对低压配电系统接地形式和保护措施探析

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时间:2017-12-06

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1、对低压配电系统接地形式和保护措施探析  摘要:低压配电系统接地是一项复杂的、有关人身和设备安全的重要工作。接地形式与接地故障保护息息相关,只有正确做到概念清楚、具体情况具体分析才能有效地防止触电和火灾事故的发生,提高安全用电水平。本文介绍了低压配电系统保护接地的不同方式。为保障供电安全,笔者提出了低压配电系统接地故障保护措施,仅供同行参考。关键词:低压配电系统;接地方式;接零保护;故障保护措施中图分类号:TM421文献标识码:A文章编号:随着我国经济和科技的快速发展,电能已成为人们生活和工作中最基本的不可代替的能源。在工业与民用装置低压配电系统设计中

2、,首先必须保障人身安全,防止发生触电以及电气火灾、线路损坏等事故发生。最常见的方法就是采取保护接地、保护接零等技术措施。目前,供配电系统的接地方式主要有三种:即TT系统、IT系统和TN系统三种形式。本文对上述三种中性点接地方式进行了分析与比较,并对低压配电系统接地故障提出了防范措施。一、TT系统8TT供电系统(如图1所示)由于没有配中性线N,不适合于有单相用电的通信设备。这种设备只适合有特殊要求的场所,如电力炼钢、重要的手术室、重要的实验室、地下矿井或坑道指挥所、重要通信枢纽特定设备等,该供电系统对用电设备的耐压要求较高。由于中性点直接接地,发生单相

3、接地时,中性点对地电压为零,非接地的相对地电压不发生变化。通过接地中性点形成单相短路,产生很大的短路电流,保护单元动作切除故障线路,使系统的其他部分正常运行。图1TT供电系统示意图二、IT系统IT系统是三相三线式供电及接地系统,如下图2。该系统变压器(或发电机三相输出)中性点不接地或经高阻抗接地,无中性线N,只有线电压(380V),无相电压(220V),电气设备保护接地线(PE线)各自独立接地。8IT系统在供电距离较近时,供电可靠性高,安全性好。如果一相发生接地故障,通过熔断器等可以切断该相,其它两相可以正常供电。当中性点不接地系统单相接地电流超过规

4、定值时,为了避免产生断续电弧,避免引起过电压或造成短路,减小接地电弧电流并使电弧容易熄灭,中性点应经消弧线圈接地。消弧线圈实际上就是电抗线圈。假设,L1相对地短路,由于中性点接地电抗的存在,感性对抗电流滞后90°,而线路分布电容电流超前90°,从而有效减少了短路电流的电弧。图2IT系统示意图三、TN系统TN系统采用接零保护,系统有一点直接接地,电气设备外露可导电部分通过保护线(或公用中性线PEN)与接地连接。按照中性线与保护组合情况的不同,TN系统又可分为三种型式,即TN-C系统,TN-S系统和TN-C-S系统。3.1TN-C系统,如图3所示。TN-

5、C系统中保护零线(PE)与工作零线(N)共用,当发生电气设备相线与外壳接触故障时,故障电流经中性线回流到接地点,故障电流较大。TN-C系统适用于三相负荷基本平衡场合。若三相负荷不平衡,PE线中存在不平衡电流,使设备外壳带电,易造成人身伤害。PE线重复接地,可有效降低零线对地电压。图3TN-C系统示意图3.2TN-S系统。TN-S系统中保护线与中性线是分开的。当电气设备相线与外壳接触发生故障时,短路电流较大。当中性线断开时,三相负荷不平衡,中性点的电位升高,但设备外壳及PE线无电,保证设备及运行人员的安全。图4TN-S系统示意图83.3TN-C-S系统

6、。TN-C-S系统由两部分接地系统组成,一部分是TN-C系统,另一部分是TN-S系统。当电气设备相线与外壳接触时,故障同TN-C系统;当中性线断开时,故障同TN-S系统。PE线重复接地,而N线不宜重复接地,这样PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电,提高了设备及运行人员的安全性。图5TN-C-S系统示意图四、低压配电系统接地故障的危害和造成接地故障的主要原因分析4.1当电能失去控制时,就会引发各类电气事故,其中对人身伤害即触电事故是最常见的。另外,低压配电系统接地故障容易引发火灾:①接地故障电流容易引起火灾;②保护零线或保护地线的接线端子处连接

7、不实,接地故障的回路阻抗大引起火灾;③接地故障电压起火。4.2造成接地故障的主要因素是:①低压配电系统的安装多由非电气专业人员进行,人员素质参差不齐,安装质量难以保证。②电气线路或设备疏于检查。③选用假冒、伪劣的电气产品。④线路或设备遭水分浸入、挤压、鼠咬等。五、低压配电系统接地故障的防范措施(1)严格按照低压电气装置安装操作规程办事,非电气专业人员一律不准上岗,杜绝造成事故的各类人为因素。8(2)利用零序电流来实现接地故障保护。依据基尔霍夫定律,流入电路中任意节点的复电流的代数和为零,所以三相电流的矢量和即零序电流I0=∣IA∣+∣IB∣+∣IC∣

8、。在三相负荷完全平衡时(假定无接地故障,不考虑线路及电气设备的正常泄漏电流)I0=0。当三相负荷不平衡时I0

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