2.2 漏电保护与接地
2.2.1 漏电保护
自从发明并使用电以后，电不仅为人类的日常生活、学习教育、工业生产等方面带来了很多的方便，同时也给人类带来了一定的潜在危害，其中漏电就是危害人类的主要事故原因，漏电可能会烧坏电器，引起火灾，或者使人触电，造成人身危害。
（1）漏电保护的应用场合
为了避免漏电事故的发生，避免许多不必要的损失，就诞生了漏电保护的装置，用来保护电器设备或人身安全，比较常见的就是漏电保护器（漏电开关），如图2-14所示。漏电保护器主要用于电路或电器绝缘设备发生对地断路器，或人身触电时，自动切断电源，从而保护人身或设备不受损害。
图2-14 漏电保护器
图解
漏电保护器一般安装在配电箱的供电支路上，或是总电源进线上，如图2-15所示。
图2-15 漏电保护器的安装位置
低压配电系统中设漏电保护器是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装漏电保护器后并不等于绝对安全，运行中仍应以预防为主，并应同时采取其他防止触电和电气设备损坏事故的技术措施。
扩展
根据国家的规定，在有些用电的设备或场所上，必须要安装漏电保护装置，用来保护设备或人身的安全，具体的安装应用场所如下所列，在实际的工作中应尽可能严格遵守相关的规定。
●手持式电动工具、移动式生活用家电设备、其他移动式机电设备，以及触电危险性较大的用电设备。
●建筑施工场所、临时线路的用电设备。
●机关、学校、企业、住宅建筑物内的插座回路，宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路。
●安装在水中的供电线路和设备以及潮湿、高温、金属占有系数较大及其他导电良好的场所，如机械加工、冶金、纺织、电子、食品加工等行业的作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等场所。
●固定线路的用电设备和正常生产作业场所，需用漏电保护器的动力配电箱。临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座）或带漏电保护器的插座箱。
●对于不允许断电的电气设备，如公共场所的通道照明、应急照明、消防设备的电源、用于防盗报警的电源等，应选用报警式漏电保护器接通声、光报警信号，便于通知管理人员及时处理故障。
（2）漏电保护的原理
漏电保护器是一种低压安全保护电器，是对低压电网中的直接和间接触电的一种有效保护，断路器和熔断器主要是切断电源供电线路，保护动作电流是按线路上的正常工作最大负荷电流来确定的，电流较大，而漏电保护器是依靠剩余电流进行动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，在发生漏电和触电时，电路产生剩余电流，这个电流对断路器和熔断器来说，根本不足以使其动作，而漏电保护器则会可靠的动作。一旦有事故发生，马上切断电源，保护电路和人身安全。
图解
如图2-16所示为漏电保护器的工作原理，电路中的电源供电线穿过零序电流互感器的环形铁芯，零序电流互感器的输出端与漏电脱扣器相连接，在被保护电路工作正常，没有发生漏电或触电的情况下，通过零序电流互感器的电流向量和等于零，这样零序电流互感器的输出端无输出，漏电保护器不动作，系统保持正常供电。当负载或用电设备发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，使供电电流大于返回电流，通过零序电流互感器两路电流的向量和不再等于零，在铁芯中出现了交变磁通。在交变磁通的作用下，零序电流互感器的输出端就有感应电流产生，当达到额定值时，脱扣器自动跳闸，切断故障电路，从而实现保护。
图2-16 漏电保护器的漏电保护原理
提示解
在安装和连接漏电保护器时，接地线（PE）不能通过零序电流互感器，因为接地线（PE）通过零序电流互感器时，漏电电流经保护线又送回穿过零序电流互感器，导致电流抵消，从而互感器上检测不出漏电电流值，在出现故障时，造成漏电保护器不动作，起不到保护作用。
（3）漏电保护器的种类
根据漏电保护器的动作原理，可将其分为电压型和电流型两大类。电流型的漏电保护器比电压型的漏电保护器的性能优越，目前大多数漏电保护器都是电流型的，如图2-17所示。
图2-17 电流型的漏电保护器
扩展
目前，市场上的漏电保护器类型较多，其功能也比较繁多，常用的几种漏电保护器如下所列：
●只具有漏电保护断电功能，使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合；
●同时具有过载保护功能；
●同时具有短路保护功能；
●同时具有过载、短路保护功能；
●同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。
2.2.2 接地
接地是一种为了能够使电工设备正常工作，以及人身的安全，而采取的一种用电安全措施，一般接地是通过金属导线与接地装置的连接而实现的。
接地主要目的是为家庭或楼宇供电线路、电气设备等提供接地保护，接地可将电气设备上产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故，如图2-18所示。
图2-18 接地的基本功能
扩展
根据国家的规定，在很多用电的设备或建筑物上，必须要安装接地装置，用来保护人身及电气设备的安全，在实际的工作中应尽可能严格遵守相关的规定。
●电动机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳需进行接地。
●屋内配电装置的金属上，以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门需进行接地。
●配电柜、控制箱、保护箱及操作台等的金属框架和底座需进行接地。
●装有避雷线的电力线路杆塔，必须进行接地。
●装在配电线路杆上的电力设备必须进行接地。
●在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔需要设置接地。
●电热设备的金属外壳需进行接地。
●在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流额定电压为380V及以下或直流额定电压为440V及以下的电气设备的外壳，有可能同时触及电气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应接地。
●在干燥场所，交流额定电压为127V及以下或直流额定电压为110V及以下的电气设备的外壳。
●安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子的金属底座等。
通常，接地主要分为保护接地和防雷接地两种。
（1）保护接地
保护接地是为家庭或楼宇的供电线路和家用电器设备提供接地保护，可将供电电路或家用电器设备产生的漏电流传送到地，从而起到保护的作用。
图解
如图2-19所示为保护接地的工作原理。
图2-19 保护接地的工作原理
家庭室内多个插座上的接地线必须由接地干线和接地直线组成，接地干线采用多股绝缘绞线；接地支线允许采用单芯绝缘硬线。当安装6个或少于6个的插座，并且电源相线总电流不超过30A时，接地干线的一端需要与接地体连接；安装6个以上的插座时，接地干线的两端分别需要与接地体连接，如图2-20所示。插座的接地干线与接地支线之间，应按T形连接法进行连接，连接处要用锡焊进行加固。
图2-20 插座接地线的安装要求
当房屋和楼宇需要进行接地保护时，一般会将整个房屋内的电源地线连接在一起后，用一根导电性能良好接地棒将其插入地下一定的深度中，如图2-21所示。该深度应当根据房屋内整体的电流量而决定，并将接地线与接地棒连接在一起。
图2-21 房屋接地保护
提示解
1000V以下接地点，接地系统中的电气设备接地电阻不得超过4Ω。小区中的电气设备系统很小，变电室的容量不超过100kV/A，保护接地电阻不要超过10Ω。1000V以上的小区接地系统中，其保护接地不得超过0.5Ω。
扩展
保护接地是家庭中必备的接地措施，最常用的家庭接地设备就是接地线和接地棒，如图2-22所示。接地线就是一根金属的导线，主要用来传送漏电流、静电荷。接地棒又名接地极或接地网，主要用来将接地线送来的漏电流、静电荷或雷电电流引入地下。
图2-22 接地线和接地棒
（2）防雷接地
雷电接收装置可以直接使用导线或接避雷针、避雷带、避雷网和避雷器等金属导电设备，它位于防雷接地装置的顶部，是直接接收雷击的部件，作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。接地线用金属导体制成，用于连接雷电接收装置和接地装置，作用是把雷电接收装置截获的雷电流引至接地装置，是雷电流流入大地的通道。接地装置是接地线和接地体的总和，被埋在地下一定的深度中，作用是使雷电流顺利流散到大地中去。
图解
图2-23为防雷接地的工作原理。
图2-23 防雷接地的工作原理
扩展
防雷接地设备一般应用在高层建筑物的顶部，主要是用来防止雷击的接地措施，常用的防雷接地设备有避雷针、避雷带、避雷网或避雷器。防雷接地设备一般由雷电接收装置、接地线和接地装置组成，这几个设备相互配合，可以将雷电电流引入地下，起到保护的作用。图2-24为典型的雷电接收装置，雷电接收装置位于防雷接地装置的顶部，是直接接收雷击的部件，作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身。再使用接地线或接地棒，将雷电引入地下。
图2-24 典型的雷电接收装置