保護(hù)接地方法
關(guān)于電氣設(shè)備的接地
保護(hù)接地 為了防止因絕緣損壞而遭受觸電的危險(xiǎn),將與電氣設(shè)備帶電部分相絕緣的金屬外殼或構(gòu)架 同接地體之間做良好的電氣連接,稱(chēng)為保護(hù)接地。
保護(hù)接地又分為接地保護(hù)和接零保護(hù),兩種不同的保護(hù)方式使用的客觀環(huán)境又不同,因此如果選 擇使用不當(dāng),不僅會(huì)影響客戶(hù)使用的保護(hù)性能,還會(huì)影響電網(wǎng)的供電。
接地保護(hù)與接零保護(hù)統(tǒng)稱(chēng)保護(hù)接地,這兩種保護(hù)的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:
一是保護(hù)原理不同。接地保護(hù)的基本原理是限制漏電設(shè)備對(duì)地的泄露電流,使其不超過(guò)某一安全 范圍,一旦超過(guò)某一整定值保護(hù)器就能自動(dòng)切斷電源;接零保護(hù)的原理是借助接零線(xiàn)路,使設(shè)備在絕 緣損壞后碰殼形成單相金屬性短路時(shí),利用短路電流促使線(xiàn)路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作。
二是適用范圍不同。根據(jù)負(fù)荷分布、負(fù)荷密度和負(fù)荷性質(zhì)等相關(guān)因素,《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》 將上述兩種電力網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)的使用范圍進(jìn)行了劃分。TT系統(tǒng)通常適用于農(nóng)村公用低壓電力網(wǎng),該 系統(tǒng)屬于保護(hù)接地中的接地保護(hù)方式;TN系統(tǒng)(TN系統(tǒng)又可分為T(mén)N-C、TN-C-S、TN-S三種)主要適 用于城鎮(zhèn)公用低壓電力網(wǎng)和廠礦企業(yè)等電力客戶(hù)的專(zhuān)用低壓電力網(wǎng),該系統(tǒng)屬于保護(hù)接地中的接零保 護(hù)方式。當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)行的低壓公用配電網(wǎng)絡(luò),通常采用的是TT或TN-C系統(tǒng),實(shí)行單相、三相混合供 電方式。即三相四線(xiàn)制 380/220V 配電,同時(shí)向照明負(fù)載和動(dòng)力負(fù)載供電。
三是線(xiàn)路結(jié)構(gòu)不同。接地保護(hù)系統(tǒng)只有相線(xiàn)和中性線(xiàn),三相動(dòng)力負(fù)荷可以不需要中性線(xiàn),只要確 保設(shè)備良好接地就行了,系統(tǒng)中的中性線(xiàn)除電源中性點(diǎn)接地外,不得再有接地連接;接零保護(hù)系統(tǒng)要 求無(wú)論什么情況,都必須確保保護(hù)中性線(xiàn)的存在,必要時(shí)還可以將保護(hù)中性線(xiàn)與接零保護(hù)線(xiàn)分開(kāi)架設(shè), 同時(shí)系統(tǒng)中的保護(hù)中性線(xiàn)必須具有多處重復(fù)接地。
接地保護(hù)一般用于配電變壓器中性點(diǎn)不直接接地(三相三線(xiàn)制)的供電系統(tǒng)中,用以保證當(dāng)電氣 設(shè)備因絕緣損壞而漏電時(shí)產(chǎn)生的對(duì)地電壓不超過(guò)安全范圍。人體觸及電氣設(shè)備外殼時(shí),人體電阻(大 于 1000 歐)被接地電 阻(按規(guī)定不能大于 4 歐)分流。但需注意,這時(shí)如果碰殼短路,通過(guò)接地板將 有電流在地中向四周流散,于是在它附近各處就造成了不同的電位分布,接地極常采用金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu), 增大接地面積,減小電流密度,從而使接地極附近電位梯度也相應(yīng)減小,跨步電壓也相應(yīng)減小 。
根據(jù)客戶(hù)所在的供電系統(tǒng),正確選擇接地保護(hù)和接零保護(hù)方式
客戶(hù)所在的公用配電網(wǎng)絡(luò)是TT系統(tǒng),客戶(hù)應(yīng)該統(tǒng)一采取接地保護(hù);如果客戶(hù)所在的公用配電網(wǎng) 絡(luò)是TN-C系統(tǒng),則應(yīng)統(tǒng)一采取接零保護(hù)。
TT系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)是兩個(gè)具有各自獨(dú)立特性的系統(tǒng),雖然兩個(gè)系統(tǒng)都可以為客戶(hù)提供220/380V的 單、三相混合電源,但它們之間不僅不能相互替代, 同時(shí)在保護(hù)措施上的要求又是截然的不同。這 是因?yàn)椋慌潆娤到y(tǒng)里,如果兩種保護(hù)方式同時(shí)存在的話(huà),采取接地保護(hù)的設(shè)備一旦發(fā)生相線(xiàn)碰殼 故障,零線(xiàn)的對(duì)地電壓將會(huì)升高到相電壓的一半或更高,這時(shí)接零保護(hù)(因設(shè)備的金屬外殼與零線(xiàn)直 接連接)的所有設(shè)備上便會(huì)帶上同樣高的電位,使的設(shè)備外殼等金屬部分呈現(xiàn)較高的對(duì)地電壓,從而 危及使用人員的安全。因此,同一配電系統(tǒng)只能采用同一種保護(hù)方式,兩種保護(hù)方式不得混用。將金 屬外殼用保護(hù)接地線(xiàn)(PEE)與接地極直接連接的叫接地保護(hù);當(dāng)將金屬外殼用保護(hù)線(xiàn)(PE)與保護(hù) 中性線(xiàn)(PEN)相連接的則稱(chēng)之為接零保護(hù)。
依據(jù)兩種保護(hù)方式的不同設(shè)置要求,規(guī)范設(shè)計(jì)、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)新建或改造的客戶(hù)建筑物的室內(nèi)配電部分,實(shí)施以局部三相五線(xiàn)制或單相三線(xiàn)制,取代TT或 TN-C系統(tǒng)中的三相四線(xiàn)制或單相二線(xiàn)制配電模式,可以有效實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端的保護(hù)接地。所謂"局部三相 五線(xiàn)制或單相三線(xiàn)制”就是在低壓線(xiàn)路接入客戶(hù)后,客戶(hù)要改變?cè)瓉?lái)的傳統(tǒng)配線(xiàn)模式,在原來(lái)的三相 四線(xiàn)制和單相二線(xiàn)制配線(xiàn)的基礎(chǔ)上,分別各增加一條保護(hù)線(xiàn)接入到客戶(hù)每一個(gè)需要實(shí)施接地保護(hù)電器 插座的接地線(xiàn)端子上。為了便于維護(hù)和管理,這條保護(hù)線(xiàn)的室內(nèi)引出和室外引入端的交匯處應(yīng)裝設(shè)在 電源引入的配電盤(pán)上,然后再根據(jù)客戶(hù)所在的配電系統(tǒng),分別設(shè)置保護(hù)線(xiàn)的接入方 法。
1 、 TT 系統(tǒng)接地保護(hù)線(xiàn)( PEE )的設(shè)置要求 必須采取接地保護(hù)方式。按照《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》的要求,在室外埋設(shè)人工接地裝置,其 接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:
ReWUlom/Iop
式中:Re接地電阻(Q ) ; Ulom通稱(chēng)電壓極限(V),正常情況下可按交流有效值50V考慮; Iop相鄰上一級(jí)剩余電流(漏電)保護(hù)器的動(dòng)作電流(A)。
對(duì)于一般客戶(hù)來(lái)講,只要采用40X40X4X2500毫米的角鋼,用機(jī)械打入的方式垂直打入地下 0.6米,就能滿(mǎn)足接地電阻的阻值要求。然后用直徑鼻屮8的圓鋼焊接后引出地面0.6米,再用同引 入的電源相線(xiàn)同等材質(zhì)和型號(hào)的導(dǎo)線(xiàn)連接到配電盤(pán)的保護(hù)線(xiàn)(PEE)上。
2、TN-C系統(tǒng)接零保護(hù)線(xiàn)(PE)的設(shè)置要求 必須采取接零保護(hù)方式,因此需要在原三相四線(xiàn)制或單相兩線(xiàn)制的基礎(chǔ)上,另增加一條專(zhuān)用保護(hù) 線(xiàn)(PE),該條保護(hù)線(xiàn)是由客戶(hù)受電端配電盤(pán)的保護(hù)中性線(xiàn)(PEN)上引出,與原來(lái)的三相四線(xiàn)制或 單相二線(xiàn)制一同進(jìn)行配線(xiàn)連接。為了保證整個(gè)系統(tǒng)工作的安全可*,在使用中應(yīng)特別注意,保護(hù)線(xiàn)(PE) 自從保護(hù)中性線(xiàn)(PEN)上引出后,在客戶(hù)端就形成了中性線(xiàn)N和保護(hù)線(xiàn)(PE),使用中不能將兩線(xiàn) 再進(jìn)行合并為(PEN)線(xiàn)。為了確保保護(hù)中性線(xiàn)(PEN)的重復(fù)接地的可*性,TN-C系統(tǒng)主干線(xiàn)的首、 末端,所有分支T接線(xiàn)桿、分支末端桿,等處均應(yīng)裝設(shè)重復(fù)接地線(xiàn),同時(shí)三相四線(xiàn)制用戶(hù)也應(yīng)在接戶(hù) 線(xiàn)的入戶(hù)支架處,(PEN)線(xiàn)在分為中性線(xiàn)(N)和保護(hù)線(xiàn)(PE)之前,進(jìn)行重復(fù)接地。無(wú)論是保護(hù)中 性線(xiàn)(PEN)、中性線(xiàn)(N)還是保護(hù)線(xiàn)(PE)的導(dǎo)線(xiàn)截面一律按照相線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)和截面標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選 擇。
工作接地 變壓器低壓中性點(diǎn)的接地,稱(chēng)為工作接地。其作用:①降低人體的接觸電壓,在中性點(diǎn) 對(duì)地絕緣的系統(tǒng)中,當(dāng)一相接 地,而人體又觸及另一相時(shí),人體將受到線(xiàn)電壓,但對(duì)中性點(diǎn)接地系 統(tǒng),人體受到的為相電壓。②迅速切斷故障設(shè)備。在中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)中,一相接地時(shí),接地電流 僅為電容電流和泄漏電流,數(shù)值很小,不足以使保護(hù)裝置動(dòng)作以切斷故障設(shè)備。在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中, 發(fā)生碰地時(shí)將引起單相接地短路,能使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作以切斷故障。③減輕高壓竄人低壓的危險(xiǎn)。
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,可以采用保護(hù)接地,而在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中,則必須采用保護(hù)接零
中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng),是為了提高供電可靠性,若速斷跳閘了可靠性就保證不了。中性點(diǎn)不 接地,發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí),大地的電位與接地的相線(xiàn)相同,并且與 中性點(diǎn)不能形成回路。在三相三 線(xiàn)制電路中,接地改接零,所有接零保護(hù)的電器外殼與地之間將變成相電壓,使電路不能正常工作, 而且所有碰上外殼的人都會(huì)觸電。
一 變壓器中性點(diǎn)接地與不接地的優(yōu)缺點(diǎn)比較
1.1 變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn):
(1) 優(yōu)點(diǎn):對(duì)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng),若發(fā)生某單相接地,另兩相電壓不升高,這樣可使整個(gè)系統(tǒng)絕 緣水平降低;另外,單相接地會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流Is,從而使保護(hù)裝置(繼電器、熔斷器等)迅 速準(zhǔn)確地動(dòng)作,提高了保護(hù)的可靠性。
(2) 缺點(diǎn):對(duì)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng),由于單相短路電流Is很大,開(kāi)關(guān)及電氣設(shè)備等要選擇較大容 量,并且還能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和干擾通訊線(xiàn)路等;
1.2 變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn):
(1) 優(yōu)點(diǎn):對(duì)變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),由于限制了單相接地電流,對(duì)通訊的干擾較小;另外單相 接地可以運(yùn)行一段時(shí)間,提高了供電的可靠性。
(2) 缺點(diǎn):對(duì)變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)一相接地時(shí),另兩相對(duì)地電壓升高,易使絕緣薄弱地方 擊穿,從而造成兩相接地短路。
二 各種電壓等級(jí)供電線(xiàn)路的接地方式
(1) 在llOkv及以上的高壓或超高壓系統(tǒng)中,一般采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng),其目的是為了降低電氣設(shè) 備絕緣水平,免除由于單相接地后繼續(xù)運(yùn)行而形成的不對(duì)稱(chēng)性。
(2) 工廠供電系統(tǒng)采用電壓在lkv~35kv, —般為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),因工廠供電距離短,對(duì)地電容 ?。╔c大),單相接地電流小,這樣可以運(yùn)行一段時(shí)間,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電可靠性,對(duì)通 訊干擾小等優(yōu)點(diǎn)。在煤礦井下,我國(guó)、西德等國(guó)禁止中性點(diǎn)接地,其主要目的是為安全,減小了單相 接地電流,但即使小的單相接地電流,煤礦井下也不允許存在,因此在煤礦井下,安裝有檢漏繼電器, 就是當(dāng)電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻抗降低到危險(xiǎn)值或人觸及一相導(dǎo)體或電網(wǎng)一相接地時(shí),能很快地切斷電源,防 止觸電、漏電事故,提前切斷故障設(shè)備。
(3) 1kv以下的供電系統(tǒng)(380/220伏),除某些特殊情況下(井下、游泳池),絕大部分是中性點(diǎn) 接地系統(tǒng),主要是為了防止絕緣損壞而遭受觸電的危險(xiǎn)。
三 電氣設(shè)備的保護(hù)接地
3.1 保護(hù)接地
將電氣設(shè)備的金屬外殼通過(guò)接地線(xiàn)與接地體相接,其原理是分流原理(如圖 1)。由于人體電阻 Rr 遠(yuǎn)大于接地電阻Rd,所以Ir《Id。保護(hù)接地適應(yīng)于變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中。但在干燥場(chǎng) 所,交流電壓 50V 及以下,或直流電壓 110V 及以下的電氣設(shè)備,金屬外殼可不接地;在干燥且有木 質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面的場(chǎng)所,交流額定電壓380V及以下,或直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè) 備金屬外殼,除另有規(guī)定外(在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所仍應(yīng)接地),可不接地。
電氣設(shè)備在高處時(shí),不應(yīng)采取保護(hù)接地措施,否則會(huì)把大地電位引向高處,反而增加觸電危險(xiǎn)。
3.2 保護(hù)接地時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題 由同一變壓器(中性點(diǎn)不接地)供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備不應(yīng)分別接地,而應(yīng)形成一個(gè)保護(hù)接地系統(tǒng)。 這樣做不僅降低了接地電阻,而且也防止了不同電氣設(shè)備的不同相,同時(shí)碰殼(接地)所帶來(lái)的危險(xiǎn)。 形成保護(hù)接地系統(tǒng)后,這時(shí)兩相短路電流主要通過(guò)接地網(wǎng)流通,因而提高了兩相短路電流的數(shù)值,保 證過(guò)流保護(hù)裝置可靠動(dòng)作。
四 電氣設(shè)備保護(hù)接零
4.1 保護(hù)接零
由于低電壓網(wǎng)(380V/220V)中性點(diǎn)不接地只有個(gè)別場(chǎng)合,如礦井、游泳池等,而一般低壓電網(wǎng)都采 用了中性點(diǎn)接地的三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)。在這種電網(wǎng)中 工作的設(shè)備,其金屬外殼要與零線(xiàn)緊密相接, 即保護(hù)接零。保護(hù)接零的目的,也是為了保證安全,當(dāng)設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí),則造成單相短路,使保 護(hù)裝 置迅速動(dòng)作,切斷故障設(shè)備。
按中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)的組合情況,保護(hù)接零分以下三種情況:
(1) 整個(gè)系統(tǒng)中性線(xiàn)N與保護(hù)線(xiàn)PE是合一的,通常適用于三相負(fù)荷比較平衡且單相負(fù)荷容量較小的 場(chǎng)所。
(2) 整個(gè)系統(tǒng)中性線(xiàn)N與保護(hù)線(xiàn)PE是分開(kāi)的。即將設(shè)備外殼接在保護(hù)線(xiàn)PE上,在正常情況下保護(hù) 線(xiàn)上沒(méi)有電流流過(guò),所以設(shè)備外殼不帶電。
(3) 系統(tǒng)中的一部分采用中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)合一的,局部采用專(zhuān)設(shè)的保護(hù)線(xiàn)。
4.2 保護(hù)接零應(yīng)注意問(wèn)題:
(1) 由同一臺(tái)發(fā)電機(jī)或同一臺(tái)變壓器供電的線(xiàn)路,不允許有的設(shè)備保護(hù)接地,有的設(shè)備保護(hù)接零。
(2) 沿零線(xiàn)上把一點(diǎn)或多點(diǎn)再行接地,即重復(fù)接地。以確保護(hù)接地裝置的可靠。但重復(fù)接地只能起 到平衡電位的作用,因此,中性線(xiàn)盡量避免斷裂,對(duì)中性線(xiàn)要求精心施工,注意維護(hù)。
五 結(jié)束語(yǔ) 電源中性點(diǎn)的接地方式及用電設(shè)備保護(hù)接地、保護(hù)接零的歸類(lèi)分析,對(duì)不同電壓等級(jí)的電力網(wǎng)怎樣合 理供電及電氣設(shè)備的安全使用有現(xiàn)實(shí)意義。