避雷措施。

工厂中除了直接担任输配电任务的线路之外，还有一部分线路是用来显示设备工作状态等工作的，所需要的电压很小，统称为弱电系统。对于弱电系统，统一采用直接接地的方式来进行单相接地保护，接地点可以不用独立设计，可以直接与高压或者低压的接地体接在一起，也可以与防雷保护的接地体共用同一个接地体，但需要注意的是，除了接地体可以共用之外，接地体下面的引入大地的引线一定要区分开，且相互之间还得保持一定的间隔。

【参考文献】

[1]纪文革.浅析智能建筑的电气接地和保护[J].科技资讯，2011，5.

[2]霍大勇，赵志永.工厂电气设备的接零和接地保护[J].科技资讯，2011，7.