低壓配電系統(tǒng)接地故障保護分析

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低壓配電系統(tǒng)接地是一項復雜、事關安全的工程，接地形式與接地故障保護息息相關，有關技術人員一定要按有關國家標準、規(guī)范執(zhí)行，做到概念清楚、具體分析、準確把握，才能有效地防止觸電和火災發(fā)生，提高安全用電水平。

  低壓配電接地系統(tǒng)是配電系統(tǒng)中很重要的組成部分，能否正確選用直接影響到整個系統(tǒng)的可靠性和安全性。20世紀90年代我國制定和修訂了有關電氣技術規(guī)范、標準，基本上等同IEC標準。但是，目前建筑電氣設計和施工中仍存在接地形式混亂、接地做法欠合理、剩余電流保護器(RCD)接線錯誤等問題，電氣事故時有發(fā)生。 1  低壓配電系統(tǒng)接地形式 1.1  IT系統(tǒng) 電源端帶電部分不接地或經高電阻、電抗或阻抗接地，而用電設備外露導電部分直接接地。IT系統(tǒng)供電的可靠性高、安全性好，適用對不間斷供電要求高的某些場所，如重要的連續(xù)生產裝置，尤其適合于礦井井下。近幾年逐步應用于大醫(yī)院手術室等重要場所的動力 和照明系統(tǒng)。 1.2  TT系統(tǒng) 電源中性點直接接地，電氣設備的外露導電部分接至與電源中性點接地無電氣聯(lián)系的接地極上。該系統(tǒng)中性線N和PE線沒有電的聯(lián)系，在正常運行時，N線帶電情況下，PE線不會帶電。TT系統(tǒng)可適用于用電設備容量小且很分散的農村居住區(qū)。個別城市由公用低壓線路供電的用戶按供電部門的規(guī)定采用TT系統(tǒng)。 1.3  TN系統(tǒng) 電源有一點直接接地，受電設備的外露可導電部分通過保護線與電力系統(tǒng)接地點連接。按中性線與保護線組合情況，又可分為以下3種形式。 （1）TN－S系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的中性線(N)與保護線(PE)是分開的。系統(tǒng)正常運行時，專用保護線上沒有電流，只是中性線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓，所以電氣設備金屬外殼接地保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠。通常建筑物內設有獨立變配電所時采用該系統(tǒng)。 （2）TN－C系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的中性線與保護線是合一的。如果三相負載不平衡，N線上有不平衡電流，在線路上產生一定的電位差，與保護線所連接的電氣設備金屬外殼對大地有一定的電壓。TN－C系統(tǒng)只適用于三相負荷基本平衡、有專職電工負責維護的工業(yè)廠房。 （3）TN－C－S系統(tǒng) 系統(tǒng)中有一部分保護線與中性線是合一的，當PE線與N線從某點(一般為進戶處)分開后就不能再合并，且N線絕緣水平應與相線L 相同。該系統(tǒng)一般用在建筑物電源由區(qū)域變電所引來的場所。 2  接地故障保護 為了防止人身間接電擊及電氣火災、線路損壞等事故，還應設置能自動切斷故障電路的保護措施，即接地故障保護。接地故障保護電器的選擇應根據(jù)配電系統(tǒng)的接地形式(TN、TT、IT系統(tǒng))，移動式、手握式或固定式電氣設備使用的使用情況，以及電氣回路中保護線截面確定。在電氣裝置或建筑物內，不論采用何種接地系統(tǒng)，都要實施總等電位聯(lián)結?？偟入娢宦?lián)結的作用是使各外露導電部分與地面的電位趨于接近，不存在電位差，從而降低接觸電壓，另外還能消除或降低自外部導入的危險電壓。 2.1  TN系統(tǒng)的接地故障保護 TN系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式:SIa≤Uo 式中  ZS——接地故障回路阻抗(Ω)； Ia——保證保護電器在表１規(guī)定的時間內自動切斷故障回路的電流(A)； Uo——相線對地標稱電壓(V)。   可認為符合表1要求。TN系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路，故障電流較大，可利用作過負荷保護和短路保護的過電流保護電器(熔斷器、低壓斷路器)，兼作接地故障保護。但在某些情況下，如線路長、導線截面小的情況，過電流保護電器常不能滿足表1要求，則應采用漏電保護器作接地故障保護。 2.2  TT系統(tǒng)的接地故障保護 TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式 sIa≤50 V   式中 RA——外露導電部分所接接地極和PE線電阻之和(Ω)； Ia——保證保護電器切斷故障回路的動作電流(A)。 由于TT系統(tǒng)的故障電流不易準確計算，長延時過電流保護Ia值實際上難以確定，而TT系統(tǒng)的故障電流較小，過電流保護難以滿足靈敏度要求，因此TT系統(tǒng)中應采用漏電保護器作接地故障保護。 2.3 IT系統(tǒng)的接地故障保護 IT系統(tǒng)發(fā)生第一次一相接地故障時，故障電流為另兩相對地電容電流的相量和，故障電流很小，外露導電部分的故障電壓限制在50 V及以下，不需要中斷供電，只需設置絕緣監(jiān)視裝置進行聲光報警，以便盡快排除故障。 第一次接地故障時保護電器動作特性應符合下式 AId≤50 V 式中  RA——外露導電部分所接接地極的接地電阻(Ω)； Id——發(fā)生第一次接地故障時的故障電流(A)。 當發(fā)生第二次異相接地故障時，當IT系統(tǒng)外露導電部分為單獨接地，其防電擊要求和TT系統(tǒng)相同；若外露導電部分為共同接地，其防電擊要求和TN系統(tǒng)相同。 3 典型錯誤實例分析 3.1 TN 系統(tǒng)中TN－C－S、TN－S接地形式混淆 某廠區(qū)采用TN系統(tǒng)配電，低壓電纜從變電所引出至各廠房，采用了TN－S接地形式，即引出五線，各單體建筑的進線處未設重復接地。這種做法違反了《民規(guī)》JGJ/T16－1992第14.5.3.1款的規(guī)定(注意只有距接地點在50 m之內，才能這樣做)。也有的設計同樣采取TN－S系統(tǒng)，在單體進線處設PE線重復接地，雖然沒有違反規(guī)范，但是從設計合理性上講，筆者認為不可取，多用了一根線，應該采用TN－C－S形式，即三相四線，單體進線處作PEN線重復接地。 3.2 剩余電流保護器(RCD)接線錯誤 TN系統(tǒng)中總電源進線處，應在裝漏電保護裝置前，PEN線嚴格分成PE 線和N 線，N 線要和相線一起穿過RCD 的電流互感器。若保護線PE接在漏電保護的負載側，當發(fā)生接地故障時，因整個回路均穿過漏電保護裝置，檢測不出剩余電流，漏電保護裝置不動作。同時漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地，如有重復接地，部分正常負荷電流將流經大地，對剩余電流動作保護器形成剩余電流而使其在無故障情況下發(fā)生誤動作。 對TT系統(tǒng)裝設漏電保護裝置時，要認真檢查線路上重復接地設施。在漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地，否則將造成漏電保護裝置的誤動和拒動。筆者設計的某辦公樓，TN－C－S接地系統(tǒng)，交付使用后，用戶反映總電源進線斷路器經常無故跳閘，有人懷疑漏 電保護裝置300 mA動作電流值是否太小，抑或延時0.5 s 太短。筆者認為以上原因可能性不大，經檢查發(fā)現(xiàn)是RCD接線錯誤。還有的出現(xiàn)類似問題后不細查原因，干脆甩掉漏電保護裝置，其防止電氣火災的功能就無法實現(xiàn)，留下用電安全隱患。 3.3 低壓配電系統(tǒng)前、后接地形式不一致 某住宅小區(qū)，住宅樓內系統(tǒng)設計均采用TN －C－S形式，而小區(qū)變電所是由供電部門設計建造，按TT系統(tǒng)供電，則變電所TT系統(tǒng)的安全保護措施難以適應，系統(tǒng)不能正常工作。  在做住宅小區(qū)設計時，設計人員要先弄清楚整個小區(qū)供電方式，如果是由供電部門以低壓供電，就應按供電部門的要求采用接地系統(tǒng)，與當?shù)氐慕拥叵到y(tǒng)協(xié)調一致，否則后果不堪設想。