保护接地和保护接零的区别及适用范围
出处:网络整理 发布于:2025-09-02 17:07:04
保护接地 (TT系统):设备外壳单独接自己的“地”。故障时,电流主要通过大地流回变压器。相当于给自己穿了一双绝缘胶鞋站在水里,主要靠鞋绝缘。
保护接零 (TN系统):设备外壳连接到供电线路的零线上。故障时,电流通过金属导线迅速形成短路。相当于把自己和救援船用金属杆连在一起,一有问题船立马知道。
一、保护接地 (TT系统)
1. 工作原理
在TT系统中,电气设备的金属外壳或金属结构通过独立的接地装置直接与大地可靠连接。
当设备绝缘损坏,火线(相线)碰到金属外壳时,故障电流会通过设备的接地线流入大地,再流回变压器的中性点接地处。
由于大地电阻较大,这个故障电流通常不会很大,可能不足以立即跳闸。
它的安全关键在于:大幅降低故障设备外壳的对地电压。
例如,如果接地电阻为4Ω,故障电流为55A,那么外壳对地电压 = 55A × 4Ω = 220V。这个电压仍然很危险。因此,TT系统必须配合漏电保护器(RCD) 使用。漏电保护器能检测到微小的电流偏差(通常30mA),迅速切断电源,确保安全。
2. 特点
优点:
各用电设备的接地装置相互独立,无电气联系,一个设备的地线故障不会影响其他设备。
在故障未切除前,其他未故障设备的保护接地上不会出现故障电压的传递,相对安全。
缺点:
故障电流小,传统过电流保护器(空气开关、熔断器)可能无法迅速动作,必须依赖漏电保护器。
需要单独为每个设备或建筑制作合格的接地装置,成本较高。
3. 适用范围
农村、郊区等分散性负荷,土壤电阻率较低的地区。
由公共电网(如电线杆上的变压器)直接供电的农村用户、小型加工厂、田间作业机械等。
三相负荷不平衡度较大的场所。
所有采用TT系统的场所,其电源进线处必须安装漏电总保护装置。
二、保护接零 (TN系统)
1. 工作原理
在TN系统中,电气设备的金属外壳与供电系统的保护零线(PEN线或PE线) 直接连接。
当设备发生漏电,火线(相线)碰到金属外壳时,相当于火线通过外壳直接与零线短接,会形成巨大的单相短路电流。
这个巨大的电流会迅速使线路上的过电流保护装置(如熔断器或空气开关)动作,瞬间切断故障设备的电源。
它的安全关键在于:将漏电故障变为短路故障,利用大电流促使保护装置快速断电。
TN系统根据零线与地线的组合方式,又分为三种形式:
TN-C系统:零线(N)和保护地线(PE)合为一根线(PEN线)。俗称“三相四线制”。成本低,但PEN线断线时设备外壳可能带危险电压,安全性较差,现已较少用于新建筑。
TN-S系统:零线(N)和保护地线(PE)完全分开。俗称“三相五线制”。PE线在正常运行时无电流,安全性,是现代民用和工业建筑的标准配置。
TN-C-S系统:系统前端一部分采用TN-C(PEN线),进入建筑物后,PEN线再次分为独立的N线和PE线。兼顾成本和安全性,常见于小区供电。
2. 特点
优点:
故障电流大,保护装置(断路器、熔断器)动作迅速,切断电源快。
无需为每个设备制作单独的接地极,节省成本。
缺点:
对线路质量和保护装置灵敏度要求高。
如果零线断路,所有接零的设备外壳都可能带上危险电压(尤其在TN-C系统中风险)。
3. 适用范围
TN-S系统:广泛应用于新建的民用住宅、办公楼、医院、商场等对安全要求高的场所。是当前低压配电网的主流系统。
TN-C-S系统:常见于厂区、小区的供电,是从区域变电站引出后的常见方式。
TN-C系统:主要用于旧式建筑和三相动力负荷,不推荐用于有大量单相设备的场所。
三、区别对比表
特性保护接地 (TT系统)保护接零 (TN系统,以TN-S为例)
本质区别设备外壳独立接大地设备外壳接供电系统的零线
保护原理降低外壳对地电压,依赖漏电保护器(RCD)断电形成短路电流,依赖过电流保护器(断路器)断电
故障电流小(流经大地,电阻大)非常大(金属性短路)
切断速度快(由高灵敏度的漏保动作)非常快(由断路器动作)
线路结构需要独立的接地装置需要从电源引出一根专用的保护零线(PE)
安全性高(配合漏保后)高(尤其是TN-S系统)
成本接地装置成本高线路成本略高,但无需单独做地
适用范围分散供电、农村、郊区集中供电、城市建筑、工业企业
四、极其重要的注意事项
禁止混用:在同一供电系统中,严禁一部分设备采用保护接地,另一部分设备采用保护接零。
原因:如果接地设备发生漏电,故障电流会通过大地流回变压器中性点,导致中性点电位升高。这将使所有接零设备的外壳对地电压都上升到危险水平,极大地扩大了触电危险范围。
重复接地:在TN系统的干线或分支线的终端,对PE线或PEN线进行再次接地,这可以进一步提高安全性,减轻断零带来的危险。
现代应用:在实际的现代建筑(TN-S系统)中,我们使用的是 “保护接零” 的原理,但接线时接入的是那根专用的黄绿双色PE地线,而不是工作零线(N线)。这根PE线在变压器端也是接地的,所以它本质上是将“接零”和“接地”完美结合了起来,既保证了故障电流足够大,又保证了电位的基准一致性。
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