低壓系統(tǒng)接地故障的保護(hù)設(shè)計(jì)和等電位聯(lián)結(jié)

1、低壓系統(tǒng)接地故障的保護(hù)設(shè)計(jì)和等電位聯(lián)結(jié)低壓系統(tǒng)接地故障的保護(hù)設(shè)計(jì)和等電位聯(lián)結(jié)摘要：將建筑物電氣裝置內(nèi)外露可導(dǎo)電部分、電氣裝置外可導(dǎo)電部分、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來(lái)以達(dá)到減少電位差稱為等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)也有不與人工或自然接地體連接的，稱為不接地的等電位聯(lián)結(jié)。關(guān)鍵詞：人工接地體 自然接地體 電位差 等電位聯(lián)結(jié)3.4.2.13.4.2.1 等電位聯(lián)結(jié)概念等電位聯(lián)結(jié)概念將建筑物電氣裝置內(nèi)外露可導(dǎo)電部分、電氣裝置外可導(dǎo)電部分、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來(lái)以達(dá)到減少電位差稱為等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)也有不與人工或自然接地體連接的，稱為不接地的等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)有總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)和

2、輔助等電位聯(lián)結(jié)之分。所謂總等電位聯(lián)結(jié)乃是將建筑物內(nèi)的下列導(dǎo)電部分匯接到進(jìn)線配電箱近旁的接地母排(總接地端子板)上而互相聯(lián)結(jié)：進(jìn)線配電箱的 PE（PEN）母排；自接地極引來(lái)的接地干線（如需要）；建筑物內(nèi)的公用設(shè)施金屬管道，如煤氣管道、上下水管道，以及暖氣、空調(diào)等的干管；建筑物的金屬結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋網(wǎng)。需要說(shuō)明，煤氣管和暖氣管可進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)，但不允許用作接地體。因?yàn)槊簹夤艿涝谌霊艉髴?yīng)插入一段絕緣部分，并跨接一過電壓保護(hù)器；戶外地下暖氣管因包有隔熱材料，與地非良好接觸。局部等電位聯(lián)結(jié)是在建筑物內(nèi)的局部范圍內(nèi)按總等電位聯(lián)結(jié)的要求再做一次等電位聯(lián)結(jié)。輔助等電位聯(lián)結(jié)則是在伸臂范圍內(nèi)有可能出現(xiàn)危

3、險(xiǎn)電位差的可同時(shí)接觸的電氣設(shè)備之間或電氣設(shè)備與裝置外可導(dǎo)電部分(如金屬管道、金屬結(jié)構(gòu)件)之間直接用導(dǎo)體作聯(lián)結(jié)。圖 3-1 總等電位聯(lián)結(jié)示意3.4.2.23.4.2.2 等電位聯(lián)結(jié)作用等電位聯(lián)結(jié)作用(1)降低預(yù)期接觸電壓圖 3-2TN 系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié)作用以接地型式 TNCS 系統(tǒng)為例加以說(shuō)明，圖 3-2 為常用的 TN-C-S 系統(tǒng)，在電源進(jìn)線處 PEN 線分成 PE 線和 N 線(N 線從此處開始與 PE 線絕緣)，設(shè)有重復(fù)接地，不安裝總等電位聯(lián)結(jié),如果設(shè)備發(fā)生接地故障，忽略接地故障點(diǎn)的阻抗，RA 與 RB 串聯(lián)后再與 ZPEN 并聯(lián)，RA+RBZPEN；人體阻抗 Zh 與鞋襪和地板電阻 Rp

4、 串聯(lián)后再與 ZPE 并聯(lián)，Zh+RpZPE，接地故障電流 Id 流經(jīng)相線和 PE線、PEN 線，返回變壓器低壓繞組，即式中U0 相對(duì)地標(biāo)稱電壓，V ；ZT 變壓器零序阻抗， ；ZL 相線阻抗， ；ZPE 電氣裝置內(nèi)部 PE 線阻抗， ；ZPEN 電氣裝置外部 PEN 線阻抗， 。預(yù)期故障電壓 UT1 可用下式計(jì)算：做了總等電位聯(lián)結(jié)后預(yù)期接觸電壓為從以上兩式可知，做了總等電位聯(lián)結(jié)后，減少的預(yù)期接觸電壓為從圖 3-2 可知，做了總等電位聯(lián)結(jié)后，在總等電位聯(lián)結(jié)區(qū)內(nèi)，作為總等電位聯(lián)結(jié)組成部分的建筑物基礎(chǔ)鋼筋、金屬結(jié)構(gòu)件、金屬管道、金屬電纜橋架、電纜金屬護(hù)套、敷設(shè)電纜或?qū)Ь€金屬管等自然接地體，接地電阻

5、值較小，已起到重復(fù)接地的作用。IEC 標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定必須為重復(fù)接地做人工接地體，也沒有明確規(guī)定重復(fù)接地的電阻值。電源線路中 PEN 線上的電壓降雖不在建筑物內(nèi)產(chǎn)生接觸電壓，但它能使接地母排對(duì)地電位升高。由于在總等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分都和接地母排相連通，其電位都同樣升高而基本處于同一電位上，人體接觸這些導(dǎo)電部分時(shí)，沒有接觸不同電位，自然不存在電擊危險(xiǎn)的。(2)消除自建筑物外沿 PEN 線或 PE 線竄入的危險(xiǎn)故障電壓TN 系統(tǒng)內(nèi)因絕緣損壞發(fā)生接地故障后有三種可能情況：一是故障點(diǎn)相接觸的兩金屬部分因數(shù)百以至數(shù)千安的電流通過，熔化成團(tuán)而脫離接觸，接地故障自然消失；二是

6、兩金屬部分熔化成團(tuán)脫離接觸后引燃電弧，形成大故障點(diǎn)阻抗的電弧性接地故障，由于相當(dāng)大一部分的線路電壓降落在電弧上，接觸電壓相對(duì)減少，它的后果大多是火災(zāi)而非人身電擊；三是兩金屬部分熔化后互相焊牢，使故障繼續(xù)存在，其故障點(diǎn)阻抗可忽略不計(jì)，其后果大多是人身電擊，這就是接地故障。正是由于接地故障電壓存在，沿 PEN 線或 PE 線竄入的危險(xiǎn)故障電壓易引起的電擊。保護(hù)裝置未動(dòng)作而引起的接地故障電壓；PEN 線折斷而引起的接地故障電壓；當(dāng)電源干線中的 PEN 線折斷時(shí)(俗稱斷零)，由于三相負(fù)荷不均衡，負(fù)荷側(cè)中性點(diǎn)漂移，也能使 PEN 線和設(shè)備外殼對(duì)地帶電位。如果建筑物內(nèi)有總等電位聯(lián)結(jié)，使外露可導(dǎo)電部分都處于該電位，同樣也可消除由此引起的電擊危險(xiǎn)；高壓系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓；高壓系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓。雖然 PEN 線或 PE 線上存在危險(xiǎn)故障電壓，但由于 PEN 線或 PE 線在建筑物內(nèi)均已等電位聯(lián)結(jié)，在等電位聯(lián)結(jié)范圍內(nèi)人體同時(shí)可觸及的電氣裝置內(nèi)、外外露可導(dǎo)電部分基本上處于同一電位，火災(zāi)及人身電擊自然不會(huì)產(chǎn)生。(3)減少保護(hù)裝置據(jù)