三、接地電網(wǎng)的安全性分析

圖5-13所示為三相四線制接地電網(wǎng)。這種電網(wǎng)可以提供兩種工作電壓——線電壓和相電壓，不僅能給三相動(dòng)力負(fù)載供電，還能給照明負(fù)載供電，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。R₀為變壓器中性點(diǎn)工作接地電阻。正是由于變壓器中性點(diǎn)通過工作接地電阻與大地連接而減輕了電網(wǎng)一相接地和高壓竄入低壓的危險(xiǎn)。工作接地電阻R₀≤4Ω。

1．電網(wǎng)正常運(yùn)行觸電危險(xiǎn)性分析

在接地電網(wǎng)中，如有人單相觸電，如圖5-14所示，通過人體的電流I_r決定于人體電阻R_r、地面電阻R_d和工作接地電阻R₀，即I_r＝U/（R_r＋R_d＋R₀）。如果人站立在潮濕的或者導(dǎo)電性的地面上，即R_d＝0，且R₀遠(yuǎn)小于R_r，則I_r＝U/R_r，這時(shí)，人體實(shí)際處于全部相電壓之下，是非常危險(xiǎn)的。

然而，當(dāng)有高壓竄入低壓，或有感應(yīng)過電壓、諧振過電壓發(fā)生時(shí)，電網(wǎng)的工作接地能穩(wěn)定系統(tǒng)的電位，限制系統(tǒng)對(duì)地電壓不超過某一范圍，減輕過電壓的危險(xiǎn)。如圖5-15所示，當(dāng)高壓竄入低壓時(shí)，低壓零線對(duì)地電壓如式（5-9）所示：

U₀＝I_gdR₀　　　　　（5-9）

式中，I_gd——高壓系統(tǒng)單相接地電流。

圖5-14　接地電網(wǎng)中單相觸電

圖5-15　中性點(diǎn)接地時(shí)高壓竄入低壓

在這種情況下，當(dāng)U₀＝120V，要求工作接地電阻如式（5-10）所示：

對(duì)于不接地的高壓電網(wǎng)，單相接地電流通常不超過30A，R₀≤4Ω是能滿足要求的。

同時(shí)，由于有工作接地電阻的存在，接地電網(wǎng)容易受到外系統(tǒng)的干擾和影響。當(dāng)不同電網(wǎng)的工作接地電阻相會(huì)或接地體相距很近時(shí)，某一電網(wǎng)中性點(diǎn)電位的漂移將會(huì)對(duì)周圍接地體產(chǎn)生影響，而引起與這些接地體相連的其他電網(wǎng)中性點(diǎn)電位的漂移。另外，地下的雜散電流也會(huì)對(duì)接地電網(wǎng)產(chǎn)生干擾或影響。

2．電網(wǎng)故障運(yùn)行觸電危險(xiǎn)性分析

圖5-16　接地電網(wǎng)一相接地

如圖5-16所示，當(dāng)接地電網(wǎng)一相接地時(shí)，另兩相對(duì)地電壓不會(huì)升高至線電壓。這時(shí)，接地電流I_d取決于相線接地處電阻R_dx和電網(wǎng)工作接地電阻R₀，如式（5-11）所示：

接地點(diǎn)（即接地相）和中性點(diǎn)的對(duì)地電壓分別如式（5-12）所示：

減小R₀，可以限制U₀在某一安全范圍之內(nèi)。這時(shí)，未接地的另兩相對(duì)地電壓如式（5-13）所示：

這個(gè)電壓介于相電壓和線電壓之間。所以，與不接地電網(wǎng)相比，接地電網(wǎng)在發(fā)生一相接地故障時(shí)，工作接地電阻能夠抑制對(duì)地電壓的升高。通常規(guī)定R₀≤4Ω，則當(dāng)R_dx≥15Ω時(shí)，可保證U_s＜250V，U₀＜50V。在高土壤電阻率地區(qū)，降低中性點(diǎn)工作接地電阻比較困難，但相線故障接地處的電阻往往也較大，因此，允許將其提高到R₀不超過10Ω。

380V/220V三相四線制接地電網(wǎng)發(fā)生一相接地故障時(shí)，接地相和零線的對(duì)地電壓均小于相電壓，未接地相的對(duì)地電壓可控制在250V以下。因此，接地電網(wǎng)在一相接地時(shí)觸電的危險(xiǎn)性較不接地電網(wǎng)小。