為了電網中的安全,通常會在電路中使用保護接零與保護接地。保護接地是指將電氣裝置正常情況下不帶電的金屬部分與接地裝置連接起來,以防止該部分在故障情況下突然帶電而造成對人體的傷害。工作接地就是將變壓器的中性點接地。其主要作用是系統電位的穩定性,即減輕低壓系統由于一相接地,高低壓短接等原因所產生過電壓的危險性,并能防止絕緣擊穿。
工作接地
工作接地是在變壓器上做的工作,有一個更加形象的名稱——“中性點接地”。
電能傳輸到用電端,會有一個變壓器(比如小區、工廠內),這個變壓器里,只有三根相線(相線在單相電路中,又被叫做“火線”)。三根相線兩兩之間的夾角為120°,這樣一來,它們就有了一個交點,這個交點,就叫做“中性點”。從這個中性點接出一條線,這根線就叫做“中性線”(單相電路中,又被叫做“零線”)。
相線之間的電壓為380V,利用三角函數可以輕易算出,相線與中性線之間的電壓為220V(同時,相線與大地之間的電壓也為220V)。三根相線+一根中性線,它們之間的關系如下圖所示:
我們常見的220V電壓, 就是在變壓器中只取了一根相線接入用戶家里。
此時的中性線不直接投入使用,而是進行接地工作,即中性點與大地相連后,再引出一條中性線,這項工作,就叫做“工作接地”。工作接地的作用一共有兩個:1.降低單根相線接地的危險性;2.穩定電位。
變壓器中性點接地作用之降低相線接地危險性
注意,一定是一相接地,因為如果是兩根或三根相線接地,那直接就會產生短路電流,出發漏電保護器的保護動作。
如果一根相線與大地相連了,會發生什么呢?——如果你家里安裝了漏電保護器,那此時就會跳閘。可樓道里、小區里,可都沒有安裝漏電保護器,那么此時,相線有電,大地上也會與相線帶有相同的電(此時相線=大地)。
此時如果人體觸碰到零線,就會形成大地——人體——零線的回路,產生電流,使人體觸電。
而如果中性點進行了接地呢?那么此時大地=零線,零線與大地的電位相同。此時相線再與大地連接,相當于火線與零線直接短路,促使斷路器進行保護跳閘。哪怕是斷路器不跳閘,人體在觸摸到零線或大地時,由于人體的電阻要比短路中的電阻大得多,因此電流還是不會流過人體,不會使人體觸電。
變壓器中性點接地作用之穩定電位
當變壓器的絕緣發生損壞時,就有可能使高壓電竄入低壓端,就會引起低壓端的電壓升高。
但是,如果中性點進行了接地,則低壓側對地電壓將受到工作接地電阻阻的限制,不會太高。這時,高壓接地電流Ic通過低壓工作接地和高壓線路對地分布電容構成回路。