低压配电线路接地故障保护技术措施
低压配电线路中的单相短路,回路中相线、中性线连接不良,这种情况容易发现,例如灯会不亮或者熄灭。而占短路80%的接地故障,相线与PE线、电气设备的外露导电部分或大地间的短路却难于觉察。例如PE线PEN线连接松动灯照样亮,如PEN线迸发火花,则容易酿成火灾。配电线路应设置接地故障保护,在发生故障时,保护元件必须能及时自动切断电源,防止人身电击伤亡、电气火灾和线路损坏。
TN系统发生接地故障时,用电设备金属外壳接触电位低,故障电流大,一般过电流保护电器可快速切断故障线路,TN系统的低压配电线路采用过电流保护兼作接地故障保护需满足:Za×Ia<220V的动作特性以及切断故障电流的时间上的要求。
式中Za--接地故障回路阻抗(Ω)
Ia--保护电器在规定时间内自动切断故障回路的电流(A)Ia值应取低压断路器相应过电流脱扣器额定电流的1.3倍。
其切断故障电流的时间应符合:(1)配电干线和只供电给固定式用电设备的末级配电线路不应大于5s2供电给手握式和移动式用电设备的末级配电线路不应大于0.4s。动作时间可从低压断路器的动作特性读取。
当过电流保护电器不能满足上式要求时,可采用带有单相接地保护的断路器或设零序电流保护措施。断路器的单相接地保护功能的实现原理有剩余电流型和零序电流型两种。剩余电流型是利用四个电流互感器分别检测三相电流和中性线(N线)的电流。无论三相电流平衡与否,则此矢量和为零(严格讲为线路与设备的正常泄露电流);Ia+Ib+Ic+In=0当发生某一相接地故障时,故障电流会通过保护线PE及与地相关连的金属构件,即;Ia+Ib+Ic+In≠0此时电流为接地故障电流加正常泄露电流。接地电流达到脱扣器整定电流时,即可报警或驱动短路器动作,实现单相接地保护。零序电流型是在三相上各安装一个电流互感器,检测三相的电流矢量和,即零序电流IoIa+Ib+Ic+In=Io。当发生某一相接地故障时,此时电流为接地故障电流加正常泄露电流,与脱扣器整定值比较,即可区分出接地电流,实现单相接地保护。带有单相接地保护的断路器到底是剩余电流型,还是零序电流型,以产品样本为准。
单相接地保护的断路器主要是针对配电线路的干线、主干线和近变压器端的单相对地短路保护,在线路的末端,通常都装漏电电流保护电器(RCD),其动作时间为0.1s。采用RCD时,因为TN-C接地系统中保护线PE和中性线N合用一根线PEN,PEN在正常工作时流过三相不平衡电流,当单相接地时产生的接地故障电流Id也从PEN线上流过,RCD根本无法检测出是不平衡电流还是接地故障电流。所以TN-C系统应按TN-C-S或局部TT接地处理。
TT系统中性点接地与PE线接地分开,中性线N与PE线无连接,供电线路一般较长,相-地回路阻抗较大。发生接地故障时,故障电路内包含外露导电部分接地极和电源接地极的接地电阻(R+RA),阻抗大,故障电流小,过流保护元件不易启动。在这种系统中装设RCD作单相接地保护是有效的措施之一。
对于TT系统,装有RCD的支路与不装RCD的支路不应使用公共接地极。必须有独立的接地板与PE线专供有RCD的分支回路用。
IT系统是变压器中性点不接地或经大阻抗接地,用电设备外壳直接接地。发生单相接地故障时,接地电流为电容电流。电流通道为:电源-相线-大地-网络电容-电源。故障电流为另两相对地电容电流的相量和,故障电流小,不需要中断供电,一般不装设漏电保护。但应由绝缘监察器发出信号,以便及时排除故障。IT系统中的漏电保护器主要用于切除两处异相同时接地故障。应根据具体情况按需要装设。
IT系统两处异相同时接地故障,IT系统内外露导电部分分别装设接地极,这时故障电流流经两个接地极电阻,故障回路的切断应符合TT系统接地故障保护的要求。如图5所示。
IT系统两处异相同时接地故障,IT系统内外露导电部分公用一个接地极,这时故障电流将流经PE线形成的金属短路,故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求。如图6所示。
为了用电安全,采用了接地故障保护后,仍需要可靠的接地采用等电位连接。等电位联结的作用是降低故障情况下,电气设备间、电气设备与其他设备间的接触电压,使人体在接触时,身体所承受的电压降至最低。在以人为本的今天,电气安全可是重之又重的大事,马虎不得。
篇2：低压配电系统接地型式监理程序
低压配电系统的接地型式监理程序
在电气设计图纸中,我们经常会碰到TT、TN低压配电接地系统,有时施工单位在这方面施工不太规范,甚至出现错误做法。在这里对低压配电系统的三种接地形式(TT系统、TN系统、IT系统)作一简要介绍。
所谓接地,就是指电气设备的某一部分(通常指电源中性点、金属外壳、金属基座和金属构架等)与大地土壤之间的良好电气连接。供接地与土壤直接接触的金属物体,称为接地体或接地极,将接地体与设备接地部分相连的金属导体称为接地线,接地体与接地线合称为接地装置。接地线在正常情况下是不带电的,主要有以下三个作用:(1)防止人身遭受电击;(2)保障电气系统正常运行;(3)防止雷击和静电的危害。
接地系统按其功能可分为工作接地和保护接地两种。工作接地是为了保证电力系统和电力设备达到正常工作要求而进行的接地,例如变压器中性点的接地、电子设备的逻辑地等均为工作接地。
通常各种不同的接地型式(TT系统、TN系统、IT系统)用不同的文字符号加以区分。
文字符号中的第一个字母表示电力系统可接地点(变压器中性点、发电机中性点)对地的关系:
T:表示直接接地
I:表示所有带电部分与地绝缘或通过阻抗接地(称为不接地系统)
文字符号中的第二个字母表示电气设备的外露可导电部分对地的关系。其中:
T:表示电气设备的外露可导电部分对地直接进行电气连接,与电力系统的接地点无直接关系
N:表示电气设备的外露可导电部分通过保护线与电力系统的接地点直接进行电气连接。N后面破折号的字母表示中性线与保护线的关系。其中:
TN-C表示中性线与保护线是合一的。具有简单、经济的优点:当发生接地短路故障时,故障电流大,一般可通过过电流保护电器切断电源保证安全。缺点:对于单相负荷或三相不平衡负荷以及有谐波电流负荷的线路中,PEN线中会流有电流,其所产生的压降呈现在电气设备的金属外壳和线路金属套管上,对敏感性的电子设备不利,另外PEN线上微弱电流在爆炸危险环境有可能引起爆炸,同时由于PEN线在同一建筑物内往往有相互电气连接,当PEN线断线或相线直接与大地短路时,都将呈现相当高的对地故障电压,这时可能扩大事故范围。TN-S表示中性线与保护线是分开的,TN-S系统的经济性较TN-C系统差,但比TN-C系统具有更多的优点,首先正常时PE线不通过负荷电流,与PE线相连的电气设备的金属外壳在正常运行时不带电位,适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电,其次也可用于有爆炸危险的环境中,另外在民用建筑中,家用电器大都有单独接地点的插头,采用TN-S供电,既方便又安全可靠。TN-C-S表示PEN线开始是合一的,从用电设备进户点起,PE线与N线开始分开,且PE线与N线自分开后,N线就对地绝缘,为了防止分开后的PE线与N线混淆,一般PE线、PEN线采用黄绿相间的色标,N线采用浅蓝色色标。
TT系统必须有一个直接工作接地点,一般是变压器或发电机的中性点。电气设备的外露导电部分必须设保护接地,当由同一保护电器保护电气设备的所有外露导电部分时,应用保护线连接在一起,并接到其共同的保护接地极上;当几个保护电器分级保护时,每个保护电器所保护的所有外露导电部分也必须按照这种方法接地。TT系统优点:电气设备的金属外壳用单独的接地极接地,与电源的中性点工作接地无电气联系,适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备的供电系统;当系统发生接地短路时,由于受到电源侧接地电阻和电气设备侧接地电阻的限制,短路电流不大,故可减少接地短路时产生的危险性。
IT系统有三种,一是电源中性点与地绝缘、二是电源中性点经阻抗接地,电源接地极与外露导电部分的接地极分开;三是电源中性点经阻抗接地,外露导电部分接到电源的接地极上。IT系统的电源是不接地或通过阻抗接地,电气设备的外露导电部分直接接地或通过保护线接到电源的接地极上。这种系统当出现第一次故障时,故障电流是正常运行时每相对地电容电流的3倍,系统的线电压无论在相位和量值均未发生变化,电气设备的金属外壳上不会产生危险性的接触电压,可不切断电源,电气设备尚能继续运行,但此时报警设备必须报警,并通过检查线路来消除故障,减少或消除电气设备的停电时间。
在工程中,一般对负荷密度较高的住宅小区或负荷较集中的大型工业建筑的馈电线路采用TN-C接地制式,在电源进户处设置重复接地,从重复接地处通过总箱内设置的N线、PE线端子排,将中性线N与保护线PE分开,从而构成一个实际的TN-C-S低压接地系统。
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