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1、家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 1 家家 庭庭 電電 路路 和安和安 全全 用用 電電 (五)接地保護(五)接地保護 修訂版(2012.9) 王 紹 符 新概念基礎(chǔ)物理新概念基礎(chǔ)物理 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 2 1 IT 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 2 TT 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 3 TN 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 4 接地保護系統(tǒng)的選用接地保護系統(tǒng)的選用 附:等電勢聯(lián)結(jié)附:等電勢聯(lián)結(jié) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 3 引引 言言 接地保護系統(tǒng)分為接地保護系統(tǒng)分為 IT,TT, TN 三種三種
2、 (1)第一個字母說明)第一個字母說明電源對地電源對地的關(guān)系的關(guān)系 字母“I”表示電源與地隔離,如三相三線系統(tǒng)電源不接地; 字母“T”表示電源有一點與地直接連接,如三相四線系統(tǒng)電源 的中性點接地. (2)第二個字母說明)第二個字母說明用電裝置外露導(dǎo)電部分用電裝置外露導(dǎo)電部分(如金屬外殼如金屬外殼)對地對地 的關(guān)系的關(guān)系 字母“T”表示外露導(dǎo)電部分直接接地,這在我國習(xí)慣上常稱之 為“接地”; 字母“N”表示外露導(dǎo)電部分與電源中性點連接而接地,這在我 國習(xí)慣上常稱之為“接零”. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 4 IT系統(tǒng)電源不接地, 用電器的外殼接地,如 圖所示.該
3、系統(tǒng)不引出 中性線,多用于三相三 線負載.其特點是發(fā)生 故障后無需停電,也不 會發(fā)生人身電擊事故. 多用于不能間斷供電部 門,如手術(shù)室等.一般 住宅供電不采用IT系統(tǒng). 1 IT 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 5 1.1 IT接地保護系統(tǒng)故障(一)接地保護系統(tǒng)故障(一) IT接地故障保護系統(tǒng)電 源不接地,也不引出中性 線用電設(shè)備金屬外殼接 地如果有一相線發(fā)生與 外殼接觸故障,此時故障 電流Id回路包括接地電阻 RA及另兩相對地電容的阻 抗,所以故障電流Id的值 很小,其故障電壓不超過 安全電壓限值. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接
4、地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 6 第一次接地故障第一次接地故障不會引起人身電擊等事故發(fā)生,也不中 斷對用電設(shè)備的供電但是在IT系統(tǒng)中應(yīng)安裝絕緣監(jiān)測器絕緣監(jiān)測器, 發(fā)生第一次故障后發(fā)出聲光信號,以便及時排除. 如果發(fā)生第一次接地故障后未能及時排除,隨后又發(fā)生 另一相線接地故障就會形成兩相短路,這就是所謂第二次接第二次接 地故障地故障第二次接地故障將引起保護電器發(fā)生動作切斷電 源 IT系統(tǒng)不宜引出中性線,因為引出中性線后如果中性線 發(fā)生接地故障,絕緣監(jiān)測器不能給出信號,故障無法發(fā)現(xiàn), 而此時的IT系統(tǒng)則已退化為TT系統(tǒng)從而失去IT系統(tǒng)發(fā)生故 障不間斷供電的優(yōu)點 1.2 IT接地保護系統(tǒng)故障(二)接地保
5、護系統(tǒng)故障(二) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 7 TT系統(tǒng)接線 方式如圖所示, 三相電源的中性 點接地,用電處 另行埋設(shè)保護接 地線PE.用電器的 金屬外殼與此保 護接地線PE相連. 分散的住宅常采 用這種系統(tǒng). 2 TT 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 8 TT系統(tǒng)系統(tǒng)如果發(fā)生相線碰殼事故,故障電流Id通過大地構(gòu)成回路, 如圖所示.該電流使保護器rcd動作,切斷電源,消除危險. 2.1 TT接地保護系統(tǒng)故障(一)接地保護系統(tǒng)故障(一) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 9 d
6、 220 44 I A = 27. 5 A TT系統(tǒng)對外殼的接地電阻和保護電器有一定的要 求,接地電阻不能大于4.另外,保護器的動作電流必 須小于某一定值.當(dāng)供電電壓為220V,電源及電器兩處 的接地電阻均為4時,則發(fā)生相線碰殼事故時故障電流 為 如果該電路中保險絲額定值不小于27.5 A,將長時 間不熔斷,保護失效.這種情況下,保護線PE及與之相 連的所有電器的外殼對地電壓均為110 V,有觸電危險. 所以采用TT系統(tǒng)時,對使用大功率用電器受到限制.如 加裝漏電保護器則可改觀. 2.2 TT接地保護系統(tǒng)故障(二)接地保護系統(tǒng)故障(二) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián)
7、結(jié)) 10 TN-C系統(tǒng)系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)系統(tǒng) TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng) TN系統(tǒng)是最常用的保護系統(tǒng).電源的中性點接地,并引出中性線N. TN系統(tǒng)又可分為TN-C,TN-S,TN-C-S三種子系統(tǒng). 3 TN 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 11 TN-C系統(tǒng)工作中性線同時用作保護接地線,符號為PEN. 3.1 TN-C 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 12 TN-C系統(tǒng)工作原理是,如果用電器發(fā)生某根相線 碰殼事故,則經(jīng)過PEN線形成單相短路,短路電流迫使 保護器動作,切斷電源. TN-C
8、系統(tǒng)可以通過適當(dāng)選擇PEN線的截面積,以 及在較長線路上將PEN線重復(fù)接地等措施,使PEN線的 阻抗足夠小,從而發(fā)生相線碰殼事故時短路電流足夠 大,能使保護器能在規(guī)定的時間內(nèi)切斷電源,因此解 決了TT系統(tǒng)不適于應(yīng)用較大功率電器的問題. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 13 3.1.1 TN-C系統(tǒng)中的錯誤接法系統(tǒng)中的錯誤接法 用TN-C系統(tǒng)電器外殼不能直 接與室內(nèi)的中性線連接. 住宅供電系統(tǒng)末端往往存在 著嚴(yán)重的三相負載不平衡現(xiàn)象, PEN線上電流較大,如果電器外 殼直接與室內(nèi)的中性線連接就會 使接地的電器外殼對地有較高電 壓,也可能造成危險. 家庭電路和安全用電
9、(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 14 3.1.2 TN-C系統(tǒng)的缺陷系統(tǒng)的缺陷 TN-C系統(tǒng)存在很大缺陷, 如不能出現(xiàn)PEN線斷線.如果 PEN線在A點斷開,而A點之后 又沒有重復(fù)接地線,則A點之后 只要有一個電器未關(guān)斷,就會導(dǎo) 致所有接PEN線的電器外殼對地 電壓為相電壓.這將造成大范圍 觸電危險. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 15 TN-S系統(tǒng)從電源中性點引出兩 根線,一根是工作中性線N,另一根 是保護線PE.這樣,N線斷開不會使 電器外殼帶電. TN-S系統(tǒng)的缺點是比TN-C系統(tǒng) 多用一根導(dǎo)線. 線路較長時,裝置費 用要增加.此系統(tǒng)多用于變壓
10、器在樓 內(nèi)的高層建筑. 盡管TN-S系統(tǒng)的PE線和N線都是從電源中性點引出來的,但用途不同, 布線方式也不同,絕不允許掉換使用.否則退化為TN-C系統(tǒng). 3.2 TN-S 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 16 TN-C-S系統(tǒng)是個折衷方案.在 干線上PE和N合用一根PEN線. 這 樣可以節(jié)約線路裝置費用. 在線路末端(如進入建筑物處) 再把PEN線分開為PE線和N線,如 此可以克服TN-C系統(tǒng)中存在的主 要問題.此系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于住宅 小區(qū)樓房供電. 3.3 TN-C-S 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保
11、護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 17 TN-C-S接地保護系統(tǒng)故障接地保護系統(tǒng)故障 TN-C-S系統(tǒng)發(fā)生相線與用電設(shè)備外露導(dǎo)電部分接觸,故障電流Id 通過PE線,以及PEN線到電源形成短路.短路電流Id使保護電器瞬時動 作切斷電路,保障安全. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 18 接地故障保護系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物的功能、用電設(shè)備 的特點、人員情況、地理條件等選用各種接地系統(tǒng)都 有其優(yōu)點也有其不足之處,并不存在某種最優(yōu)且能普遍 適用的系統(tǒng) 4 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)的選用的選用 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 19 (1)TT接地保護系統(tǒng)由于故障電
12、流要通過大地,而接地 電阻不小于4 ,從而故障電流較小.以220V電壓、兩處接地 電阻合計8 計算,故障電流約為27.5 A,不足以使保護電器 動作切斷電源,以至使用電器外露導(dǎo)電部分帶有約110 V的 電壓. TT接地保護系統(tǒng)加漏電保護器情況可以得到改善. 4.1 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)的選用(一)的選用(一) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 20 (2) TN接地保護系統(tǒng)故障電流通過的是金屬導(dǎo)體,不通 過大地,因而無上述問題.但是多一條保護線PE,成本較高. 4.2 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)的選用(二)的選用(二) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(
13、附等電勢聯(lián) 結(jié)) 21 (3)分散用戶適宜用TT接地保護系統(tǒng)加漏電保護器;成 片的小區(qū)適宜用TN-C-S接地保護系統(tǒng);高層建筑變壓器在樓 內(nèi),適宜用TN-S接地保護系統(tǒng). 此外,設(shè)置等電勢聯(lián)結(jié)等電勢聯(lián)結(jié)可以起到更好的安全保護作用.但 是,任何保護措施都不能說萬無一失,更重要的是要有安全 意識. 4.3 接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)的選用(三)的選用(三) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 22 附:等電勢聯(lián)結(jié)附:等電勢聯(lián)結(jié) 等電勢聯(lián)結(jié)(等電勢聯(lián)結(jié)(EB)(在工程技術(shù)中稱作等電位聯(lián)結(jié)等電位聯(lián)結(jié)) . 等電勢聯(lián)結(jié)就是將建筑物內(nèi)的PE線、人工接地線、各種 設(shè)施的金屬管道、建筑
14、物的金屬構(gòu)件等,都用截面較大 的導(dǎo)線匯接,使建筑物內(nèi)人所能接觸到的導(dǎo)體都處于同 一電勢. 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 23 設(shè)置有重復(fù)接地及總體等電勢聯(lián)結(jié)(設(shè)置有重復(fù)接地及總體等電勢聯(lián)結(jié)(MEB) 的的TN-C-S接地保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng) 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 24 等電勢連接故障電流為Id,建筑物內(nèi)部PE線的 阻抗為ZPE.由于ZPE很小,所以預(yù)期接觸電壓UC也就 很低,因而可以起到安全保障作用. CdPE UI Z 家庭電路和安全用電(修訂版)(五)接地保護(附等電勢聯(lián) 結(jié)) 25 等電勢聯(lián)結(jié)除總體等電勢聯(lián)結(jié)總體等電勢聯(lián)結(jié)(MEB)外,還有 局部等電勢聯(lián)結(jié)局部等電勢聯(lián)結(jié)(LEB),如住宅建筑內(nèi)
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