家庭電路和安全用電(修訂版)（五）接地保護(附等電勢聯(lián)結).ppt

1、家 庭 電 路 和安 全 用 電 （五）接地保護,河北 保定 河北大學,修訂版（2012.9）,王 紹 符,新概念基礎物理,1 IT 接地保護系統(tǒng)2 TT 接地保護系統(tǒng)3 TN 接地保護系統(tǒng)4 接地保護系統(tǒng)的選用附：等電勢聯(lián)結,引 言,接地保護系統(tǒng)分為 IT，TT， TN 三種 （1）第一個字母說明電源對地的關系 字母“I”表示電源與地隔離，如三相三線系統(tǒng)電源不接地； 字母“T”表示電源有一點與地直接連接，如三相四線系統(tǒng)電源的中性點接地. （2）第二個字母說明用電裝置外露導電部分(如金屬外殼)對地的關系 字母“T”表示外露導電部分直接接地，這在我國習慣上常稱之為“接地”； 字母“N”表示外露導

2、電部分與電源中性點連接而接地，這在我國習慣上常稱之為“接零”.,IT系統(tǒng)電源不接地，用電器的外殼接地，如圖所示.該系統(tǒng)不引出中性線，多用于三相三線負載.其特點是發(fā)生故障后無需停電，也不會發(fā)生人身電擊事故.多用于不能間斷供電部門，如手術室等.一般住宅供電不采用IT系統(tǒng).,1 IT 接地保護系統(tǒng),1.1 IT接地保護系統(tǒng)故障（一）,IT接地故障保護系統(tǒng)電源不接地，也不引出中性線用電設備金屬外殼接地如果有一相線發(fā)生與外殼接觸故障，此時故障電流Id回路包括接地電阻RA及另兩相對地電容的阻抗，所以故障電流Id的值很小，其故障電壓不超過安全電壓限值.,第一次接地故障不會引起人身電擊等事故發(fā)生，也不中斷對用

3、電設備的供電但是在IT系統(tǒng)中應安裝絕緣監(jiān)測器，發(fā)生第一次故障后發(fā)出聲光信號，以便及時排除. 如果發(fā)生第一次接地故障后未能及時排除，隨后又發(fā)生另一相線接地故障就會形成兩相短路，這就是所謂第二次接地故障第二次接地故障將引起保護電器發(fā)生動作切斷電源 IT系統(tǒng)不宜引出中性線，因為引出中性線后如果中性線發(fā)生接地故障，絕緣監(jiān)測器不能給出信號，故障無法發(fā)現(xiàn)，而此時的IT系統(tǒng)則已退化為TT系統(tǒng)從而失去IT系統(tǒng)發(fā)生故障不間斷供電的優(yōu)點,1.2 IT接地保護系統(tǒng)故障（二）,TT系統(tǒng)接線方式如圖所示，三相電源的中性點接地，用電處另行埋設保護接地線PE.用電器的金屬外殼與此保護接地線PE相連.分散的住宅常采用這種系統(tǒng)

4、.,2 TT 接地保護系統(tǒng),TT系統(tǒng)如果發(fā)生相線碰殼事故，故障電流Id通過大地構成回路，如圖所示.該電流使保護器rcd動作，切斷電源，消除危險.,2.1 TT接地保護系統(tǒng)故障（一）,TT系統(tǒng)對外殼的接地電阻和保護電器有一定的要求，接地電阻不能大于4.另外，保護器的動作電流必須小于某一定值.當供電電壓為220V，電源及電器兩處的接地電阻均為4時，則發(fā)生相線碰殼事故時故障電流為,如果該電路中保險絲額定值不小于27.5 A，將長時間不熔斷，保護失效.這種情況下，保護線PE及與之相連的所有電器的外殼對地電壓均為110 V，有觸電危險.所以采用TT系統(tǒng)時，對使用大功率用電器受到限制.如加裝漏電保護器則可

5、改觀.,2.2 TT接地保護系統(tǒng)故障（二）,TN-C系統(tǒng),TN-S系統(tǒng),TN-C-S系統(tǒng),TN系統(tǒng)是最常用的保護系統(tǒng).電源的中性點接地，并引出中性線N. TN系統(tǒng)又可分為TN-C，TN-S，TN-C-S三種子系統(tǒng).,3 TN 接地保護系統(tǒng),TN-C系統(tǒng)工作中性線同時用作保護接地線，符號為PEN.,3.1 TN-C 接地保護系統(tǒng),TN-C系統(tǒng)工作原理是，如果用電器發(fā)生某根相線碰殼事故，則經(jīng)過PEN線形成單相短路，短路電流迫使保護器動作，切斷電源. TN-C系統(tǒng)可以通過適當選擇PEN線的截面積，以及在較長線路上將PEN線重復接地等措施，使PEN線的阻抗足夠小，從而發(fā)生相線碰殼事故時短路電流足夠大，

6、能使保護器能在規(guī)定的時間內(nèi)切斷電源，因此解決了TT系統(tǒng)不適于應用較大功率電器的問題.,3.1.1 TN-C系統(tǒng)中的錯誤接法,用TN-C系統(tǒng)電器外殼不能直接與室內(nèi)的中性線連接. 住宅供電系統(tǒng)末端往往存在著嚴重的三相負載不平衡現(xiàn)象，PEN線上電流較大，如果電器外殼直接與室內(nèi)的中性線連接就會使接地的電器外殼對地有較高電壓，也可能造成危險.,3.1.2 TN-C系統(tǒng)的缺陷,TN-C系統(tǒng)存在很大缺陷，如不能出現(xiàn)PEN線斷線.如果PEN線在A點斷開，而A點之后又沒有重復接地線，則A點之后只要有一個電器未關斷，就會導致所有接PEN線的電器外殼對地電壓為相電壓.這將造成大范圍觸電危險.,TN-S系統(tǒng)從電源中性

7、點引出兩根線，一根是工作中性線N，另一根是保護線PE.這樣，N線斷開不會使電器外殼帶電. TN-S系統(tǒng)的缺點是比TN-C系統(tǒng)多用一根導線. 線路較長時，裝置費用要增加.此系統(tǒng)多用于變壓器在樓內(nèi)的高層建筑.,盡管TN-S系統(tǒng)的PE線和N線都是從電源中性點引出來的，但用途不同，布線方式也不同，絕不允許掉換使用.否則退化為TN-C系統(tǒng).,3.2 TN-S 接地保護系統(tǒng),TN-C-S系統(tǒng)是個折衷方案.在干線上PE和N合用一根PEN線. 這樣可以節(jié)約線路裝置費用. 在線路末端(如進入建筑物處)再把PEN線分開為PE線和N線，如此可以克服TN-C系統(tǒng)中存在的主要問題.此系統(tǒng)被廣泛應用于住宅小區(qū)樓房供電.,

8、3.3 TN-C-S 接地保護系統(tǒng),TN-C-S接地保護系統(tǒng)故障,TN-C-S系統(tǒng)發(fā)生相線與用電設備外露導電部分接觸，故障電流Id通過PE線，以及PEN線到電源形成短路.短路電流Id使保護電器瞬時動作切斷電路，保障安全.,接地故障保護系統(tǒng)應根據(jù)建筑物的功能、用電設備的特點、人員情況、地理條件等選用各種接地系統(tǒng)都有其優(yōu)點也有其不足之處，并不存在某種最優(yōu)且能普遍適用的系統(tǒng),4 接地保護系統(tǒng)的選用,（1）TT接地保護系統(tǒng)由于故障電流要通過大地，而接地電阻不小于4 ，從而故障電流較小.以220V電壓、兩處接地電阻合計8 計算，故障電流約為27.5 A,不足以使保護電器動作切斷電源，以至使用電器外露導電

9、部分帶有約110 V的電壓. TT接地保護系統(tǒng)加漏電保護器情況可以得到改善.,4.1 接地保護系統(tǒng)的選用（一）,（2） TN接地保護系統(tǒng)故障電流通過的是金屬導體，不通過大地，因而無上述問題.但是多一條保護線PE,成本較高.,4.2 接地保護系統(tǒng)的選用（二）,（3）分散用戶適宜用TT接地保護系統(tǒng)加漏電保護器;成片的小區(qū)適宜用TN-C-S接地保護系統(tǒng);高層建筑變壓器在樓內(nèi)，適宜用TN-S接地保護系統(tǒng). 此外，設置等電勢聯(lián)結可以起到更好的安全保護作用.但是，任何保護措施都不能說萬無一失，更重要的是要有安全意識.,4.3 接地保護系統(tǒng)的選用（三）,附：等電勢聯(lián)結,等電勢聯(lián)結（EB）(在工程技術中稱作等電位聯(lián)結) .等電勢聯(lián)結就是將建筑物內(nèi)的PE線、人工接地線、各種設施的金屬管道、建筑物的金屬構件等，都用截面較大的導線匯接，使建筑物內(nèi)人所能接觸到的導體都處于同一電勢.,設置有重復接地及總體等電勢聯(lián)結（MEB）的TN-C-S接地保護系統(tǒng),等電勢連接故障電流為Id，建筑物內(nèi)部PE線的阻抗為ZPE.由于ZPE很小，所以預期接觸電壓UC也就很低，因而可以起到安全保障作用.,等電勢聯(lián)結除總體等電勢聯(lián)結（MEB）外，還有局部等電勢聯(lián)結（LEB）,如住宅