DQZHAN技術(shù)訊:淺敘低壓配電裝置的接地及其解決方案
摘要:低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地有不同的方式,只有正確做到概念清楚、具體分析,針對(duì)不同用電設(shè)備采用不同的接地方式及接地故障保護(hù)措施,來達(dá)到供電的**性能,才能有效地防止觸電和火災(zāi)發(fā)生,提高**用電水平。
引言
眾所周知低壓配電系統(tǒng)接地是一項(xiàng)復(fù)雜、有關(guān)人身和設(shè)備**的工程,接地型式與接地故障保護(hù)息息相關(guān),隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及信息技術(shù)的不斷進(jìn)步,電力系統(tǒng)不斷趨向自動(dòng)化。為了保護(hù)低壓電氣設(shè)備**一般只采用一個(gè)保護(hù)接地系統(tǒng),保護(hù)接地系統(tǒng)對(duì)建筑物低壓電氣設(shè)備的**及其重要。低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地有不同的方式,只有正確做到概念清楚、具體分析,針對(duì)不同用電設(shè)備采用不同的接地方式及接地故障保護(hù)措施,來達(dá)到供電的**性能,才能有效地防止觸電和火災(zāi)發(fā)生,提高**用電水平。保護(hù)接地系統(tǒng)通過長(zhǎng)期的實(shí)踐總結(jié)出來的重要保護(hù)措施,使低壓電氣裝置能夠**運(yùn)行,能夠保證建筑物低壓電氣設(shè)備的**。
接地是防止電氣設(shè)備漏電事故的重要**措施
“地”一般是指大地。但在電氣上,卻具有更深一層的含義。接地就是在一個(gè)系統(tǒng)的元件和另一個(gè)系統(tǒng)之間(或者與某一個(gè)參考點(diǎn)之間)建立一個(gè)電的傳導(dǎo)路徑。電氣及電子系統(tǒng)中的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”,另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”。
接地是指把電氣設(shè)備的某一部分通過接地裝置同大地連接起來;接零是指把電氣設(shè)備正常時(shí)不帶電的導(dǎo)電部分(如金屬機(jī)殼) 同電網(wǎng)的零線連接起來。由于大地內(nèi)含有自然界中的水份等導(dǎo)電物質(zhì),因此它也是能導(dǎo)電的。當(dāng)一根帶電的導(dǎo)體與大地接觸時(shí),便會(huì)形成以接地點(diǎn)為球心的半球形“地點(diǎn)場(chǎng)”。此時(shí),接地電流便經(jīng)導(dǎo)體由接地點(diǎn)流入大地內(nèi),并向四周呈半球形流散。接地與接零是防止電氣設(shè)備一旦漏電而可能發(fā)生觸電事故的重要**措施。
通常將地作為系統(tǒng)的零電位點(diǎn)。理想的地必須是一個(gè)零電位、零阻抗的理想導(dǎo)體,其上各點(diǎn)間不應(yīng)存在電位差,它可在系統(tǒng)中作為所有電平的參考點(diǎn)。接地的目的有兩個(gè):一是為了**,稱為保護(hù)接地,二是為信號(hào)電壓或系統(tǒng)電壓提供一個(gè)穩(wěn)定的零電位的參考點(diǎn),稱為信號(hào)地或系統(tǒng)地。保護(hù)接地是指將電氣設(shè)備平時(shí)不帶電的金屬外殼用專門的接地裝置實(shí)行良好的金屬性連接。其作用是當(dāng)設(shè)備金屬外殼意外帶電時(shí),將對(duì)其地電壓限制在規(guī)定的**范圍內(nèi),消除或減小觸電的危險(xiǎn)。保護(hù)接地*常用于低壓不接地配電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。
保護(hù)接地的作用是當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電時(shí),如果人體觸及此外殼時(shí),由于人體的電阻遠(yuǎn)大于接地體電阻,則大部分電流經(jīng)接地體流入大地,而流經(jīng)人體的電流很小。這時(shí)只要適當(dāng)控制接地電阻,就可減少觸電事故發(fā)生。但是在TT供電系統(tǒng)中,這種保護(hù)方式的設(shè)備外殼電壓對(duì)人體來說還是相當(dāng)危險(xiǎn)的。因此這種保護(hù)方式只適用于TT供電系統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng),按規(guī)定保護(hù)接地的電阻不大于4Ω。保護(hù)接地是廣泛應(yīng)用的**技術(shù)措施,主要適用于三相三線制中性點(diǎn)不直接接地的電力系統(tǒng)中。在對(duì)地絕緣的電網(wǎng)中,除非另有規(guī)定,否則凡由于絕緣破壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分均應(yīng)接地。
保護(hù)接零是將電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的導(dǎo)電部分與電網(wǎng)地零線(即中性線)連接起來,用以防止觸電事故的發(fā)生。保護(hù)接零通常用于中性點(diǎn)直接接地、380/220V的三相四線制電網(wǎng)中,還要與其他**措施(如熔斷器、斷路器等)配合使用才能達(dá)到目的。當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電時(shí)短路電流經(jīng)零線而成閉合電路,使其變成單相短路故障,因零線的阻抗很小,所以短路電流很大,一般大于額定電流的幾倍甚至幾十倍,這樣大的單相短路將使保護(hù)裝置迅速而準(zhǔn)確地動(dòng)作,切斷事故電源保證人身**。其供電系統(tǒng)為接零保護(hù)系統(tǒng),即TN系統(tǒng)。保護(hù)零線是否與工作零線分開,可將TN供電系統(tǒng)劃分為TN-C、TN-S和TNC-S三種供電系統(tǒng)。不管采用保護(hù)接地還是保護(hù)接零,在同一系統(tǒng)中不允許對(duì)一部分設(shè)備采取接地,對(duì)另一部分采取接零。因在同一系統(tǒng)中如果有的設(shè)備采取接地,有的設(shè)備采取接零,則當(dāng)采取接地的設(shè)備發(fā)生碰殼時(shí),零線電位將升高,而使所有接零的設(shè)備外殼都帶上危險(xiǎn)的電壓。
當(dāng)變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的絕緣損壞或高壓線路斷線搭落在低壓配電線路上時(shí),都可能發(fā)生高壓竄入低壓。為防止和減少這種危險(xiǎn),在中性點(diǎn)不接地的低壓配電系統(tǒng)中,除了采取可靠的保護(hù)接地之外,還應(yīng)有防止高壓竄入低壓的保護(hù)措施。為此,在中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)中,應(yīng)使其中性點(diǎn)或某一相經(jīng)過擊穿保險(xiǎn)器與大地連接。
在正常情況下,低壓系統(tǒng)保持不接地。當(dāng)高壓竄入低壓時(shí),去穿保險(xiǎn)器被擊穿,故障電流經(jīng)接地裝置流入大地,同時(shí)使高壓系統(tǒng)相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作,切斷電源,起到保護(hù)作用。
為保證保護(hù)接零系統(tǒng)的**,將零線上的一處或多處通過接地裝置與大地重復(fù)連接,稱為重復(fù)接地,其作用是:降低漏電設(shè)備的對(duì)地電壓,漏電保護(hù)器既可用來保護(hù)人身**,還可用來對(duì)低壓系統(tǒng)或設(shè)備的絕緣狀況起到監(jiān)督作用;漏電保護(hù)器安裝點(diǎn)以后的線路應(yīng)是對(duì)地絕緣良好;漏電保護(hù)器對(duì)兩相觸電不起保護(hù)作用,減少零線斷線時(shí)的危險(xiǎn)。另外,也使三相負(fù)荷不平衡導(dǎo)致零線對(duì)地電壓有所下降,從而減少了危險(xiǎn),縮短了短路故障的持續(xù)時(shí)間。由于重復(fù)援地與工作接地形成并聯(lián),使短路電流加大,從而加快了斷路器的動(dòng)作時(shí)間;改善了架空線路的防雷性能??梢詫?duì)雷電流進(jìn)行分流,從而限制了雷電產(chǎn)生的過電壓;重復(fù)接地是指零線上的一處或多處通過接地裝置與大地再連接,可提高線路的**性。
漏電保護(hù)裝置是在電氣設(shè)備成線路漏電時(shí)用以保證人身及設(shè)備**的保護(hù)裝置,又稱觸電保安器。設(shè)備漏電時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種異?,F(xiàn)象:正常情況下不帶電的金屬部分出現(xiàn)對(duì)地電壓;三相電流平衡被破壞,出現(xiàn)零序電流(或電壓)。漏電保護(hù)裝置就是在故障時(shí)測(cè)得零序電流(或電壓)或?qū)Φ仉妷海?jīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)換,使接觸器跳閘切斷電源,實(shí)施保護(hù)作用。
低壓系統(tǒng)的接地型式、要求及其適用范圍
在過去的低壓配電的接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中、雖然已經(jīng)為確保設(shè)備和人身的**、提供有相當(dāng)完善和行之有效的保護(hù)方案。然而,對(duì)于確保信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)**的保護(hù)措施卻顯得“相對(duì)欠缺”?;谏鲜銮闆r,當(dāng)在處理信息網(wǎng)絡(luò)的接地設(shè)計(jì)問題和不同方案時(shí),不宜完全拘泥于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的低壓配電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)而言,它不僅需要保護(hù)供電線路、用電設(shè)備和人身能**、可靠地運(yùn)行。而且,更需要保護(hù)好被信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所處理、存貯的和傳送的數(shù)據(jù)的**性。為此,當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)接地系統(tǒng)時(shí),不僅需要考慮各種“接地線”的接地電阻。還需高度重視接地阻抗;“地線”的實(shí)際布線方式;用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的日常管理和維護(hù)“是否合理”等因素。實(shí)踐證明:設(shè)計(jì)合理的接地系統(tǒng)及正確的布線施工是確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獲得高效、寬帶運(yùn)行特性的前提條件之一。
國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接地型式分為TN、IT和T三種系統(tǒng)。
我國(guó)配電系統(tǒng)的接地方式已使用IEC規(guī)定,其分類仍然是以配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地組合來分為TN、TT、IT系統(tǒng)三大類,系統(tǒng)特性以符號(hào)表示,字母含義為:**個(gè)字母表示電源與地的關(guān)系。“T”表示在某一點(diǎn)上牢固接地;“I”表示所有帶電零件與地絕緣或某一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。**個(gè)字母表示電氣設(shè)備外殼與地的關(guān)系。“T”表示外殼牢固的接地,且與電源接地?zé)o關(guān),“N”表示外殼牢固地接到系統(tǒng)接地點(diǎn)。其后的字母表示電網(wǎng)中中性線與保護(hù)線的組合方式。“C”表示中線與保護(hù)線是合一的;“S”表示中性線與保護(hù)線是分開的。
TN系統(tǒng):電源中性點(diǎn)直接接地并引出中性線(N線),屬三相四線制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分都應(yīng)與公共的保護(hù)線(PE線)相連接,PE線與中性線在接地點(diǎn)相連接。我國(guó)稱這種系統(tǒng)為保護(hù)接零。TN系統(tǒng)的電源端有一個(gè)直接接地點(diǎn),并引出N線,屬三相四線制系統(tǒng)。系統(tǒng)中用電設(shè)備外殼通過保護(hù)線與該點(diǎn)直接連接,俗稱保護(hù)接零。按照系統(tǒng)中中性線與保護(hù)線的不同組合方式,又分為如下三種形式。
TN—C系統(tǒng):整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是合一的,稱為TN—C系統(tǒng)。由于投資較少,又節(jié)約導(dǎo)電材料,因此在過去我國(guó)應(yīng)用比較普遍。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡或只有單相用電設(shè)備時(shí),PEN線上有正常負(fù)荷電流流過,有時(shí)還要通過三次諧波電流,其在PEN線上產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在用電設(shè)備外殼上,使其帶電位,對(duì)地呈現(xiàn)電壓。正常工作時(shí),這種電壓視情況為幾伏到幾十伏,低于**電壓50V,但當(dāng)發(fā)生PEN線斷或相對(duì)地短路故障時(shí),使PEN線電位升高,其對(duì)地電壓大于**電壓,使觸電危險(xiǎn)加大。同時(shí),同一系統(tǒng)內(nèi)PEN線是相通的,故障電壓會(huì)沿PEN線傳至其他未發(fā)生故障處,可能會(huì)引起新的電氣故障,另外由于該系統(tǒng)全部用PEN線作設(shè)備接地,它無法實(shí)現(xiàn)電氣隔離,不能保證電氣檢修人身**,在國(guó)際上基本不被采用。
TN—S系統(tǒng):整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開產(chǎn)的,稱為TN—S系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于PE線在正常情況下不通過負(fù)荷電流,它只在發(fā)生接地故障時(shí)才帶電位,因此不會(huì)對(duì)接地PE線上其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,所以這種系統(tǒng)適用于數(shù)據(jù)處理,精密檢測(cè)裝置等使用。在N線斷線也并不影響PE線上設(shè)備的防止間接觸電**,這種系統(tǒng)多作于環(huán)境條件較差,對(duì)**可靠性要求較高及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)所。但是這種系統(tǒng)不能解決對(duì)地故障電壓蔓延和相對(duì)地短路引起中性點(diǎn)電位升高等問題。
TN—C—S系統(tǒng):系統(tǒng)中的中性線與保護(hù)線先是合一的,然后又分開稱為TN—C—S系統(tǒng)。PEN分為PE線和N線后,不能再與PE線合并或互換,否則它們是TN—C系統(tǒng)。這種系統(tǒng)兼有TN—C系統(tǒng)和TN—S系統(tǒng)的特點(diǎn),電源線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又保證一定**水平,常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設(shè)備的場(chǎng)所,因PE線帶有前端PEN線上某種程度電壓,這樣設(shè)備外殼就帶上電壓,人體接觸后有電擊的可能。
IT系統(tǒng):電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地,通常不引出中性線(N線),屬三相三線制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線分別直接接地。系統(tǒng)中用電設(shè)備外殼與地作直接的電氣連接,俗稱保護(hù)接地。這個(gè)接地點(diǎn)與電源端接地點(diǎn)是沒有關(guān)連的,該系統(tǒng)由于所有設(shè)備的外殼是經(jīng)各自的PE線分別直接接地的,各自的PE線間無電磁聯(lián)系,因此也適用于對(duì)數(shù)據(jù)處理,精密檢測(cè)裝置等供電,這樣就杜絕了危險(xiǎn)故障電壓沿PE線傳到其他未發(fā)生故障處。而TN系統(tǒng)由于PE(PEN)線相通的,查找接地故障的原因、地點(diǎn)比較難,因此TT系統(tǒng)被供電部門規(guī)定為給城市公用低電網(wǎng)向用戶供電的接地系統(tǒng),但是這種接地保護(hù)系統(tǒng)在某些情況下也并不能保證**,當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣損壞或發(fā)生相對(duì)地短路故障時(shí)將使設(shè)備的外殼帶電。如果人體觸及帶電外殼時(shí),因人體接觸電阻遠(yuǎn)大于保護(hù)接地電阻,因此這部分單相短路電流通過接地裝置引入大地,通過人體的電流比較小,從而減少了人體觸電的危險(xiǎn)性。
若中性點(diǎn)接地電阻R N=4Ω,設(shè)備外殼與大地之間的電阻R D=4Ω,則故障電流I D=27.5A而一般情況下R D很難做到4Ω,假若R D=7~11Ω,則I D=14.7~20A,由于這么小的單相接地短路電流不足以使線路中的斷路器動(dòng)作,故障電壓持續(xù)存在,設(shè)備外殼電壓也持續(xù)存在,要想把E D控制在50以下,則R D必須小于1.2Ω。要想使用電設(shè)備實(shí)現(xiàn)這樣小的接地電阻是困難的。由此只能選用漏電保護(hù)裝置,并可降低接觸電阻RD的要求。IT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗(約1000Ω)接地且通常不引出N線,為三相三線制系統(tǒng),習(xí)慣稱為不接地系統(tǒng)。系統(tǒng)中的用電設(shè)備外殼與地作直接的電氣連接。用電設(shè)備外殼經(jīng)各自的PE線直接接地,PE線間無電磁聯(lián)系,適用于數(shù)據(jù)處理精密檢測(cè)裝置供電。
當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),所有三相用電設(shè)備仍可暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行,另兩相對(duì)地電壓將由相電壓升高到線電壓。當(dāng)接地電流大于發(fā)生電弧的*小燃弧電流時(shí),會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成火災(zāi)等危險(xiǎn),人觸及會(huì)造**身事故。因此對(duì)IT系統(tǒng)來說,應(yīng)裝絕緣監(jiān)察裝置,以此來達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人身**的目的。
T 系統(tǒng): 電源中性點(diǎn)直接接地, 引出中性線( N線),屬三相四線制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線分別直接接地。我國(guó)將T系統(tǒng)和IT系統(tǒng)統(tǒng)稱保護(hù)接地。
接地系統(tǒng)的調(diào)控功能:當(dāng)用電設(shè)備因故發(fā)生短路/漏電故障時(shí),確保人身和設(shè)備的**運(yùn)行;增強(qiáng)電源設(shè)備、用電設(shè)備的電磁屏蔽效果,確保IT/電信/測(cè)試等關(guān)鍵設(shè)備獲得盡可能高的電磁兼容性(EMC);為IT/電信/測(cè)試等關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)的電子線路提供統(tǒng)一的、具有“低阻抗運(yùn)行特性”的參考電平;為IT/電信/測(cè)試等關(guān)鍵設(shè)備提供靜電“泄放通道”;確保供電系統(tǒng)能為信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供盡可能低的“零線對(duì)地線”電壓;為用電設(shè)備提供**、可靠的防雷擊、抗浪涌保護(hù)。
建筑物電氣接地配置關(guān)鍵部件的調(diào)控功能及保護(hù)措施
判斷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平高低的重要指標(biāo)之一是:能否為各種干擾源/地電流提供低阻抗型泄放通道,以確保在各IT設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)等電位連接。不同接地系統(tǒng)的兼容性,同一電源供電的不同建筑物,可分別采用TN和TT系統(tǒng)。
同一建筑物內(nèi)宜采用TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)中的一種。如果能夠分設(shè)接地極,二者也可以兼容;由TN系統(tǒng)向局部TT系統(tǒng)供電沒有任何問題,如室外照明。同一電源供電范圍內(nèi),IT系統(tǒng)不能與TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)兼容。同一建筑物內(nèi)IT系統(tǒng)可以與TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)兼容,只要IT系統(tǒng)與T字頭的系統(tǒng)不并聯(lián)運(yùn)行。
系統(tǒng)接地型式和保護(hù)導(dǎo)體,是自動(dòng)切斷電源法的重要組成部分。外露可導(dǎo)電部分接PE線,PE線按不同系統(tǒng)的要求接地??赏瑫r(shí)觸及者應(yīng)接到同一個(gè)接地系統(tǒng)上。低壓電氣裝置各種系統(tǒng)的接地要求如下:TN系統(tǒng)外露可導(dǎo)電部分應(yīng)通過保護(hù)導(dǎo)體與電源系統(tǒng)的接地點(diǎn)連接。一般情況下應(yīng)滿足的條件:Z sIa≤U 0;為減小故障回路的總阻抗Z S,PE線應(yīng)盡量靠近相線。相對(duì)地故障的異常情況下:R B/R E≤50(U0~50);TT系統(tǒng)受同一保護(hù)電器保護(hù)的所有外露可導(dǎo)電部分應(yīng)接至共同的接地極上。中性線不應(yīng)重復(fù)接地應(yīng)滿足的條件:R AI a≤50V;IT系統(tǒng)裝置的任何帶電導(dǎo)體不應(yīng)直接接地。外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)地、成組地或集中地接地。
單獨(dú)或成組接地時(shí),**次故障的保護(hù)應(yīng)符合TT系統(tǒng)的要求;集中接地時(shí),**次故障的保護(hù)應(yīng)符合TN系統(tǒng)的要求。應(yīng)滿足的條件:R AI d≤50V。
為了使用電氣設(shè)備和相關(guān)用電系統(tǒng)的具有**保障,需要采取各種措施來防止使用人員發(fā)生觸電的危險(xiǎn),同時(shí)也減少各種電器設(shè)備用具的損耗率,延長(zhǎng)設(shè)備電器的使用壽命。因此,就利用大地的導(dǎo)電性,在其中一處任何一點(diǎn)的通常電位為零。利用大地的這一特性,把低壓配電系統(tǒng)的工作接地相連,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)候,可以迅速快捷地切斷電源,縮短事故時(shí)間,保障**。同時(shí),對(duì)于各種電器設(shè)備,將其外表金屬接觸大地,在人與之接觸時(shí)候,通過人體的電流會(huì)變得很小,大大地減少了觸電的幾率,保證了居民的生命**。
低壓配電系統(tǒng)接地是十分重要的,它與采取什么樣的電擊防護(hù)措施,選用什么樣的保護(hù)裝置,這些防護(hù)措施怎樣實(shí)施,都與配電系統(tǒng)接地有關(guān)系。如果選擇不當(dāng),不但不能實(shí)現(xiàn)所要求的保護(hù),反而會(huì)降低供電系統(tǒng)的可靠性。在我國(guó)的電網(wǎng)中TN、TT、IT并存使用,但同時(shí)也存在著許多不足和缺陷,給人身**帶來一定的威脅。為了提高低壓配電系統(tǒng)**用電水平,人們發(fā)現(xiàn)漏電保護(hù)裝置(RCD)的應(yīng)用在很大程度上彌補(bǔ)了這些缺陷,從而防止觸電和火災(zāi)事故的發(fā)生,大幅度提高**用電水平。低壓電氣裝置的主要接地配置如下:
TN系統(tǒng)不存在應(yīng)力電壓升高問題。防電擊的措施如下:故障電壓能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)被切斷;或建筑物內(nèi)實(shí)施總等電位聯(lián)結(jié),“接觸電壓實(shí)際為0V”;或低壓系統(tǒng)接地單設(shè)接地極。
TT系統(tǒng)不存在接觸電壓升高問題。防絕緣擊穿的措施如下:應(yīng)力電壓及其切斷時(shí)間適合低壓設(shè)備的絕緣水平;或低壓系統(tǒng)接地單設(shè)接地極;降低高壓接地故障電流和接地電阻,使其乘積不超過1200V。高、低壓系統(tǒng)分設(shè)接地極時(shí),所內(nèi)低壓設(shè)備的應(yīng)力電壓將升高I mR ,應(yīng)在與其絕緣水平相對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)被切斷。IT系統(tǒng)中的漏電保護(hù)器主要用于切除兩處異相同時(shí)接地故障。應(yīng)根據(jù)具體情況按需要裝設(shè)。IT系統(tǒng)兩處異相同時(shí)接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導(dǎo)電部分分別裝設(shè)接地極,這時(shí)故障電流流經(jīng)兩個(gè)接地極電阻,故障回路的切斷應(yīng)符合TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求。
IT系統(tǒng)兩處異相同時(shí)接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導(dǎo)電部分公用一個(gè)接地極,這時(shí)故障電流將流經(jīng)PE線形成的金屬短路,故障回路的切斷應(yīng)符合TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求。為了用電**,采用了接地故障保護(hù)后仍需要可靠的接地采用等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用是降低故障情況下,電氣設(shè)備間、電氣設(shè)備與其他設(shè)備間的接觸電壓,使人體在接觸時(shí)身體所承受的電壓降至*低。當(dāng)過電流保護(hù)電器不能滿足要求時(shí),可以采用帶有單相接地保護(hù)的斷路器或者進(jìn)行設(shè)零序電流保護(hù)措施。斷路器的單相接地保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)原理有剩余電流型和零序電流型兩種。剩余電流型是利用四個(gè)電流互感器分別檢測(cè)三相電流和中性線(N線)的電流。無論三相電流平衡與否,則此矢量和為零(嚴(yán)格講為線路與設(shè)備的正常泄露電流);當(dāng)發(fā)生某一相接地故障時(shí),故障電流會(huì)通過保護(hù)線PE及與地相關(guān)連的金屬構(gòu)件,此時(shí)電流為接地故障電流加正常泄露電流。接地電流達(dá)到脫扣器整定電流時(shí),即可報(bào)警或驅(qū)動(dòng)短路器動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)單相接地保護(hù)。零序電流型是在三相上各安裝一個(gè)電流互感器,檢測(cè)三相的電流矢量和,即零序電流I O(I a+I b+I c+I n=I o)當(dāng)發(fā)生某一相接地故障時(shí),此時(shí)電流為接地故障電流加正常泄露電流,與脫扣器整定值比較,即可區(qū)分出接地電流,實(shí)現(xiàn)單相接地保護(hù)。
在電氣設(shè)計(jì)中,低壓接地是整個(gè)電網(wǎng)中關(guān)鍵的部分,其設(shè)計(jì)運(yùn)行的狀況密切關(guān)系到用戶的切身利益和生命財(cái)產(chǎn)**。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)融入世界,經(jīng)濟(jì)科技都得到了飛速的發(fā)展,國(guó)家應(yīng)用于電網(wǎng)改造,維護(hù),管理中的費(fèi)用和保護(hù)力度也逐漸增大。改革開放以來,我國(guó)電網(wǎng)從設(shè)計(jì),到實(shí)施,到管理完善,都取得了一系列輝煌的成就,從城市惠及偏遠(yuǎn)農(nóng)村,使國(guó)內(nèi)各族人民開始共享社會(huì)主義建設(shè)的成果,促進(jìn)了社會(huì)和諧,但在享受發(fā)展的同時(shí),由于各種因素,居民的生命財(cái)產(chǎn)也受到了一定的損失和威脅,因此,正確認(rèn)識(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)中和人們密切相關(guān)的低壓接地故障,并采取科學(xué)有力的保護(hù)措施,是一項(xiàng)艱巨而關(guān)鍵的任務(wù)。
低壓配電系統(tǒng)接地與漏電保護(hù)裝置的應(yīng)用隨著我國(guó)城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的不斷改造,對(duì)于低壓電網(wǎng)的管理的要求也不斷提高,而漏電保護(hù)裝置對(duì)于低壓電網(wǎng)有著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際運(yùn)行中,也出現(xiàn)了很多問題,需要不斷地改進(jìn),從而保障低壓電網(wǎng)的運(yùn)行。漏電保護(hù)裝置體積輕便、成本低廉、在實(shí)際操作中占用空間小、便于安裝,能夠在線路設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)人身、設(shè)備**起到有效地保護(hù)。由于漏電保護(hù)器的特點(diǎn),優(yōu)于空氣開關(guān)的特殊保護(hù)作用,電力系統(tǒng)和廣大用電客戶從關(guān)注到陸續(xù)使用,有效地降低了漏電事故的發(fā)生,保護(hù)了低壓配電網(wǎng)絡(luò)及人身**。
低壓配電系統(tǒng)接地是保證傳輸電力**,減少損耗,提高電力服務(wù)水平的重要措施,接地故障主要產(chǎn)生有以下因素:一是電路設(shè)計(jì)不合理。在電力傳輸路線中,要分區(qū)設(shè)計(jì),據(jù)不同地域,不同的用途來科學(xué)合理設(shè)計(jì)電流走向,同時(shí),也要根據(jù)不同的用途來決定連接方式,做到因不同地區(qū)實(shí)際而設(shè)計(jì)電力路線。做到既符合電力運(yùn)行規(guī)律又符合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的實(shí)際情況;二是電力接地材質(zhì)損耗,采用劣質(zhì)電纜,或者是長(zhǎng)久不對(duì)電纜進(jìn)行維修管理,年久失修,容易產(chǎn)生漏電走火等,進(jìn)一步發(fā)生短路等相關(guān)故障,這是發(fā)生接地故障*直接的原因;三是對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的監(jiān)控不力,由于我國(guó)電網(wǎng)覆蓋率廣闊,加之很多地域地形復(fù)雜,氣候多變,這對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控管理帶來了一定的困難,受到一定技術(shù)的限制,在很多方面,難以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控,在一些地段發(fā)生故障時(shí)候難以做到迅速快捷有效地處理,從而延長(zhǎng)到了事故時(shí)間,加重了故障所造成的損失;四是管理體制不善,缺乏一定的監(jiān)督機(jī)制,存在著一些工作人員素質(zhì)偏低,缺乏一定的工作技能和服務(wù)心態(tài),執(zhí)行力低下,加上網(wǎng)域太過廣闊,缺乏一定的監(jiān)督和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,使整個(gè)管理體制內(nèi)部有所懈怠。
接地故障保護(hù)有如下措施:充分利用線路設(shè)計(jì)中的過電流作為接地保護(hù),采用這樣的方式,充分利用所控制的斷路器,不用增加其他任何設(shè)備,便可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)計(jì)中低壓接地保護(hù),但是這種方法需要有嚴(yán)格的技術(shù)執(zhí)行和規(guī)范的運(yùn)行時(shí)間,以便于在故障發(fā)生的**時(shí)間,斷路器有可以切斷故障電流的緩沖時(shí)間。
充分利用零序電流,讓其成接地故障保護(hù)的關(guān)鍵。
在基爾霍夫定律中,任何節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和加起來為零。假設(shè)沒有出現(xiàn)接地故障,電氣設(shè)備或者電氣系統(tǒng)也沒有發(fā)生電力泄露,如此,在三相電流中,當(dāng)矢量和在三相負(fù)荷中達(dá)到真正平衡時(shí)候,I 0=0,而三相負(fù)荷難以平衡時(shí)候,I 0=TN,如果有一個(gè)地方發(fā)生了基地故障,那么此地一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接地故障的電流,且為單相接地電流。在TN系統(tǒng)中多發(fā)生金屬性的故障短路,故障電流相對(duì)很大,因此,要利用過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù),安裝相關(guān)過電器,但特殊情況下,要采用漏電起保護(hù)。
相對(duì)來講,IT系統(tǒng)中的故障電流則很難以**計(jì)算,并且,TT系統(tǒng)中故障電流相對(duì)也比較小,因此采用過電流的保護(hù)措施很難以適應(yīng)其靈敏度的高要求,故而,這個(gè)系統(tǒng)可以采用漏電保護(hù)器來完成對(duì)接地故障的保護(hù)工作。
IT系統(tǒng)中,一般**次接地發(fā)生故障時(shí)候,故障電流量會(huì)相對(duì)很小,外邊露出的導(dǎo)電部分故障電壓也將會(huì)被限制在50V以內(nèi),不用斷電,僅僅設(shè)置絕緣體的監(jiān)控裝置,并進(jìn)行聲光自動(dòng)報(bào)警,便可以盡快排出故障。漏電保護(hù)裝置在不同的接地形式下的安裝使用:對(duì)TN系統(tǒng)中裝漏電保護(hù)裝置時(shí),應(yīng)使設(shè)備的外殼與保護(hù)中性線(即PEN線)的連接必須在漏電保護(hù)裝置的電源側(cè),若保護(hù)線PE接在漏電保護(hù)的負(fù)載側(cè),則因漏電故障電流的整個(gè)回路均穿過漏電保護(hù)裝置而檢測(cè)不出來,漏電保護(hù)裝置不動(dòng)作,同時(shí)漏電保護(hù)裝置的負(fù)載側(cè)不能設(shè)置重復(fù)接地,如有重復(fù)接地,會(huì)使在無故障情況下發(fā)生誤動(dòng)作。
TN—C系統(tǒng)安裝漏電保護(hù)裝置前,N線PE線要分開,這就變成TN—C—S系統(tǒng);TN—C—S系統(tǒng)安裝漏電保護(hù)裝置時(shí),必須將相線和N線一同穿過漏電保護(hù)裝置的零序電流互感器,這就應(yīng)選用2極或4極漏電保護(hù)裝置;對(duì)TT系統(tǒng)裝設(shè)漏電保護(hù)裝置時(shí),要認(rèn)真檢查線路上重復(fù)接地設(shè)施。
在漏電保護(hù)裝置的負(fù)載側(cè)不能設(shè)置重復(fù)接地,否則將造成漏電保護(hù)裝置的誤動(dòng)和失效。在分級(jí)保護(hù)方案中尤應(yīng)注意這一問題。因?yàn)橹貜?fù)接地對(duì)末端漏電保護(hù)裝置來說為電源側(cè),但對(duì)前**的漏電保護(hù)則為負(fù)載側(cè);對(duì)IT系統(tǒng),因系統(tǒng)對(duì)地是絕緣的,電氣設(shè)備發(fā)漏電故障時(shí)其外殼對(duì)地電壓很小,達(dá)不到危險(xiǎn)電壓,故不必裝漏電保護(hù)裝置。
低壓配電系統(tǒng)宜采用TN—C—S或TN—S、TT系統(tǒng),并與漏電保護(hù)裝置正確配合使用。能有效地進(jìn)行觸電和漏電保護(hù),有效地防止觸電和火災(zāi)發(fā)生,提高了**用電水平。
在電氣化建設(shè)的過程中,結(jié)合以往低壓農(nóng)村配網(wǎng)運(yùn)行工作經(jīng)驗(yàn),在低壓分支線路上安裝**級(jí)漏電保護(hù)器,從而縮小了線路接地故障查找范圍,增加了經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)有效防止了人身觸電傷亡事故和由漏電引起的電氣火災(zāi)及電器損壞事故的發(fā)生,提高了供電可靠性。
二級(jí)漏電保護(hù)的配置大致分為兩種情況:一是干線分路的三相四線供電,一般根據(jù)負(fù)荷要求,選用三相自動(dòng)重合型100~200A保護(hù)器,分?jǐn)鄷r(shí)間為0.1~0.15s,分?jǐn)嗦╇婋娏鳛?00mA,或者選用分?jǐn)鄷r(shí)間、分?jǐn)嚯娏骺烧{(diào)的自動(dòng)重合閘型保護(hù)器;二是干線分路的單相照明線路供電,作為4~8戶居民家庭之用,一般選用自動(dòng)重合閘型單相40~100A保護(hù)器。
安裝**級(jí)漏電保護(hù)器,一是便于檢查漏電部位。如果每個(gè)配變臺(tái)區(qū)只安裝一臺(tái)總保護(hù),那么一旦發(fā)生漏電跳閘,很難判斷準(zhǔn)確的漏電環(huán)節(jié),安裝了二級(jí)保護(hù)以后,幾乎不會(huì)發(fā)生總保護(hù)器動(dòng)作,而是哪里有漏電,哪里的二級(jí)保護(hù)器動(dòng)作,便于漏電部位的及時(shí)核實(shí)和處理;二是利于用電監(jiān)督和管理。作為聯(lián)戶用保護(hù)器一旦發(fā)生漏電動(dòng)作,必然殃及所關(guān)聯(lián)的各用電戶,為此,他們之間也必然形成一種用電監(jiān)督體制和自覺杜絕漏電的自查體制,有利于對(duì)供用電的管理;三是促進(jìn)末級(jí)保護(hù)的完善。由于二級(jí)保護(hù)漏電動(dòng)作所引起的漏電部位不是十分**,必然激發(fā)關(guān)聯(lián)戶各用電單元的自我保護(hù)意識(shí),增強(qiáng)**用電觀念,為此,各用電單元會(huì)自發(fā)要求安裝末級(jí)保護(hù),以維護(hù)自身用電**。這樣,既強(qiáng)化了用電管理,同時(shí)也促進(jìn)了末級(jí)保護(hù)工作的完善。二級(jí)保護(hù)配置后局部發(fā)生漏電,只有該區(qū)域二級(jí)保護(hù)器跳閘動(dòng)作,不會(huì)越級(jí)到總保護(hù),因此,也只會(huì)造成局部供電中斷,不影響總保護(hù)器所保護(hù)的其余區(qū)域的正常供電。由此提高了供電可靠性,維護(hù)了絕大多數(shù)用電戶的正常生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活;就供電部門而言,則增加了整體供電時(shí)間和供電量,提高了供電部門的經(jīng)濟(jì)效益;尤其有效防止了人身觸電傷亡事故和由漏電引起的電氣火災(zāi)及電器設(shè)備損壞事故的發(fā)生。
系統(tǒng)保護(hù)的選擇性是連續(xù)供電的重要保證,保護(hù)的選擇性是配電系統(tǒng)質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。以前低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)電器以采用熔斷器為主,系統(tǒng)保護(hù)選擇性的設(shè)計(jì)是比較容易的。核算兩級(jí)間的熔體額定電流比是否合格就可以了。當(dāng)今配電系統(tǒng)的保護(hù)電器廣泛采用了斷路器,由于客觀條件的限制,我國(guó)斷路器的制造水平有限,具有選擇性的斷路器品種很少。要滿足保護(hù)選擇性要求,只有靠有短路短延時(shí)保護(hù)的斷路器。在這種情況下,要全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)是困難的。因此只能重點(diǎn)保證重要負(fù)荷的連續(xù)供電,實(shí)現(xiàn)部分環(huán)節(jié)的保護(hù)選擇性了。從低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范及大眾廣為使用的低壓配電各級(jí)間應(yīng)選擇性分護(hù)選擇性就可以了。由于電器制造技術(shù)不斷進(jìn)步,斷路器保護(hù)選擇性技術(shù)的提高,各種選擇性型技術(shù)的推出,目前,采用斷路器的配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性已具備條件了。
采用短路短延時(shí)是斷路器保護(hù)達(dá)到選擇性配合*常用的方式,有以下問題值得注意:在滿足選擇性前提下,盡可能減少選擇性的延遲時(shí)間。斷路器延時(shí)分?jǐn)啵枰獢嗦菲髟谘舆t時(shí)間內(nèi)承受大的短路電流,會(huì)使制造費(fèi)用增加。
而且斷路器所保護(hù)的線路和電氣裝置,因要承受熱應(yīng)力和電動(dòng)應(yīng)力而增加電纜截面和設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度,也會(huì)增加費(fèi)用。此外,縮短短路短延時(shí)時(shí)間,對(duì)于減少系統(tǒng)電壓的波動(dòng),保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行也是具有重要作用的。因此,慎重確定短路短延時(shí)保護(hù)的時(shí)間,特別要避免無根據(jù)地隨意增加延遲時(shí)間,這是要予以重視的。
在采用選擇型斷路器的配電系統(tǒng)中,減少配電級(jí)數(shù)是減少上級(jí)配電延時(shí)時(shí)間的有效辦法。應(yīng)當(dāng)綜合各種因素合理確定配電級(jí)數(shù)。一般來說,全系統(tǒng)都采用短路短延時(shí)選擇性方式,或是全系統(tǒng)都采用“自然的”選擇性方式,都是少見的。而混**用相互組合的方式是*多的,而且也是合理的。對(duì)于“自然的”選擇性方式,只要條件具備,就可盡量采用,它往往是在局部的部分系統(tǒng)采用,特別是在末端配電和中間級(jí)配電中采用*多。當(dāng)采用過載、短路短延時(shí)及瞬動(dòng)三段保護(hù)的斷路器時(shí),常因上下兩級(jí)的短路電流差值甚小,下級(jí)發(fā)生短路故障,上下級(jí)斷路器會(huì)同時(shí)動(dòng)作,得不到選擇性配合。因此只好將上級(jí)瞬動(dòng)保護(hù)解除,只靠短路短延時(shí)保護(hù)。但若線路較長(zhǎng),短路時(shí)瞬動(dòng)保護(hù)能得到配合,這時(shí)其保護(hù)范圍可能有所縮小,也應(yīng)盡可能將瞬動(dòng)保護(hù)投入使用。使其保護(hù)區(qū)內(nèi)的短路故障能盡快切除,有利于避免線路和電氣裝置受到過量損壞。
漏電保護(hù)裝置的合理應(yīng)用,將會(huì)有效地控制家庭人身傷亡事故的發(fā)生,因此,正確認(rèn)識(shí)漏電保護(hù)裝置的工作原理,規(guī)范使用漏電保護(hù)裝置,對(duì)配電低壓網(wǎng)的**運(yùn)行起著基礎(chǔ)的保障作用,在低壓配電網(wǎng)中必須嚴(yán)格按照國(guó)家發(fā)布的國(guó)標(biāo)《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》、《漏電保護(hù)器**監(jiān)察規(guī)定》和《漏電保護(hù)器安裝與運(yùn)行》等一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,安裝、使用漏電保護(hù)裝置。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平快速的提高和居住條件的改善,家中的各種電器越來越多,在使用中如何保障人身和家用電器**是亟待解決重要問題不容忽視。其中,正確選用和安裝漏電保護(hù)裝置是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、**可靠的保障手段之一,因此,在民用住宅及電氣設(shè)備保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,低壓接地故障保護(hù)是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的一環(huán),密切關(guān)系到每個(gè)人的生活工作,由于其細(xì)致性,嚴(yán)密性,和高強(qiáng)的技術(shù)邏輯要求,須要我們根據(jù)常用電器的具體情況,以及各類電器的具體特點(diǎn),采用正確合理防止觸電的措施,就能夠盡可能地防止各類觸電事故的發(fā)生。接地故障保護(hù)時(shí)候,無論是采取哪一種方法,都必須嚴(yán)格按照我國(guó)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),以精準(zhǔn)的技術(shù),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕B(tài)度來保證實(shí)施,確實(shí)將所有細(xì)節(jié)落實(shí)到實(shí)處,從而推經(jīng)我國(guó)的電網(wǎng)完善進(jìn)程,完善電力系統(tǒng)中低壓接地故障保護(hù)的管理,減少電力故障,減少損失,讓電力資源真正的服務(wù)于人民的生活工作。只有經(jīng)過全方位的接地保護(hù)后,整個(gè)電力系統(tǒng)在使用時(shí)才能達(dá)到**、節(jié)能的效果,使得社會(huì)和經(jīng)濟(jì)得到*大的雙重效益。使電力更好地為我們的工作和日常生活服務(wù)。隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展,科技也在不斷的**,從而推動(dòng)著電力技術(shù)也在不斷進(jìn)步,低壓電氣裝置保護(hù)接地系統(tǒng)也在不斷的朝著更好的方向發(fā)展。
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