保护接地的作用原理

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三相三线中性点不接地系统中的电气设备若没有采取保护接地，当电气设备一相绝缘损坏漏电使金属外壳带电时，操作人员误触及漏电设备，故障电流将通过人体和线路对地绝缘阻抗构成回路，如图 （a） 所示。绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合，其接地电流的大小与线路绝缘的好坏、分布电容的大小及电网对地电压的高低成正比。线路的绝缘越坏，对地分布电容越大、电压越高、触电的危险性越大。若漏电设备已采取保护接地措施时，故障电流将会通过接地体流散，流过人体的电流仅是全部接地电流中的一部分，如图 （b） 所示。


图 保护接地原理
在两条通路中，电流的分配关系可表示为
Ir/I′e=Re/Rr
Ie=I′e+Ir
式中 Ir———流经人体的电流；
I′e———流经接地体的电流；
Re———接地电阻；
Rr———人体电阻；
Ie———接地电流。
从式中可以看出，接地电阻 Re 越小，流过人体的电流 I也越小。因此，只要控制接地电阻值在一定范围内，就能减轻人身触电的危险。所以，保证最小的接地电阻是很重要的，在电气设备施工和运行时期内，均应保证接地电阻不大于设计或规程所规定的接地电阻值，否则是不能充分起到保护作用的。
（2）三相四线制中性点直接接地系统中的电气设备如不采取保护接地或接零的措施，一旦电气设备漏电，人体误触及漏电设备外壳时，加在人体的接触电压为相电压 （220V），接地短路电流通过人体电阻 Rr与变压器工作接地电阻 RN组成串联电路，通过人体的接地电流通为
Ir=URr+RN
式中 Ir———流经人体的电流；
U———漏电设备外壳对地电压 （220V）；
Rr———人体电阻；
RN———变压器中性点接地电阻。变压器中性点的工作接地电阻，一般规定在 4Ω 以下，如人体电阻取 800Ω，则通过人体的电流为
Ir=U/（Rr+RN）=220（800 +4）A =0.274A =274mA
这样大的电流通过人体足以使人致命，是非常危险的。
若漏电设备已采用保护接地时，则人体电阻和保护接地电阻并联。由于人体电阻比保护接地电阻大得多，接地短路电流绝大部分从接地电阻上通过，减轻了对人体触电伤害程度，如图所示。现假设工作接地电阻 RN和保护接地电阻 R都为4Ω，电气设备一相绝缘破坏，接地短路电流为
Ie=U/（RN+RrRe（Rr+Re））=220/（4 +3.98）A =27.57A
通过人体的电流为
Ir=（220 -27.57 ×4）800A =0.137A =137mA


图  中性点直接接地系统采用保护接地时人体触及漏电设备外壳示意
从上述分析可知，中性点直接接地的电网采用保护接地虽比没有保护接地时触电的危险性有所减小，但通过人体的接地短路电流仍有可能使人致命，因此，在三相四线制中性点直接接地的低压配电系统中，电气设备如采用保护接地，根据国际IEC 标准应装设漏电保护器。