接地电网的安全性分析

三、接地电网的安全性分析

图5-13所示为三相四线制接地电网。这种电网可以提供两种工作电压——线电压和相电压，不仅能给三相动力负载供电，还能给照明负载供电，因此获得了广泛的应用。R₀为变压器中性点工作接地电阻。正是由于变压器中性点通过工作接地电阻与大地连接而减轻了电网一相接地和高压窜入低压的危险。工作接地电阻R₀≤4Ω。

1．电网正常运行触电危险性分析

在接地电网中，如有人单相触电，如图5-14所示，通过人体的电流I_r决定于人体电阻R_r、地面电阻R_d和工作接地电阻R₀，即I_r＝U/（R_r＋R_d＋R₀）。如果人站立在潮湿的或者导电性的地面上，即R_d＝0，且R₀远小于R_r，则I_r＝U/R_r，这时，人体实际处于全部相电压之下，是非常危险的。

然而，当有高压窜入低压，或有感应过电压、谐振过电压发生时，电网的工作接地能稳定系统的电位，限制系统对地电压不超过某一范围，减轻过电压的危险。如图5-15所示，当高压窜入低压时，低压零线对地电压如式（5-9）所示：

U₀＝I_gdR₀　　　　　（5-9）

式中，I_gd——高压系统单相接地电流。

图5-14　接地电网中单相触电

图5-15　中性点接地时高压窜入低压

在这种情况下，当U₀＝120V，要求工作接地电阻如式（5-10）所示：

对于不接地的高压电网，单相接地电流通常不超过30A，R₀≤4Ω是能满足要求的。

同时，由于有工作接地电阻的存在，接地电网容易受到外系统的干扰和影响。当不同电网的工作接地电阻相会或接地体相距很近时，某一电网中性点电位的漂移将会对周围接地体产生影响，而引起与这些接地体相连的其他电网中性点电位的漂移。另外，地下的杂散电流也会对接地电网产生干扰或影响。

2．电网故障运行触电危险性分析

图5-16　接地电网一相接地

如图5-16所示，当接地电网一相接地时，另两相对地电压不会升高至线电压。这时，接地电流I_d取决于相线接地处电阻R_dx和电网工作接地电阻R₀，如式（5-11）所示：

接地点（即接地相）和中性点的对地电压分别如式（5-12）所示：

减小R₀，可以限制U₀在某一安全范围之内。这时，未接地的另两相对地电压如式（5-13）所示：

这个电压介于相电压和线电压之间。所以，与不接地电网相比，接地电网在发生一相接地故障时，工作接地电阻能够抑制对地电压的升高。通常规定R₀≤4Ω，则当R_dx≥15Ω时，可保证U_s＜250V，U₀＜50V。在高土壤电阻率地区，降低中性点工作接地电阻比较困难，但相线故障接地处的电阻往往也较大，因此，允许将其提高到R₀不超过10Ω。

380V/220V三相四线制接地电网发生一相接地故障时，接地相和零线的对地电压均小于相电压，未接地相的对地电压可控制在250V以下。因此，接地电网在一相接地时触电的危险性较不接地电网小。