論文淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護接地

1、淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護接地內(nèi)容摘要：保護接地接地保護接零保護工作接地重復接地中性 線名詞解釋常見低壓配電系統(tǒng)供電方式（it系統(tǒng)rr 系統(tǒng)tn系統(tǒng)）接地保護和接零保護的區(qū)別及應用范 圍和注意事項保護線和零線在應用中注意事項（tt系 統(tǒng)t2s系統(tǒng)ti4c系統(tǒng)）漏電保護器在不同系統(tǒng)中 的應用注意事項保護接地中的重復接地接地電阻的 阻值要求結(jié)束語低壓配電系統(tǒng)中確保安全用電的措施z就是保護接地，但是在 實際工作中如何正確選擇和使用接地保護、接零保護、重復接地等是 較難的，許多電氣工作中都不能正確使用這些保護措施。我就這些保 護措施和工作中容易出現(xiàn)的常見錯誤談一下本人的經(jīng)驗和看法。一、容易混淆的概念首先

2、冋顧一下與保護接地相關(guān)的名詞解釋。1、保護接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設(shè)備的外露可 導電部分進行接地，稱為保護接地。保護接地根據(jù)其接地方式可分為 接地保護和接零保護；2、接地保護：設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)各自的接地保護線分別直 接接地叫接地保護，此線稱為接地保護線或pe線。3、接零保護：設(shè)備外露可導電部分經(jīng)公共的保護線與電源中性點 （通過接地體接地）直接電氣連接叫接零保護，此線稱為保護接零線或保護中性線（pen線）；4、工作接地：為了保正電力系統(tǒng)的正常運行，在電力系統(tǒng)屮將需 要的電氣裝置導電部分任何一點（通常為電源中性點）接地，稱為工 作接地。交流系統(tǒng)中，此點一般為中性點如變壓器中性點

3、接地，或發(fā) 電機中性點接地；5、重復接地：為確保保護安金可靠，除在變壓器或發(fā)電機中性點 處進行工作接地外，還可在保護線（pen線或pe線）其它地方進行 必要的接地外，還可在保護線（pen線或pe線）其它地方進行必要的 接地將與地再次作電氣連接，稱為重復接地；6、屮性線是從發(fā)電機或電力變壓器屮性點引出的線，如果不接地 就成為中線；如果與人地良好接觸（人地為零電位），此時的中線又 稱為零線即工作零線（有了它用電設(shè)備才能正常工作）?；鹁€是相對 零線而言，通常它的對地電壓為220v （國內(nèi)），它是通過用電設(shè)備和 零線構(gòu)成用電回路。o我國低壓配電系統(tǒng)屮的三種供電方式在我國低壓配電系統(tǒng)根據(jù)接地保護的方式不

4、同可分為三種供電方 式：it系統(tǒng)、tt系統(tǒng)和tn系統(tǒng)。1、it系統(tǒng)it系統(tǒng)指電源中性點不接地（或經(jīng)高阻抗接地），而用電設(shè)備的 金屬外殼直接接地。（圖一）其保護原理：若設(shè)備外殼沒有接地，在發(fā)生單相碰殼故障時，設(shè) 備外殼帶上了相電壓，此時人接觸外殼，就會有危險的電流流經(jīng)人身 與電網(wǎng)和大地之間的分布電容所構(gòu)成的回路。而設(shè)備的金屬外殼有了保護接地后，由于人體電阻遠比接地裝置的接地電阻大，在發(fā)生單相 碰殼時，大部分的接地電流被接地裝置分流，流經(jīng)人體的電流很小， 從而對人身安全起保護作用。it系統(tǒng)適用于環(huán)境條件不良，易發(fā)生單相接地故障場所，以及 易燃、易爆場所如礦井，儲氣站等。2. tt系統(tǒng)tt系統(tǒng)是指電

5、源，中性點直接接地；用電設(shè)備的金屬外殼也直 接接地，但與電源中性點接地無關(guān)（兩接地體分開）。（圖二）<1wn三相負載pe線單相負載;l2l3npe線q但tt系統(tǒng)在確保安全用電方而還存在不足之處，主要表現(xiàn)：1）當設(shè)備發(fā)生單相碰殼故障時，接地電流并不很人，往往不 能使保護裝置動作，這將導致線路長期帶故障運行。2）當tt系統(tǒng)中的用電設(shè)備只是由于絕緣不良引起漏電時，因 漏電電流往往不大（僅為毫安級），不可能使線路的保護裝置動作， 這也導致漏電設(shè)備的外殼長期帶電，增加了人身觸電的危險。因此， tt系統(tǒng)必需加裝剩余電流動作保護器也稱漏電開關(guān)（rcd）,方能成 為較完善的保護系統(tǒng)。tt系統(tǒng)通常適用于供

6、電范圍大的公用電網(wǎng)或農(nóng)村公用低壓電力 網(wǎng)。3. tn系統(tǒng)tn系統(tǒng)是指電網(wǎng)系統(tǒng)有一點直接接地，負載設(shè)備的外露導電部 分通過保護線路連接到此接地點的系統(tǒng)，即采取接零措施的系統(tǒng)。在 此系統(tǒng)中設(shè)備金屬外殼與零線連接稱為接零保護。（圖三）圖三（tn系統(tǒng)）tn系統(tǒng)又分tn-s系統(tǒng)、tn-c系統(tǒng)和tn-c-s系統(tǒng)。tn-s 系統(tǒng)是有專用接地保護線（pe線），即接地保護線與工作零線（n線） 完全分開的，但都取至變壓器中性點的系統(tǒng)；tn-c系統(tǒng)是接地保護 線與工作零線完全共用的系統(tǒng);tn-c-s系統(tǒng)是指系統(tǒng)的前半部分接 地保護線與工作零線共用（構(gòu)成pen線），后半部分接地保護線（pe） 與工作零線（n）分開（不

7、能再合并）的系統(tǒng)。tn系統(tǒng)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 的專用低壓電網(wǎng)，該系統(tǒng)屬于接地保護中的接零保護。三、保護接地在三種低壓配電系統(tǒng)中的應用誤區(qū)和注意事項1接地保護與接零保護的區(qū)別接地保護與接零保護統(tǒng)稱為保護接地，是為了防止人身觸電事 故、保證電氣設(shè)備正常運行所采取的一項重耍技術(shù)措施。這兩種保護 的不同點主要表現(xiàn)在以下方面：一、保護原理不同。接地保護的基本 原理是用漏電開關(guān)限制漏電設(shè)備對地的泄漏電流，使其不超過某一安 全范圍，一旦超過某一整定值保護器就能自動切斷電源；接零保護的 原理是借助接零線路，使設(shè)備在絕緣損壞后碰殼形成單相金屬性短路 故障，利用短路電流促使線路上的保

8、護裝置迅速動作。二、適用范圍 不同。接地保護方式適用于it系統(tǒng)和tt系統(tǒng)；接零保護方式只適 用于tn系統(tǒng)。三、線路結(jié)構(gòu)不同。接地保護系統(tǒng)屮電源只有和線和 中性線即常見的三相三線制或三相四線制，系統(tǒng)中的中性線除電源中 性點接地外（tt系統(tǒng)），不得和接地線相連；接零保護系統(tǒng)通常指三 相五線制，但三相五線制并不是tn系統(tǒng)的唯一標識，其他系統(tǒng)中也 可出現(xiàn)。保護接零和保護接地的使用范圍：對于以下電氣設(shè)備的金屬部分 均應釆取保護接零和保護接地措施。(1)電機、變壓器、電氣、照明 器具、攜帶式及移動式用電器具等底座和外殼；(2)電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)動 裝置；(3)電壓和電流互感器的二次繞組；(4)配電屏與控制屏的框

9、 架；(5)室內(nèi)、外配電裝置的金屬架、鋼筋混泥土的主筋和金屬圍 欄；(6 )穿線的鋼管、金屬接線盒和電纜頭、盒的外殼；(7 )裝有 避雷線的電力線路的桿塔和裝在配電線路電桿上的開關(guān)設(shè)備及電容 器的外殼。2 接地保護與接零保護不能混用t t系統(tǒng)和t n系統(tǒng)是具有各自獨立特性的系統(tǒng)，正確選擇接地 保護和接零保護方式，究竟應采取何種保護方式，首先必須取決于其 所在的供電系統(tǒng)采取的是何種配電系統(tǒng)。如果客戶所在的共用配電網(wǎng) 絡是tt系統(tǒng)，應該統(tǒng)一采取接地保護；如果客戶所在的共用配電網(wǎng) 絡是tn-c系統(tǒng),則應統(tǒng)一采取接零保護。tt系統(tǒng)和tn-c系 統(tǒng)是具有各自獨立特性系統(tǒng)，雖然兩個系統(tǒng)都可以為客戶提供2

10、2 0 / 3 8 0的單、三相混合電源，但他們之間不僅不能相互替代，同時 在保護措施上的要求又是截然不同。這是因為，同一配電系統(tǒng)里，如 果兩種保護方式同時存在的話，采取接地保護的設(shè)備一旦發(fā)生和線碰 殼故障，零線的對地電壓將會升高到相電壓的一半或更高，這時接零 保護(因設(shè)備的金屬外殼與零線直接連接)的所有設(shè)備上便會帶上同 樣高的電位，使設(shè)備外殼等金屬部分呈現(xiàn)較高的對地電壓，從而危及 使用人員的安全。因此，統(tǒng)一配電系統(tǒng)只能采用同一種保護方式，兩 種保護方式不得混用。在選擇保護接地的方式時首先弄清電網(wǎng)的供電 方式。如在采用tn-s方式供電系統(tǒng)，有些設(shè)備需要單獨做接地體, 在設(shè)備與接地體相連時請記住

11、同時也要把配電系統(tǒng)中保護線（p e） 和設(shè)備（或獨立接地體）相連，否則就造成tn-s系統(tǒng)接零保護出 現(xiàn)tt系統(tǒng)的接地保護，這是非常危險的。3、保護線和零線均不能接反在e1常工作中有些人不重視保護線和零線，甚至將兩線混用，這 是很危險的，在日常工作中也是容易犯錯的。下面就保護線（pe） 和零線（n）在不同系統(tǒng)中接反所造成的危害逐一說明：1 ） tt系統(tǒng)中插座a接地端誤接n線，插座為相地供電。此時 若n線從d點斷開，那么插座a接地端通過設(shè)備c帶電，接在插座b 上的設(shè)備金屬外殼對地也將出現(xiàn)危險電壓。（圖四）2 ） tn-s系統(tǒng)屮如果a插座pe線和n線接反，b插座接線正確。此時若n線從d點斷開，那么通

12、過設(shè)備c可使a插座上的電氣設(shè)備外殼對地將出現(xiàn)電壓；若pe線從f點斷開，通過設(shè)備a可使b插座上電氣設(shè)備外売對地將出現(xiàn)危險電壓。（圖五）圖五（t n- s系統(tǒng)）3）tn-c系統(tǒng)中p e線和n線合為一根線但接插座時分別 引出p e線和n線。在一個回路中接兩個插座，p e線和n線從第一 插座并入第二只插座若將兩線接反。這時候發(fā)生第一只插座p e線或l1l2l3pen圖六（t2c系統(tǒng)）n線斷線兩插座上的電氣設(shè)備外殼就可能出現(xiàn)危險電位。因此在t ns系統(tǒng)中pe線和n線不應在插座內(nèi)并頭，應在上一級并頭，一般 在配屯箱內(nèi)并頭：或在配電箱屮引出p e線和n線作為主線，各插座 在主線上并接。（圖六）4、漏電保護器

13、在不同系統(tǒng)中應用時的注意事項安裝剩余電流保護器（rcd）是防止低壓電網(wǎng)剩余電流造成危害 的有效的技術(shù)措施。在選擇安裝rcd時，不僅要充分考慮供電線路、 供電方式、供電電壓及系統(tǒng)的接地型式：還要嚴格區(qū)分中性線和保護 線：中性線應接入rcd （中性線一旦經(jīng)過rcd就不得再作為保護線 使用，也不得重復接地或接設(shè)備外露可導電部分。rcd出線端的中 性線，不得與其他回路共用）保護線不得接入rcd.對于tt系統(tǒng), 一般釆用漏電總保護（中級保護）和末級保護的多級保護方式。對于 tnc系統(tǒng)。只有設(shè)備端安裝末級rcd.漏電保護器使用時注意以卜'事項:（1 ）漏電保護器適用于電源中性點直接接地或經(jīng)過電阻、

14、電抗 接地的電壓配電系統(tǒng)。對于電源中性點不接地系統(tǒng)，則不宜采用漏電 保護器。因為后者不能構(gòu)成泄漏電氣回路，即使發(fā)生了接地故障，產(chǎn) 生了大于或等于漏電保護器的額定動作電流，該保護器也不能及時動 作切斷電源回路；或者依靠人體接觸故障點去構(gòu)成泄漏電氣回路，促 使漏電保護器動作，切斷電源回路。但是，這對人體仍不安全。顯而 易見，必須具備接地裝置的條件，電氣設(shè)備發(fā)生漏電時，且漏電電流 達到動作電流時，就能在01秒內(nèi)立即跳閘，切斷電源主回路。（2）使用漏電保護器吋工作零線n要通過零序電流互感器。否則，在接通后，就會有一個不平衡電流使漏電保護器產(chǎn)生誤動作。(3) 保護線(pe)不準通過零序電流互感器。因為保

15、護線(pe) 通過零序互感器時，漏電電流經(jīng)pe保護線有會穿過零序電流互感器, 導致電流抵消，而互感器上檢測不岀漏電電流值。在出現(xiàn)故障時，造 成漏電保護器不動作，起不到保護作用。(4) 經(jīng)過漏電保護器后的控制回路的工作中性線pe不能再重復 接地。一方面，重復接地時，在正常工作情況下，工作電流的一部分 由重復接地回到電源中性點，在電流互感器中出現(xiàn)不平衡電流。當不 平衡電流達到一定值時，漏電保護器便產(chǎn)生誤動作；另方面，因故 障漏電時，保護線上的漏電電流也可能穿過電流互感器的中性線回到 電源中性點，抵消了互感器的漏電電流，而使保護器拒絕動作。(5) 漏電保護器后面的工作零線n與保護線(pe)不能再和為

16、 一體。如果二者合為一體時，當出現(xiàn)漏電故障或人體觸電時，漏電電 流經(jīng)電流互感器乂形成回流，結(jié)果乂類同于情況(3),造成漏電保護 器拒動作。(6) 被保護的用電設(shè)備與漏電保護器之間的各線互相不能碰接。 如果出現(xiàn)線間相碰或零線相交接，會立刻破壞零序平衡電流值，而引 起漏電保護器誤動作；另外，被保護的用電設(shè)備只能并聯(lián)安裝在漏電 保護器之后，接線保證正確，也不許將用電設(shè)備接在實驗按鈕的接線 處。5保護接地中重復接地重復接地是確保保護接地安全運行的重要措施，其重要意義主要為:1）當系統(tǒng)發(fā)生相線碰殼或接地故障時，可降低pen線或pe線 對地電壓。2）當pen線斷開，乂發(fā)生相線碰殼或接地故障吋，使pen 線

17、對地電壓不致升的太高。如無重復接地此時電氣設(shè)備的外殼對低電 壓接近于相電壓。3）在三相照明供電線路中，重復接地可大大降低由于n線引起 的三相電壓不平衡。重復接地在it、tt、和tn系統(tǒng)中根據(jù)需要都可設(shè)置。it系統(tǒng) 中pe線町重復接地；tt系統(tǒng)中n線和pe線均可分別重復接地，但 兩接地體相隔至少3米以上；tn-c系統(tǒng)中一般對主干線的首、末端, 所有分支t接線桿、分支末端桿等處均應裝設(shè)重復接地線，同時三相 四線制用戶也應在接戶線的入戶處，接了保護線在分為中性線和保護 線之前，進行重復接地。tns系統(tǒng)中pe線也可重復接地。6 對接地電阻耍求接地電阻是指電流經(jīng)過接地體進入大地并向周圍擴散時所遇到 的電阻。大地具有一定的電阻率，如果有電流流過時，則大地各處就 具有不同的電位。電流經(jīng)接地體注入人地后，它以電流場的形式向四 周擴散，離接地點愈遠，半球型的散流面積愈大，地中的電流密度就 越小，因此可認為在較遠處（1520m以外），單位擴散距離的電阻 及地中電流密度已接近零，該處電位為零電位。接地電阻是否合格是低壓配電系統(tǒng)中保護接地安全可靠的前提， 對于低壓配電網(wǎng)保護接地電阻一般不超過4q,配電容量在100kva 以下，保護接地電阻不超過10q；當工作接地電阻不超過4q時，每 處重復接地