低壓配電系統(tǒng)接地與漏電保護(hù)裝置的應(yīng)用
2004-11-17摘要：介紹了低壓配電系統(tǒng)接地的形式、正確使用方法和使用范圍。指出了不同配電系統(tǒng)接地的正確安裝和必要性。
關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)，漏電保護(hù)裝置；接地；可靠性
中圖分類(lèi)號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
Application of LV Distribution System Earth and Earth Leakage Protection
JIA Wen_jun
(General Changcheng Electric Apparatus Factory of Tianshui,Tianshui Ganshu 741000 China)
Abstract:The form，correct usage and scope of low voltage distribution system are presented in the paper，and points out correct installation and reliability of different distribution systems.
Key words:LV distribution system;earth leakage protection;earth;reliability
1 引言
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，給人身安全帶來(lái)一定的威脅。為了提高低壓配電系統(tǒng)安全用電水平，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，大幅度提高安全用電水平。為此本文先分析配電系統(tǒng)接地的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，然后介紹在不同的配電系統(tǒng)接地下正確安裝使用漏電保護(hù)裝置的必要性，使漏電保護(hù)裝置在不同的配電系統(tǒng)接地中能夠有效和正確安裝使用。
2 配電系統(tǒng)接地形式
接地形式分為TN、TT、IT三大類(lèi)，系統(tǒng)特性以符號(hào)表示，字母含義為：第一個(gè)字母表示電源與地的關(guān)系�！癟”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。第二個(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(PEN線)；“S”表示中性線與保護(hù)線是分開(kāi)的。
2.1 TN系統(tǒng)
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(guò)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。
(1) 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)，如圖1。由于投資較少，又節(jié)約導(dǎo)電材料，因此在過(guò)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(guò)，有時(shí)還要通過(guò)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，低于安全電壓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)地電壓大于安全電壓，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線傳至其它未發(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(wú)法實(shí)現(xiàn)電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全，在國(guó)際上基本不被采用，名存實(shí)亡。
圖1 TN—C系統(tǒng)
(2) TN—S系統(tǒng)
整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開(kāi)產(chǎn)的，稱為TN—S系統(tǒng)，如圖2。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于PE線在正常情況下不通過(guò)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線上其它設(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)備的防止間接觸電安全，這種系統(tǒng)多作于環(huán)境條件較差，對(duì)安全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(wèn)題。
圖2 TN—S系統(tǒng)
(3) 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(kāi)稱為TN—C—S系統(tǒng)，如圖3。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，又保證一定安全水平，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。
2.2 TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)的電源端有一個(gè)直接接地點(diǎn)，也引出N線，屬三相四線制系統(tǒng)。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。如圖4，這個(gè)接地點(diǎn)與電源端接地點(diǎn)是沒(méi)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(wú)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線傳到其它未發(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(mén)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，也并不能保證安全，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(平均為2000Ω)遠(yuǎn)大于保護(hù)接地電阻，因此這部分單相短路電流通過(guò)接地裝置引入大地，通過(guò)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RN＝4Ω，設(shè)備外殼與大地之間的電阻RD＝4Ω，則故障電流ID=27.5A而一般情況下RD很難做到4Ω，假若RD＝7～11Ω,，則ID=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ED控制在50以下，則RD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。
圖3 TN—C—S系統(tǒng)
2.3 IT系統(tǒng)
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，如圖5。用電設(shè)備外殼經(jīng)各自的PE線直接接地，PE線間無(wú)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)生電弧的最小燃弧電流時(shí)，會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成火災(zāi)等危險(xiǎn)，人觸及會(huì)造成人身事故。因此對(duì)IT系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)裝絕緣監(jiān)察裝置，以此來(lái)達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人身安全的目的。
圖4 TT系統(tǒng)
圖5 IT系統(tǒng)
3 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(guò)漏電保護(hù)裝置而檢測(cè)不出來(lái)，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(wú)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(kāi)，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(guò)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(wèn)題。因?yàn)橹貜?fù)接地對(duì)末端漏電保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)為電源側(cè)，但對(duì)前一級(jí)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。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，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，提高了安全用電水平。
來(lái)源：中國(guó)防爆網(wǎng)
原作者：賈文軍