关于电气设备的接地保护接地 为了防止因绝缘损坏而遭受触电的危险,将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或构架 同接地体之间做良好的电气连接,称为保护接地保护接地又分为接地保护和接零保护,两种不同的保护方式使用的客观环境又不同,因此如果选 择使用不当,不仅会影响客户使用的保护性能,还会影响电网的供电接地保护与接零保护统称保护接地,这两种保护的不同点主要表现在三个方面:一是保护原理不同接地保护的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电流,使其不超过某一安全 范围,一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源;接零保护的原理是借助接零线路,使设备在绝 缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时,利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作二是适用范围不同根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素,《农村低压电力技术规程》 将上述两种电力网的运行系统的使用范围进行了划分TT系统通常适用于农村公用低压电力网,该 系统属于保护接地中的接地保护方式;TN系统(TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种)主要适 用于城镇公用低压电力网和厂矿企业等电力客户的专用低压电力网,该系统属于保护接地中的接零保 护方式当前我国现行的低压公用配电网络,通常采用的是TT或TN-C系统,实行单相、三相混合供 电方式。
即三相四线制 380/220V 配电,同时向照明负载和动力负载供电三是线路结构不同接地保护系统只有相线和中性线,三相动力负荷可以不需要中性线,只要确 保设备良好接地就行了,系统中的中性线除电源中性点接地外,不得再有接地连接;接零保护系统要 求无论什么情况,都必须确保保护中性线的存在,必要时还可以将保护中性线与接零保护线分开架设, 同时系统中的保护中性线必须具有多处重复接地接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地(三相三线制)的供电系统中,用以保证当电气 设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围人体触及电气设备外壳时,人体电阻(大 于 1000 欧)被接地电 阻(按规定不能大于 4 欧)分流但需注意,这时如果碰壳短路,通过接地板将 有电流在地中向四周流散,于是在它附近各处就造成了不同的电位分布,接地极常采用金属网状结构, 增大接地面积,减小电流密度,从而使接地极附近电位梯度也相应减小,跨步电压也相应减小 根据客户所在的供电系统,正确选择接地保护和接零保护方式客户所在的公用配电网络是TT系统,客户应该统一采取接地保护;如果客户所在的公用配电网 络是TN-C系统,则应统一采取接零保护。
TT系统和TN-C系统是两个具有各自独立特性的系统,虽然两个系统都可以为客户提供220/380V的 单、三相混合电源,但它们之间不仅不能相互替代, 同时在保护措施上的要求又是截然的不同这 是因为,同一配电系统里,如果两种保护方式同时存在的话,采取接地保护的设备一旦发生相线碰壳 故障,零线的对地电压将会升高到相电压的一半或更高,这时接零保护(因设备的金属外壳与零线直 接连接)的所有设备上便会带上同样高的电位,使的设备外壳等金属部分呈现较高的对地电压,从而 危及使用人员的安全因此,同一配电系统只能采用同一种保护方式,两种保护方式不得混用将金 属外壳用保护接地线(PEE)与接地极直接连接的叫接地保护;当将金属外壳用保护线(PE)与保护 中性线(PEN)相连接的则称之为接零保护依据两种保护方式的不同设置要求,规范设计、施工工艺标准对新建或改造的客户建筑物的室内配电部分,实施以局部三相五线制或单相三线制,取代TT或 TN-C系统中的三相四线制或单相二线制配电模式,可以有效实现客户端的保护接地所谓"局部三相 五线制或单相三线制”就是在低压线路接入客户后,客户要改变原来的传统配线模式,在原来的三相 四线制和单相二线制配线的基础上,分别各增加一条保护线接入到客户每一个需要实施接地保护电器 插座的接地线端子上。
为了便于维护和管理,这条保护线的室内引出和室外引入端的交汇处应装设在 电源引入的配电盘上,然后再根据客户所在的配电系统,分别设置保护线的接入方 法1 、 TT 系统接地保护线( PEE )的设置要求 必须采取接地保护方式按照《农村低压电力技术规程》的要求,在室外埋设人工接地装置,其 接地电阻应满足下式要求:ReWUlom/Iop式中:Re接地电阻(Q ) ; Ulom通称电压极限(V),正常情况下可按交流有效值50V考虑; Iop相邻上一级剩余电流(漏电)保护器的动作电流(A)对于一般客户来讲,只要采用40X40X4X2500毫米的角钢,用机械打入的方式垂直打入地下 0.6米,就能满足接地电阻的阻值要求然后用直径鼻屮8的圆钢焊接后引出地面0.6米,再用同引 入的电源相线同等材质和型号的导线连接到配电盘的保护线(PEE)上2、TN-C系统接零保护线(PE)的设置要求 必须采取接零保护方式,因此需要在原三相四线制或单相两线制的基础上,另增加一条专用保护 线(PE),该条保护线是由客户受电端配电盘的保护中性线(PEN)上引出,与原来的三相四线制或 单相二线制一同进行配线连接为了保证整个系统工作的安全可*,在使用中应特别注意,保护线(PE) 自从保护中性线(PEN)上引出后,在客户端就形成了中性线N和保护线(PE),使用中不能将两线 再进行合并为(PEN)线。
为了确保保护中性线(PEN)的重复接地的可*性,TN-C系统主干线的首、 末端,所有分支T接线杆、分支末端杆,等处均应装设重复接地线,同时三相四线制用户也应在接户 线的入户支架处,(PEN)线在分为中性线(N)和保护线(PE)之前,进行重复接地无论是保护中 性线(PEN)、中性线(N)还是保护线(PE)的导线截面一律按照相线的导线型号和截面标准来选 择工作接地 变压器低压中性点的接地,称为工作接地其作用:①降低人体的接触电压,在中性点 对地绝缘的系统中,当一相接 地,而人体又触及另一相时,人体将受到线电压,但对中性点接地系 统,人体受到的为相电压②迅速切断故障设备在中性点绝缘的系统中,一相接地时,接地电流 仅为电容电流和泄漏电流,数值很小,不足以使保护装置动作以切断故障设备在中性点接地系统中, 发生碰地时将引起单相接地短路,能使保护装置迅速动作以切断故障③减轻高压窜人低压的危险在中性点不接地系统中,可以采用保护接地,而在中性点接地系统中,则必须采用保护接零中性点不接地的供电系统,是为了提高供电可靠性,若速断跳闸了可靠性就保证不了中性点不 接地,发生单相对地短路时,大地的电位与接地的相线相同,并且与 中性点不能形成回路。
在三相三 线制电路中,接地改接零,所有接零保护的电器外壳与地之间将变成相电压,使电路不能正常工作, 而且所有碰上外壳的人都会触电一 变压器中性点接地与不接地的优缺点比较1.1 变压器中性点接地系统的优缺点:(1) 优点:对电源中性点接地系统,若发生某单相接地,另两相电压不升高,这样可使整个系统绝 缘水平降低;另外,单相接地会产生较大的短路电流Is,从而使保护装置(继电器、熔断器等)迅 速准确地动作,提高了保护的可靠性2) 缺点:对电源中性点接地系统,由于单相短路电流Is很大,开关及电气设备等要选择较大容 量,并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等;1.2 变压器中性点不接地系统的优、缺点:(1) 优点:对变压器中性点不接地系统,由于限制了单相接地电流,对通讯的干扰较小;另外单相 接地可以运行一段时间,提高了供电的可靠性2) 缺点:对变压器中性点不接地系统,当一相接地时,另两相对地电压升高,易使绝缘薄弱地方 击穿,从而造成两相接地短路二 各种电压等级供电线路的接地方式(1) 在llOkv及以上的高压或超高压系统中,一般采用中性点接地系统,其目的是为了降低电气设 备绝缘水平,免除由于单相接地后继续运行而形成的不对称性。
2) 工厂供电系统采用电压在lkv~35kv, —般为中性点不接地系统,因工厂供电距离短,对地电容 小(Xc大),单相接地电流小,这样可以运行一段时间,提高了系统的稳定性和供电可靠性,对通 讯干扰小等优点在煤矿井下,我国、西德等国禁止中性点接地,其主要目的是为安全,减小了单相 接地电流,但即使小的单相接地电流,煤矿井下也不允许存在,因此在煤矿井下,安装有检漏继电器, 就是当电网对地绝缘阻抗降低到危险值或人触及一相导体或电网一相接地时,能很快地切断电源,防 止触电、漏电事故,提前切断故障设备3) 1kv以下的供电系统(380/220伏),除某些特殊情况下(井下、游泳池),绝大部分是中性点 接地系统,主要是为了防止绝缘损坏而遭受触电的危险三 电气设备的保护接地3.1 保护接地将电气设备的金属外壳通过接地线与接地体相接,其原理是分流原理(如图 1)由于人体电阻 Rr 远大于接地电阻Rd,所以Ir《Id保护接地适应于变压器中性点不接地的供电系统中但在干燥场 所,交流电压 50V 及以下,或直流电压 110V 及以下的电气设备,金属外壳可不接地;在干燥且有木 质、沥青等不良导电地面的场所,交流额定电压380V及以下,或直流额定电压440V及以下的电气设 备金属外壳,除另有规定外(在爆炸危险场所仍应接地),可不接地。
电气设备在高处时,不应采取保护接地措施,否则会把大地电位引向高处,反而增加触电危险3.2 保护接地时应注意问题 由同一变压器(中性点不接地)供电系统中各电气设备不应分别接地,而应形成一个保护接地系统 这样做不仅降低了接地电阻,而且也防止了不同电气设备的不同相,同时碰壳(接地)所带来的危险 形成保护接地系统后,这时两相短路电流主要通过接地网流通,因而提高了两相短路电流的数值,保 证过流保护装置可靠动作四 电气设备保护接零4.1 保护接零由于低电压网(380V/220V)中性点不接地只有个别场合,如矿井、游泳池等,而一般低压电网都采 用了中性点接地的三相四线制供电系统在这种电网中 工作的设备,其金属外壳要与零线紧密相接, 即保护接零保护接零的目的,也是为了保证安全,当设备发生一相碰壳时,则造成单相短路,使保 护装 置迅速动作,切断故障设备按中性线与保护线的组合情况,保护接零分以下三种情况:(1) 整个系统中性线N与保护线PE是合一的,通常适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的 场所2) 整个系统中性线N与保护线PE是分开的即将设备外壳接在保护线PE上,在正常情况下保护 线上没有电流流过,所以设备外壳不带电。
3) 系统中的一部分采用中性线与保护线合一的,局部采用专设的保护线4.2 保护接零应注意问题:(1) 由同一台发电机或同一台变压器供电的线路,不允许有的设备保护接地,有的设备保护接零2) 沿零线上把一点或多点再行接地,即重复接地以确保护接地装置的可靠但重复接地只能起 到平衡电位的作用,因此,中性线尽量避免断裂,对中性线要求精心施工,注意维护五 结束语 电源中性点的接地方式及用电设备保护接地、保护接零的归类分析,对不同电压等级的电力网怎样合 理供电及电气设备的安全使用有现实意义。