論文淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護(hù)接地

1、淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護(hù)接地內(nèi)容摘要：保護(hù)接地 接地保護(hù) 接零保護(hù) 工作接地 重復(fù)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) TT系統(tǒng) TN系統(tǒng)） 接地保護(hù)和接零保護(hù)的區(qū)別及應(yīng)用范圍和注意事項(xiàng) 保護(hù)線和零線在應(yīng)用中注意事項(xiàng)（TT系統(tǒng) TN-S系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)） 漏電保護(hù)器在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用注意事項(xiàng) 保護(hù)接地中的重復(fù)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之一就是保護(hù)接地，但是在實(shí)際工作中如何正確選擇和使用接地保護(hù)、接零保護(hù)、重復(fù)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(hù)措施。我就這些保護(hù)措施和工作中容易出現(xiàn)的常見錯(cuò)誤談一下本人的經(jīng)驗(yàn)和看法。

2、一、容易混淆的概念 首先回顧一下與保護(hù)接地相關(guān)的名詞解釋。 1、保護(hù)接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地根據(jù)其接地方式可分為接地保護(hù)和接零保護(hù)； 2、接地保護(hù)：設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地保護(hù)線分別直接接地叫接地保護(hù)，此線稱為接地保護(hù)線或PE線。 3、接零保護(hù)：設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線與電源中性點(diǎn)（通過接地體接地）直接電氣連接叫接零保護(hù)，此線稱為保護(hù)接零線或保護(hù)中性線（PEN線）； 4、工作接地：為了保正電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在電力系統(tǒng)中將需要的電氣裝置導(dǎo)電部分任何一點(diǎn)（通常為電源中性點(diǎn)）接地，稱為工作接地。交流系統(tǒng)中，此點(diǎn)一般為

3、中性點(diǎn)如變壓器中性點(diǎn)接地，或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地； 5、重復(fù)接地：為確保保護(hù)安全可靠，除在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處進(jìn)行工作接地外，還可在保護(hù)線（PEN線或PE線）其它地方進(jìn)行必要的接地外，還可在保護(hù)線(PEN線或PE線）其它地方進(jìn)行必要的接地將與地再次作電氣連接，稱為重復(fù)接地； 6、中性線是從發(fā)電機(jī)或電力變壓器中性點(diǎn)引出的線，如果不接地就成為中線；如果與大地良好接觸（大地為零電位），此時(shí)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）。火線是相對(duì)零線而言，通常它的對(duì)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。 二。我國低壓配電系統(tǒng)中的三種供電方式 在我國低壓配電系統(tǒng)根據(jù)接地

4、保護(hù)的方式不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(diǎn)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(hù)原理：若設(shè)備外殼沒有接地，在發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，設(shè)備外殼帶上了相電壓，此時(shí)人接觸外殼，就會(huì)有危險(xiǎn)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(hù)接地后，由于人體電阻遠(yuǎn)比接地裝置的接地電阻大，在發(fā)生單相碰殼時(shí)，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(duì)人身安全起保護(hù)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(chǎng)所，以及易燃、易爆場(chǎng)所如礦井，儲(chǔ)氣站等。 2. TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)

5、是指電源，中性點(diǎn)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(diǎn)接地?zé)o關(guān)（兩接地體分開）。（圖二） 但TT系統(tǒng)在確保安全用電方面還存在不足之處，主要表現(xiàn)： 1）.當(dāng)設(shè)備發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，接地電流并不很大，往往不能使保護(hù)裝置動(dòng)作，這將導(dǎo)致線路長期帶故障運(yùn)行。 2）.當(dāng)TT系統(tǒng)中的用電設(shè)備只是由于絕緣不良引起漏電時(shí)，因漏電電流往往不大（僅為毫安級(jí)），不可能使線路的保護(hù)裝置動(dòng)作，這也導(dǎo)致漏電設(shè)備的外殼長期帶電，增加了人身觸電的危險(xiǎn)。因此，TT系統(tǒng)必需加裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器也稱漏電開關(guān)（RCD），方能成為較完善的保護(hù)系統(tǒng)。TT系統(tǒng)通常適用于供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

6、統(tǒng) TN系統(tǒng)是指電網(wǎng)系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，負(fù)載設(shè)備的外露導(dǎo)電部分通過保護(hù)線路連接到此接地點(diǎn)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(hù)。（圖三） 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(hù)線（PE線），即接地保護(hù)線與工作零線（N線）完全分開的，但都取至變壓器中性點(diǎn)的系統(tǒng)；TN-C系統(tǒng)是接地保護(hù)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(hù)線與工作零線共用（構(gòu)成PEN線），后半部分接地保護(hù)線（PE）與工作零線（N）分開（不能再合并）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

7、用低壓電網(wǎng)，該系統(tǒng)屬于接地保護(hù)中的接零保護(hù)。 三、保護(hù)接地在三種低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用誤區(qū)和注意事項(xiàng) 1.接地保護(hù)與接零保護(hù)的區(qū)別 接地保護(hù)與接零保護(hù)統(tǒng)稱為保護(hù)接地，是為了防止人身觸電事故、保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行所采取的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。這兩種保護(hù)的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：一、保護(hù)原理不同。接地保護(hù)的基本原理是用漏電開關(guān)限制漏電設(shè)備對(duì)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(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護(hù)裝置迅速動(dòng)作。二、適用范圍不同。接地保護(hù)方式適用于IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)；接零保護(hù)方式

8、只適用于TN系統(tǒng)。三、線路結(jié)構(gòu)不同。接地保護(hù)系統(tǒng)中電源只有相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(diǎn)接地外（TT系統(tǒng)），不得和接地線相連；接零保護(hù)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(biāo)識(shí)，其他系統(tǒng)中也可出現(xiàn)。 保護(hù)接零和保護(hù)接地的使用范圍：對(duì)于以下電氣設(shè)備的金屬部分均應(yīng)采取保護(hù)接零和保護(hù)接地措施。（1）電機(jī)、變壓器、電氣、照明器具、攜帶式及移動(dòng)式用電器具等底座和外殼；（2）電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)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；（）穿線的鋼管、金屬接線盒和電纜頭、

9、盒的外殼；（）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。.接地保護(hù)與接零保護(hù)不能混用系統(tǒng)和系統(tǒng)是具有各自獨(dú)立特性的系統(tǒng)，正確選擇接地保護(hù)和接零保護(hù)方式，究竟應(yīng)采取何種保護(hù)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(luò)是系統(tǒng)，應(yīng)該統(tǒng)一采取接地保護(hù)；如果客戶所在的共用配電網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)，則應(yīng)統(tǒng)一采取接零保護(hù)。系統(tǒng)和系統(tǒng)是具有各自獨(dú)立特性系統(tǒng)，雖然兩個(gè)系統(tǒng)都可以為客戶提供的單、三相混合電源，但他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不同。這是因?yàn)?，同一配電系統(tǒng)里，如果兩種保護(hù)方式同時(shí)存在的話，采取接地保護(hù)的設(shè)備一旦發(fā)生相

10、線碰殼故障，零線的對(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直接連接）的所有設(shè)備上便會(huì)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(duì)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(hù)方式，兩種保護(hù)方式不得混用。在選擇保護(hù)接地的方式時(shí)首先弄清電網(wǎng)的供電方式。如在采用方式供電系統(tǒng)，有些設(shè)備需要單獨(dú)做接地體，在設(shè)備與接地體相連時(shí)請(qǐng)記住同時(shí)也要把配電系統(tǒng)中保護(hù)線（）和設(shè)備（或獨(dú)立接地體）相連，否則就造成系統(tǒng)接零保護(hù)出現(xiàn)系統(tǒng)的接地保護(hù)，這是非常危險(xiǎn)的。、保護(hù)線和零線均不能接反在日常工作中有些人不重視保護(hù)線和零線，甚至將兩線混用，這是很危險(xiǎn)的，在日常工

11、作中也是容易犯錯(cuò)的。下面就保護(hù)線（）和零線（）在不同系統(tǒng)中接反所造成的危害逐一說明：） 系統(tǒng)中插座接地端誤接線，插座為相地供電。此時(shí)若線從點(diǎn)斷開，那么插座接地端通過設(shè)備帶電，接在插座上的設(shè)備金屬外殼對(duì)地也將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。（圖四） 系統(tǒng)中如果插座線和線接反，插座接線正確。此時(shí)若線從點(diǎn)斷開，那么通過設(shè)備可使插座上的電氣設(shè)備外殼對(duì)地將出現(xiàn)電壓；若線從點(diǎn)斷開，通過設(shè)備可使插座上電氣設(shè)備外殼對(duì)地將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。（圖五） 系統(tǒng)中線和線合為一根線但接插座時(shí)分別引出線和線。在一個(gè)回路中接兩個(gè)插座，線和線從第一插座并入第二只插座若將兩線接反。這時(shí)候發(fā)生第一只插座線或線斷線兩插座上的電氣設(shè)備外殼就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電位

12、。因此在系統(tǒng)中線和線不應(yīng)在插座內(nèi)并頭，應(yīng)在上一級(jí)并頭，一般在配電箱內(nèi)并頭：或在配電箱中引出線和線作為主線，各插座在主線上并接。（圖六）、漏電保護(hù)器在不同系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)安裝剩余電流保護(hù)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(shí)，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(yán)格區(qū)分中性線和保護(hù)線：中性線應(yīng)接入RCD（中性線一旦經(jīng)過RCD就不得再作為保護(hù)線使用，也不得重復(fù)接地或接設(shè)備外露可導(dǎo)電部分。RCD出線端的中性線，不得與其他回路共用）保護(hù)線不得接入RCD對(duì)于系統(tǒng)，一般采用漏電總保護(hù)（中級(jí)保護(hù)）和末級(jí)保護(hù)的多級(jí)保護(hù)方式。對(duì)于TN-C

13、系統(tǒng)。只有設(shè)備端安裝末級(jí)RCD漏電保護(hù)器使用時(shí)注意以下事項(xiàng)：（）漏電保護(hù)器適用于電源中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過電阻、電抗接地的電壓配電系統(tǒng)。對(duì)于電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，則不宜采用漏電保護(hù)器。因?yàn)楹笳卟荒軜?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(hù)器的額定動(dòng)作電流，該保護(hù)器也不能及時(shí)動(dòng)作切斷電源回路；或者依靠人體接觸故障點(diǎn)去構(gòu)成泄漏電氣回路，促使漏電保護(hù)器動(dòng)作，切斷電源回路。但是，這對(duì)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(shí)，且漏電電流達(dá)到動(dòng)作電流時(shí)，就能在0.1秒內(nèi)立即跳閘，切斷電源主回路。()使用漏電保護(hù)器時(shí)工作零線要通過零序電流互感器。否則，在接通后，就

14、會(huì)有一個(gè)不平衡電流使漏電保護(hù)器產(chǎn)生誤動(dòng)作。 （3） 保護(hù)線（PE）不準(zhǔn)通過零序電流互感器。因?yàn)楸Ｗo(hù)線(PE)通過零序互感器時(shí)，漏電電流經(jīng)PE保護(hù)線有會(huì)穿過零序電流互感器，導(dǎo)致電流抵消，而互感器上檢測(cè)不出漏電電流值。在出現(xiàn)故障時(shí)，造成漏電保護(hù)器不動(dòng)作，起不到保護(hù)作用。(4) 經(jīng)過漏電保護(hù)器后的控制回路的工作中性線PE不能再重復(fù)接地。一方面，重復(fù)接地時(shí)，在正常工作情況下，工作電流的一部分由重復(fù)接地回到電源中性點(diǎn)，在電流互感器中出現(xiàn)不平衡電流。當(dāng)不平衡電流達(dá)到一定值時(shí)，漏電保護(hù)器便產(chǎn)生誤動(dòng)作；另一方面，因故障漏電時(shí)，保護(hù)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(diǎn)，抵消了互感器的漏電電流

15、，而使保護(hù)器拒絕動(dòng)作 。（5）漏電保護(hù)器后面的工作零線N與保護(hù)線（PE）不能再和為一體。如果二者合為一體時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)漏電故障或人體觸電時(shí)，漏電電流經(jīng)電流互感器又形成回流，結(jié)果又類同于情況（3），造成漏電保護(hù)器拒動(dòng)作。（6）被保護(hù)的用電設(shè)備與漏電保護(hù)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(huì)立刻破壞零序平衡電流值，而引起漏電保護(hù)器誤動(dòng)作；另外，被保護(hù)的用電設(shè)備只能并聯(lián)安裝在漏電保護(hù)器之后，接線保證正確，也不許將用電設(shè)備接在實(shí)驗(yàn)按鈕的接線處。5保護(hù)接地中重復(fù)接地重復(fù)接地是確保保護(hù)接地安全運(yùn)行的重要措施，其重要意義主要為：1） 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相線碰殼或接地故障時(shí)，可降低PEN線或PE線對(duì)地

16、電壓。2） 當(dāng)線斷開，又發(fā)生相線碰殼或接地故障時(shí)，使線對(duì)地電壓不致升的太高。如無重復(fù)接地此時(shí)電氣設(shè)備的外殼對(duì)低電壓接近于相電壓。3） 在三相照明供電線路中，重復(fù)接地可大大降低由于線引起的三相電壓不平衡。 重復(fù)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線可重復(fù)接地；TT系統(tǒng)中N線和PE線均可分別重復(fù)接地，但兩接地體相隔至少3米以上；TN-C系統(tǒng)中一般對(duì)主干線的首、末端，所有分支T接線桿、分支末端桿等處均應(yīng)裝設(shè)重復(fù)接地線，同時(shí)三相四線制用戶也應(yīng)在接戶線的入戶處，接了保護(hù)線在分為中性線和保護(hù)線之前，進(jìn)行重復(fù)接地。TN-S系統(tǒng)中PE線也可重復(fù)接地。 6.對(duì)接地電阻要求 接地電阻是指電流經(jīng)過接地體進(jìn)入大地并向周圍擴(kuò)散時(shí)所遇到的電阻。大地具有一定的電阻率，如果有電流流過時(shí)，則大地各處就具有不同的電位。電流經(jīng)接地體注入大地后，它以電流場(chǎng)的形式向四周擴(kuò)散，離接地點(diǎn)愈遠(yuǎn)，半球型的散流面積愈大，地中的電流密度就越小，因此可認(rèn)為在較遠(yuǎn)處（1520m以外），單位擴(kuò)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(hù)接地安全可靠的前提，對(duì)于低壓配電網(wǎng)保護(hù)接地電阻一般不超過4，配電容量在100KVA以下，保護(hù)接地電阻不超過10；當(dāng)工作接地電阻不超過4時(shí)，每處重復(fù)接地電阻不得超過10；當(dāng)工作接地電阻不超過10時(shí)，每