[精編]《安全技術(shù)》之接零保護(hù)和TN系統(tǒng)

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識。接零保護(hù)和tn系統(tǒng) 1 引言 人身觸電事故的發(fā)生，一種情況是人體直接觸及或過分靠近設(shè)備的帶電部分，即直接接觸觸電；另一種情況是人體接觸平時不帶電，因絕緣損壞而帶電的電氣設(shè)備的外露金屬部分（如金屬外殼、金屬護(hù)罩、金屬構(gòu)架等），即間接接觸觸電。接地與接零是進(jìn)行間接接觸觸電的防護(hù)而采取的兩項(xiàng)保護(hù)性接地措施，是電氣安全技術(shù)中兩個重要的基本概念。 2 tn系統(tǒng) 我國380/220v低壓配電網(wǎng)廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。根據(jù)國際電工委員會iec標(biāo)準(zhǔn)，低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)工作制度有3種：tn系統(tǒng)、tt系統(tǒng)和it系統(tǒng)。其中根據(jù)

2、各國不同的做法，tn系統(tǒng)又分為tn-s、tn-c、tn-c-s三種型式。tn-s系統(tǒng)的特征是中性線（n線）和保護(hù)線（pe線）嚴(yán)格分開，又稱三相五線制系統(tǒng)，見圖1。 圖1tn-s系統(tǒng) tn-c系統(tǒng)的特征是將n線和pe線的功能合在一根保護(hù)中性線（pen線）上，故又稱為三相四線制系統(tǒng)，或稱為接零保護(hù)系統(tǒng)，這根pen線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”，見圖2。 圖tn-c系統(tǒng) tn-c-s系統(tǒng)中有一部分其n線和pe線結(jié)合成pen線，有一部分n線和pe線全部或部分分開。n線的功能是：供單相設(shè)備使用，傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流，減上三相負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。而pe線的功能則是保障人身安全，防止發(fā)生觸電事

3、故。tn-c系統(tǒng)在我國的工廠企業(yè)和居民住宅中是一種常用的中性點(diǎn)工作制度。 3 接地保護(hù)型式在tn系統(tǒng)中運(yùn)用的局限性 接地保護(hù)是為防止因電氣設(shè)備絕緣損壞而使人體有遭受觸電的危險，將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露金屬部分（如金屬外殼）與接地體作直接的電氣連接。其基本原理是限制漏電設(shè)備外殼對地電壓，使之不超過安全范圍。有人認(rèn)為在tn系統(tǒng)中采用接地保護(hù)型式可以保證人身安全，這種看法是不對的。 在tn系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的金屬外殼采用接地保護(hù)，一般僅能減輕觸電的危險程度，并不能絕對保證安全。分析如下：見圖3（a）所示中性點(diǎn)直接接地低壓電網(wǎng)，當(dāng)一相碰殼使設(shè)備外殼帶電時，若人體觸及設(shè)備外殼，則有接地短路電流流經(jīng)

4、人體電阻和接地電阻，并通過中性點(diǎn)形成回路，其等值電路見圖3（b）。假設(shè)中性點(diǎn)接地電阻ro和保護(hù)接地電阻rd均為4，人體電阻rr約1000，在計算流經(jīng)接地體的電流id時可忽略不計rr的影響，則流經(jīng)人體的電流ir約為： ir=ur/rr=idrd/rr=uxrd/（rd+ro）rr=100ma 圖3 中性點(diǎn)直接接地配電網(wǎng)保護(hù)接地分析 式中ur是作用于人體的電壓，ux是電網(wǎng)相電壓（假設(shè)為220v）。我們知道，通過人體的工頻電流超過50ma時心臟就會停止跳動，發(fā)生昏迷并出現(xiàn)致命的電灼傷；工頻100ma的電流則會迅速致人死命。即使將人體電阻按照2000計算，ir也達(dá)55ma，對人體仍是非常危險的。另一方

5、面idux/（rdro）=27.5a，不足以引起中等容量以上線路的保護(hù)裝置動作（或保險絲不能熔斷），造成漏電設(shè)備上的危險電壓（ud=idrd100v）將長期存在。而采用降低保護(hù)接地電阻rd的辦法以降低漏電設(shè)備外殼對地電壓ud，或在降低rd的同時降低中性點(diǎn)接地電阻ro以增大接地短路電流id，從而使保護(hù)裝置迅速動作來切斷電源的想法在具體實(shí)施上都是不現(xiàn)實(shí)的。因此接地保護(hù)形式并不適用于tn系統(tǒng)。如果要想在中性點(diǎn)直接接地低壓配電網(wǎng)中采用接地保護(hù)型式，電網(wǎng)應(yīng)引出n線且采用漏電保護(hù)器，并使n線和設(shè)備pe線無一點(diǎn)電氣聯(lián)系，構(gòu)成tt系統(tǒng)（接地保護(hù)系統(tǒng)）。 4 接零保護(hù)型式 4.1 接零保護(hù)原理 接零保護(hù)型式過去

6、通常稱為“保護(hù)接零”，是由前蘇聯(lián)提出來的概念。但根據(jù)民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范（jgj/16-92）的規(guī)定：用電設(shè)備的接地，一般可區(qū)分為保護(hù)性接地和功能性接地；保護(hù)性接地又可分為接地和接零兩種型式。可見嚴(yán)格意義上講不應(yīng)再采用“保護(hù)接零”一詞。 接零保護(hù)是為防止因電氣設(shè)備絕緣損壞而使人體有遭受觸電的危險，將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露金屬部分（如金屬外殼）與電網(wǎng)的保護(hù)線（pe線或pen線）相連接。當(dāng)一相碰殼而使接零設(shè)備金屬外殼帶電時，單相接地短路電流通過該相線和pe（pen）線形成回路，而不經(jīng)過電源中性點(diǎn)接地裝置，見圖4。由于故障回路相線、pe（pen）線阻抗很小，所以單相短路電流很大，它可使線路上

7、的保護(hù)裝置（如熔斷器、開關(guān)等）迅速動作，從而切除漏電設(shè)備電源，以起到保護(hù)作用。接零保護(hù)適用于tn系統(tǒng)，一般和熔斷器、脫扣器等配合。需要注意的是，“接零”的概念是指將設(shè)備金屬外殼接到pe線和pen線上，而不是接到n線上。 圖4 保護(hù)接零原理 4.2在tnc系統(tǒng)中采用接零保護(hù)應(yīng)注意的問題 4.2.1重復(fù)接地 經(jīng)驗(yàn)表明，在tnc系統(tǒng)中，除電源中性點(diǎn)必須采用工作接地外，零線應(yīng)在規(guī)程規(guī)定的地點(diǎn)采用重復(fù)接地，見圖5。重復(fù)接地電阻與工作接地電阻構(gòu)成零線的并聯(lián)分支，降低了相線一零線回路電阻，當(dāng)發(fā)生一相碰殼時，使短路電流增大，加速保護(hù)裝置的動作，可縮短故障的持續(xù)時間；另重復(fù)接地還可限制漏電設(shè)備的對地電壓和零線上

8、的電壓降。 圖5 tnc系統(tǒng)重復(fù)接地 4.2.2零線（pen線）斷線問題 若零線斷線，如不采用重復(fù)接地，那么在斷線點(diǎn)后有一臺設(shè)備發(fā)生碰殼時，則斷線點(diǎn)后所有接零設(shè)備金屬外殼對地電壓均接近于相電壓，這是很危險的，見圖4。采用重復(fù)接地，斷線點(diǎn)后的接零設(shè)備就成為接地設(shè)備，重復(fù)接地此時起到后備保護(hù)的作用。另零線斷線時，若三相負(fù)荷不平衡，則會使負(fù)荷中性點(diǎn)電位嚴(yán)重漂移，造成三相電壓不對稱從而燒壞單相設(shè)備。零線不應(yīng)在短路電流的作用下發(fā)生斷線，并為防止零線斷線，零線上不得單獨(dú)安裝熔斷器、開關(guān)裝置。若采用自動開關(guān)，只有當(dāng)過流脫扣器動作后能同時切除相線時，才允許在零線上裝設(shè)過流脫扣器。當(dāng)相線（鋁絞線或鋼芯鋁絞線）截

9、面為70mmsup2/sup以下時，零線截面與相線截面相同；相線截面在70 mmsup2/sup及以上時，零線截面不宜小于相線截面的50%。 4.2.3三相負(fù)荷不平衡和高次諧波的影響 當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，不平衡電流在零線上產(chǎn)生電壓降，另一方面由于大量非線性電氣設(shè)備產(chǎn)生的高次諧波電流也疊加到零線上，即使零線沒有斷線，同時也沒有設(shè)備漏電，如人體接觸零線或設(shè)備金屬外殼，也會產(chǎn)生麻電的感覺。重復(fù)接地可減輕這種麻電現(xiàn)象。 4.2.4零線的接法 電氣設(shè)備的金屬外殼，必須采用單獨(dú)的引線同零干線作可靠的連接。三相380v四孔插座和單相220v三孔插座的保護(hù)接零極（pe線極）也應(yīng)單獨(dú)引線接到零干線上（并聯(lián)的形式

10、）。不能將三孔插座的保護(hù)接零極（pe線極）直接與工作零線極（n線極）相連，這樣連接若工作零線松扣脫落時，就會使設(shè)備的金屬外殼帶相電壓；并且此時如將工作零線（n線）和相線（l線）接反，也會使設(shè)備的金屬外殼帶相電壓，從面造成人身觸電事故。如圖6所示，即為插座的錯誤接法。此時若三孔插座的工作零線發(fā)生斷線，則接在三孔插座上的單相設(shè)備不但不能正常工作且其金屬外殼存在相電壓，而接在四孔插座上的三相設(shè)備雖能工作但其金屬外殼也帶有相電壓。 4.2.5接地與接零混合使用問題 在同一臺變壓器或發(fā)電機(jī)供電的低壓電網(wǎng)中，不允許將接零保護(hù)與接地保護(hù)混合使用。這樣做的后果是如果接地設(shè)備發(fā)生漏電而熔斷器未及時熔斷時，會使整

11、條零線上出現(xiàn)危險的電壓，從而使所有接零設(shè)備的金屬外殼也同時出現(xiàn)危險電壓，（如采用第3段中的數(shù)據(jù)，則該電壓達(dá)110v。） 圖6 三孔插座和四孔插座的錯誤接法 5 tnc系統(tǒng)存在的缺陷 過去我國對民用建筑特別是居民住宅一直采用以tnc型式單相兩線入戶的居多。隨著人民生產(chǎn)水平的提高，家用電器的增多，原先符合住宅設(shè)計規(guī)范的tnc系統(tǒng)已不能保證電氣安全的要求。tnc系統(tǒng)的缺陷主要表現(xiàn)在： （1）現(xiàn)在的家用電器大多采用單相三孔插頭，而很多地方單相三孔插座的pe線極卻是虛設(shè)的，并未單獨(dú)引接pen線，結(jié)果用戶在處理時有的干脆就不接線，有的將插座的pe線極與n線極直接相連，也有的用一根導(dǎo)線將pe線極引接到電網(wǎng)p

12、en線上或附近的自然接地體上，等等。這些處理方法都存在安全隱患。 （2）按施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（jgj46-88）要求：短路電流應(yīng)大于熔斷器額定電流的4倍，但此時熔斷時間卻為1015s。顯然保險絲在規(guī)定時間內(nèi)熔斷，仍然不能滿足保證人身安全的要求。 （3）由于三相負(fù)荷不平衡和高次諧波的影響而使pen線和接零設(shè)備金屬外殼呈現(xiàn)較高的電位，產(chǎn)生麻電現(xiàn)象。雖采用重復(fù)接地可減輕此現(xiàn)象，這種現(xiàn)象一般也有能造成人身傷亡，但可能會對地引起火花，故不適宜在居民住宅、醫(yī)院、計算機(jī)中心等場所使用。 （4）對零線（pen線）斷線所帶來的危害，即使采用了重復(fù)接地的措施，也不能完全消除。 （5）若碰殼設(shè)備容量較大、距離電源較遠(yuǎn)，相線一零線回路電阻較大，短路電流較小，保護(hù)裝置不能迅速動作，故障設(shè)備電源不能及時切除，pen線和設(shè)備金屬外殼就會長期帶電。雖采用重復(fù)接地，但仍不能完全消除危險。 （6）由于零線（pen線）不允許切斷，不能作電氣隔離，故在電氣檢修時可能因零線對地帶電壓而引起人身傷亡事故。 （7）容易將相線和零線接錯，或者因互換