低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)分析

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低壓配電系統(tǒng)接地是一項復(fù)雜、事關(guān)安全的工程，接地形式與接地故障保護(hù)息息相關(guān)，有關(guān)技術(shù)人員一定要按有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行，做到概念清楚、具體分析、準(zhǔn)確把握，才能有效地防止觸電和火災(zāi)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(jì)90年代我國制定和修訂了有關(guān)電氣技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，基本上等同IEC標(biāo)準(zhǔn)。但是，目前建筑電氣設(shè)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(hù)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(jīng)高電阻、電抗或阻抗接地，而用電設(shè)備外露導(dǎo)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(chǎn)裝置，尤其適合于礦井井下。近幾年逐步應(yīng)用于大醫(yī)院手術(shù)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(shè)備的外露導(dǎo)電部分接至與電源中性點接地?zé)o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(shè)備容量小且很分散的農(nóng)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(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與電力系統(tǒng)接地點連接。按中性線與保護(hù)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(hù)線(PE)是分開的。系統(tǒng)正常運行時，專用保護(hù)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(shè)備金屬外殼接地保護(hù)是接在專用的保護(hù)線PE上，安全可靠。通常建筑物內(nèi)設(shè)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(hù)線是合一的。如果三相負(fù)載不平衡，N線上有不平衡電流，在線路上產(chǎn)生一定的電位差，與保護(hù)線所連接的電氣設(shè)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(fù)荷基本平衡、有專職電工負(fù)責(zé)維護(hù)的工業(yè)廠房。 （3）TN－C－S系統(tǒng) 系統(tǒng)中有一部分保護(hù)線與中性線是合一的，當(dāng)PE線與N線從某點(一般為進(jìn)戶處)分開后就不能再合并，且N線絕緣水平應(yīng)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(hù) 為了防止人身間接電擊及電氣火災(zāi)、線路損壞等事故，還應(yīng)設(shè)置能自動切斷故障電路的保護(hù)措施，即接地故障保護(hù)。接地故障保護(hù)電器的選擇應(yīng)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(shè)備使用的使用情況，以及電氣回路中保護(hù)線截面確定。在電氣裝置或建筑物內(nèi)，不論采用何種接地系統(tǒng)，都要實施總等電位聯(lián)結(jié)?？偟入娢宦?lián)結(jié)的作用是使各外露導(dǎo)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(dǎo)入的危險電壓。 2.1  TN系統(tǒng)的接地故障保護(hù) TN系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)的動作特性應(yīng)符合下式:SIa≤Uo 式中  ZS——接地故障回路阻抗(Ω)； Ia——保證保護(hù)電器在表１規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷故障回路的電流(A)； Uo——相線對地標(biāo)稱電壓(V)。   可認(rèn)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(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)的過電流保護(hù)電器(熔斷器、低壓斷路器)，兼作接地故障保護(hù)。但在某些情況下，如線路長、導(dǎo)線截面小的情況，過電流保護(hù)電器常不能滿足表1要求，則應(yīng)采用漏電保護(hù)器作接地故障保護(hù)。 2.2  TT系統(tǒng)的接地故障保護(hù) TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)的動作特性應(yīng)符合下式 sIa≤50 V   式中 RA——外露導(dǎo)電部分所接接地極和PE線電阻之和(Ω)； Ia——保證保護(hù)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(zhǔn)確計算，長延時過電流保護(hù)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(hù)難以滿足靈敏度要求，因此TT系統(tǒng)中應(yīng)采用漏電保護(hù)器作接地故障保護(hù)。 2.3 IT系統(tǒng)的接地故障保護(hù) 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(dǎo)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(shè)置絕緣監(jiān)視裝置進(jìn)行聲光報警，以便盡快排除故障。 第一次接地故障時保護(hù)電器動作特性應(yīng)符合下式 AId≤50 V 式中  RA——外露導(dǎo)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(dāng)發(fā)生第二次異相接地故障時，當(dāng)IT系統(tǒng)外露導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)線處未設(shè)重復(fù)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(nèi)，才能這樣做)。也有的設(shè)計同樣采取TN－S系統(tǒng)，在單體進(jìn)線處設(shè)PE線重復(fù)接地，雖然沒有違反規(guī)范，但是從設(shè)計合理性上講，筆者認(rèn)為不可取，多用了一根線，應(yīng)該采用TN－C－S形式，即三相四線，單體進(jìn)線處作PEN線重復(fù)接地。 3.2 剩余電流保護(hù)器(RCD)接線錯誤 TN系統(tǒng)中總電源進(jìn)線處，應(yīng)在裝漏電保護(hù)裝置前，PEN線嚴(yán)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(hù)線PE接在漏電保護(hù)的負(fù)載側(cè)，當(dāng)發(fā)生接地故障時，因整個回路均穿過漏電保護(hù)裝置，檢測不出剩余電流，漏電保護(hù)裝置不動作。同時漏電保護(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，部分正常負(fù)荷電流將流經(jīng)大地，對剩余電流動作保護(hù)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(shè)漏電保護(hù)裝置時，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)裝置的誤動和拒動。筆者設(shè)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(jìn)線斷路器經(jīng)常無故跳閘，有人懷疑漏 電保護(hù)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(rèn)為以上原因可能性不大，經(jīng)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(xì)查原因，干脆甩掉漏電保護(hù)裝置，其防止電氣火災(zāi)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(nèi)系統(tǒng)設(shè)計均采用TN －C－S形式，而小區(qū)變電所是由供電部門設(shè)計建造，按TT系統(tǒng)供電，則變電所TT系統(tǒng)的安全保護(hù)措施難以適應(yīng)，系統(tǒng)不能正常工作。  在做住宅小區(qū)設(shè)計時，設(shè)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(yīng)按供電部門的要求采用接地系統(tǒng)，與當(dāng)?shù)氐慕拥叵到y(tǒng)協(xié)調(diào)一致，否則后果不堪設(shè)想。