IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)保護接地系統(tǒng)設計

./IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)保護接地系統(tǒng)水利建設工地大多分散在郊區(qū)和邊遠地區(qū),施工場地大,設備和人員分散,施工季節(jié)性強,施工單位的安全管理水平參差不齊,臨時工和外來民工較多,這些都給現(xiàn)場的安全供用電帶來極為不利的影響,水利工地電氣事故時有發(fā)生,安全用電形勢嚴峻。因此必須積極貫徹預防為主的方針,認真研究運用各項技術(shù)措施和管理措施,提高供用電系統(tǒng)的安全水平,營造工地電氣安全環(huán)境,保障廣大水利建設者的安全。1施工用電380/220V低壓系統(tǒng)的接地方式380-220V低壓系統(tǒng)有三種接地方式。1．1IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是電源端中性點不直接接地,電氣裝置的外露可導電部分直接接地的系統(tǒng)〔見圖1。圖1IT系統(tǒng)1．2TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是電源系統(tǒng)中性點直接接地,電氣裝置的外露可導電部分直接接地的系統(tǒng)〔見圖2。圖2TT系統(tǒng)1．3TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)為電源系統(tǒng)中性點直接接地,電氣裝置外露可導電部分通過保護導體連接到電源接地點的系統(tǒng)。根據(jù)中性線和保護線的布置,TN系統(tǒng)有三種形式：1．3．1TN-C系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)是中性線與保護線合一的三相四線制系統(tǒng)〔圖3。圖3TN-C系統(tǒng)1．3．2TN-S系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)為三相五線制,系統(tǒng)中的保護線與中性線是從電源端開始完全分開的〔見圖4。圖4TN-S系統(tǒng)1．3．3TN-C-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)的特點是一部分中性線與保護線合一,一部分中性線與保護線分開〔見圖5。圖5TN-C-S系統(tǒng)2保護接地和保護接零2．1保護接地TT系統(tǒng)中的接地方式稱為保護接地圖6是TT系統(tǒng)保護接地原理圖,U為相電壓,Rde為工作接地電阻,Rpe為保護接地電阻,M為用電裝置,當M絕緣損壞外殼帶電時,不計線路及電源電阻,則有圖6TT系統(tǒng)保護接地原理Ie=U/〔Rde+Rpe取U=220V,Rde=Rpe=4Ω,則Ie=27.5A在接地短路電流Ie的作用下,電路中保護裝置動作切斷電源,從而保障了安全。當保護裝置是額定電流為10A的普通熔斷器,流過27.5A電流后,10s左右熔體熔斷切斷了電源,M外殼沒有危險電壓。如果M未接地而漏電,人體接觸M外殼時的接觸電壓為220V,設人體電阻為1000Ω,則通過人體電流達220mA,是十分危險的。此外,TT系統(tǒng)正常運行時,零線電位可達50V以上,M外殼電位為零,保護接地對系統(tǒng)中存在的直接觸電危險沒有防范作用。從以上分析可知,在TT系統(tǒng)中采用保護接地,當故障電流足夠大,能使保護裝置動作切斷系統(tǒng)電源,則不會發(fā)生觸電事故；當故障電流不夠大,無法及時切斷電源時,保護接地可降低危險電壓,危險電壓為50~110V。如果不保護接地,則危險電壓高達220V?？梢姳Ｗo接地是較好的安全防范措施,但不夠完善。為更好發(fā)揮保護接地的功能,可以采取以下措施：2．1．1降低接電阻,以提高故障電流。2．1．2根據(jù)保護電器的安秒特性,選用合適的熔體或自動開關(guān),使得在故障電流較小時也能及時切斷電源。選用保護電器時,應當滿足系統(tǒng)對選擇性和可靠性的要求,達到發(fā)生故障時能切斷電源,非故障情況能保障系統(tǒng)正常供用電的目的。2．1．3經(jīng)常檢查用電裝置的絕緣狀況,做好運行維護工作。水利工地用電裝置用電量較小,接地故障電流容易滿足保護電器的動作要求。工地往往在江湖河海地區(qū),地壤電阻率較低,降低接地電阻也容易實現(xiàn)。應當指出,如果建設工地用100kVA及以下變壓器供電,或用發(fā)電機發(fā)電,電網(wǎng)容量較小,分布電容也小,這時采用IT系統(tǒng)保護接地,能有效的防止間接觸電。2．2保護接零TN系統(tǒng)中的接零方式稱為保護接零。當設備外殼漏電時,因為金屬外殼與PEN線連結(jié),形成了相零通路,短路電流足夠大,設備的保護電器能迅速切斷故障設備的電源,防止觸電事故。保護接地和保護接零都是依靠足夠大的故障短路電流來切斷電源的,保護接地受到接地電阻的制約,往往不能產(chǎn)生足夠大的故障電流,保護電器不能及時動作,甚至故障會長期存在,保護接零則沒有這種缺陷。TN-C系統(tǒng)保護接零對直接觸電沒有防護作用,該系統(tǒng)M外殼電位等于工作零線電位,故障電流小,保護裝置不能動作。當工作零線斷開后,三相負載不平衡,PEN線中等序電流較大而呈現(xiàn)較高電壓,可能燒毀單相設備,且接零的設備外殼帶電,嚴重危及人身安全。TN-C系統(tǒng)發(fā)生斷零故障時,漏電保護器也不起作用,所以在水利建設工地,不應采用TN-C保護接零系統(tǒng)。在TN-S系統(tǒng)中,由于保護導體和中性導體是分開的,在正常情況下,保護零線上無零序電流,與三相負載是否平衡無關(guān)。零線斷線也不影響PE保護線路功能,同時不限制漏電保護器的使用,因此TN-S系統(tǒng)對預防觸電事故和保障系統(tǒng)正常運行更為安全可靠。但TN-S系統(tǒng)比其它系統(tǒng)多敷設和管理工作量,成本較高,全面采用TN-S系統(tǒng)有一個過程。在安全功效方面,TN-S系統(tǒng)對直接觸電不具備防范作用,當故障電流較小,不能滿足保護器的動作要求時,仍有可能存在觸電隱患,因此采用TN-S保護接零時,需注意使保護零線電阻足夠小并確保不斷線。

TN-C-S系統(tǒng)中,部分保護線與中性線是合一的,并按TN-C的方式保護接零；部分保護線與中性線是分設的,并按TN-S的方式保護接零。TN-C-S保護接零兼有TN-S和TN-C的特征,實際上不能完全消除TN-C系統(tǒng)的缺陷,漏電保護器的使用仍受到限制,但少敷設一根專用保護線,比TN-S系統(tǒng)經(jīng)濟?？傊?保護接地和保護接零是防止觸電危險的技術(shù)措施,保護接地保護線中通過的是漏電電流,保護接零的保護線中通過的是短路零序電流。TN-S系統(tǒng)保護接零技術(shù)較為安全可靠,但系統(tǒng)較復雜,投入較多。3漏電保護技術(shù)漏電保護器是檢測線路中泄漏電流,判斷是否存在故障的裝置,當泄漏電流達到一定數(shù)值時,其執(zhí)行機構(gòu)自動切斷電源,防止發(fā)生電氣事故。漏電保護器具有防止直接觸電和間接觸電的功能,彌補了接地保護措施的不足,漏電保護器可以應用在IT、TT、TN-S系統(tǒng)中,以及TN-C-S系統(tǒng)的TN-S部分。盡管國家標準〔GB50195-93沒有提及漏電保護技術(shù),但該技術(shù)發(fā)展已趨于成熟,水利建設工地應當應用這一技術(shù),提高電氣安全水平。實際應用中應根據(jù)供用電系統(tǒng)的具體情況確定漏電保護級別和保護范圍,選用不同規(guī)格的漏電保護器。如果只在末級用電設備安裝漏電保護器,保護器因漏電故障斷開線路后,停電范圍小,但保護面也小,且此級保護器失效后缺乏后備保護。如果在前級干線上安裝漏電保護器,保護器因漏電故障斷開線路后,會造成大面積停電,影響正常供用電,且不容易查找故障。因此,應當按線路和負載的重要程度及負載的容量,在電網(wǎng)干線、支線和用電設備處分別安裝不同規(guī)格的漏電保護器,形成分級漏電保護網(wǎng)。分級保護一般分為二級保護和三級保護方式,水利工地適宜采用二級保護方式。二級漏電保護網(wǎng)絡中,電網(wǎng)的干線和分支線路交界處作為第一級,線路末端作為第二級。第一級設在支線配電箱處,第二級設在末級配電箱的負載電源進線端。按照保護性能的不同,第一級漏電動作電流和時間應當大于第二級,選用中靈敏度延時性漏電保護器,動作電流為100~300mA,延時動作進是0.2~2s。第二級應選用高靈敏度快速型漏電保護器,動作電流為30mA,延時動作時間為0.1s。4應注意的幾個問題4．1凡因絕緣損壞可能造成觸電危險的設備和裝置的金屬外殼應可靠接地或接零。4．2下列情形無需做接地、接零保護或漏電保護；4．2．1設備安裝在已接地、接零的金屬框架上,且設備外殼與金屬框架的電氣連接可靠。4．2．2設備安裝在高度超過2.2m的不導電的建筑材料機座上。4．2．3只有電氣人員檢查維護時才可能接觸到的電氣設備。4．2．4具有雙重絕緣的電氣設備不必進行接地、接零保護,但可以考慮采用漏電保護。4．2．5由安全電壓供電的設備。4．3對于大容量的設備和特殊條件下運行的設備以致無法采用保護接地和接零時,可以在施工場地采取隔離圍護及電氣絕緣的措施。4．4應當合理選擇保護電器,了解系統(tǒng)正常泄漏電流和故障短路電流,運用保護電器的安秒特性,保證系統(tǒng)故障時能切斷電源,無故障時系統(tǒng)能正常運行。4．5在選擇接地或接零保護方式時要了解施工地區(qū)有關(guān)部門的規(guī)定。5小結(jié)水利建設工地的電氣安全取決于技術(shù)、管理、經(jīng)濟三方面的因素,安全用電工作應運用合理的技術(shù)措施,以較少的經(jīng)濟投入,適當?shù)墓芾硎侄?以取得滿意的效果。表1為低壓系統(tǒng)安全