淺析低壓配電系統(tǒng)的接地型式與保護(hù)配置-電力論文發(fā)表

發(fā)布時(shí)間： 1

淺析低壓配電系統(tǒng)的接地型式與保護(hù)配置
劉文浩

摘要：概述各種接地制式的低壓配電系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)在各種故障狀態(tài)下的分析，指出其應(yīng)用范圍，并提出各自的保護(hù)方式，以及如何設(shè)計(jì)和選擇剩余電流保護(hù)器。本文就此，淺析低壓配電系統(tǒng)的接地型式與保護(hù)配置。
關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；接地型；保護(hù)配置
目前，在我國(guó)現(xiàn)行的低壓配電系統(tǒng)的接地型式主要有三大類(lèi)，即IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)以及TN系統(tǒng)，對(duì)于這些低壓配電系統(tǒng)的接地型式來(lái)說(shuō)，都存在各自的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，所以相關(guān)技術(shù)人員必須要對(duì)其進(jìn)行全面了解，以便正確地選擇使用。下面就分別對(duì)這幾種類(lèi)型的接地型式進(jìn)行分析介紹：
一、IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)具體是指電源中性點(diǎn)與大地不直接連接或者經(jīng)阻抗接地，而電氣裝置的外露導(dǎo)電部分可以直接接地，通過(guò)保護(hù)接地線(xiàn)與接地極連接。
1.1單相短路故障
單相接地短路是最常見(jiàn)的短路故障。由于它電容電流很小并不具備故障電流返回電源的通路，所以故障電流僅為非故障相的對(duì)地電容電流，數(shù)值極其微小，設(shè)置可以忽略不計(jì)。所以它一般不引出中性線(xiàn)，不能提供照明、控制等需用的正常電源，且其故障防護(hù)和維護(hù)管理較復(fù)雜，加上其他原因，使其應(yīng)用受到限制，即使發(fā)生故障也不會(huì)引起保護(hù)裝置動(dòng)作，其外漏可導(dǎo)電部分將呈現(xiàn)對(duì)地電壓，并經(jīng)設(shè)備外漏可導(dǎo)電部分的接地裝置、大地以及非故障的兩相對(duì)電容和電源中性點(diǎn)接地裝置而形成單相設(shè)備接地故障電流，如果電源中性點(diǎn)不接地時(shí)，則此故障電流完全為電容電流，屬于小電流接地系統(tǒng)。因此，在有中性點(diǎn)裝置或者無(wú)中性點(diǎn)裝置時(shí)，短路電流都比較小，所以對(duì)地故障電壓很低，不至于引發(fā)事故。如果發(fā)生了單相短路故障，不需切斷電源使得供電中斷，用電設(shè)備仍可正常運(yùn)行。
1.2第二次接地故障
第二次接地故障如果發(fā)生在與單向短路故障同相的線(xiàn)路，則仍屬單相短路故障；如發(fā)生在異相線(xiàn)路中，則形成短路故障，表現(xiàn)為相間短路或相、零短路。其短路電流與用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分單獨(dú)接地或共同接地有關(guān)。
二、TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)具體指電力系統(tǒng)中有一點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露可接近導(dǎo)體通過(guò)保護(hù)接地線(xiàn)接至與電力系統(tǒng)地點(diǎn)無(wú)關(guān)的接地極。通常情況下裝置內(nèi)的外露可接近導(dǎo)電部分為地電位。
2.1電氣設(shè)備發(fā)生碰殼接地
當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼接地時(shí)電流經(jīng)保護(hù)接地電阻，因TT系統(tǒng)的電氣裝置各有其自己的接地極，況且相線(xiàn)阻抗、保護(hù)線(xiàn)阻抗以及相線(xiàn)與外殼間的接觸阻抗值都比較小，電源和各裝置出現(xiàn)的故障電壓不互竄，漏電保護(hù)器仍然會(huì)起到保護(hù)作用，所以可忽略不計(jì)。
2.2發(fā)生相線(xiàn)直接觸地
發(fā)生相線(xiàn)直接觸地時(shí)故障回路內(nèi)包含兩個(gè)接地電阻，故障回路阻抗較大，造成直接對(duì)地短路故障。一般情況下，導(dǎo)線(xiàn)落到地面對(duì)地接觸電阻都很大故障電流較小，一般不能用電流保護(hù)裝置作接地故障防護(hù)，而且由于TT系統(tǒng)中漏電電流是通過(guò)用電設(shè)備的外殼、接地裝置流出的，一旦接地極出現(xiàn)問(wèn)題或者因?yàn)槠渌蛟斐山拥仉娮栎^大時(shí)，漏電電流就無(wú)法正確地反映出真實(shí)的漏電程度，所以此刻發(fā)生發(fā)生漏電時(shí)漏電保護(hù)器就不能迅速、準(zhǔn)確地動(dòng)作。為此必須裝用剩余電流保護(hù)裝置來(lái)切斷電源。
三、TN系統(tǒng)
電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可接近導(dǎo)體通過(guò)保護(hù)線(xiàn)與該接地點(diǎn)相連接。TN系統(tǒng)分為T(mén)N-S、TN-C、TN-C-S三種。電源中性點(diǎn)直接接地并引出中性線(xiàn)，屬三相四線(xiàn)制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分都應(yīng)與公共的保護(hù)線(xiàn)相連接，保護(hù)線(xiàn)線(xiàn)與中性線(xiàn)在接地點(diǎn)相連接。
3.1 TN-C系統(tǒng)
TN-C系統(tǒng)：在整個(gè)系統(tǒng)的中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)是合二為一的，它的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在TN-C系統(tǒng)比較容易實(shí)現(xiàn)，它不僅節(jié)省了一根導(dǎo)線(xiàn)而且可以使保護(hù)電器節(jié)省一級(jí)，這樣一來(lái)就降低了初期設(shè)備的投資費(fèi)用，如果故障電流大發(fā)生接地短路故障時(shí)，可以直接采用瞬時(shí)切斷電源的形式來(lái)保證人員生命以及菜財(cái)產(chǎn)安全；TN-C系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于線(xiàn)路中有單相負(fù)荷或者三項(xiàng)負(fù)荷不平衡，即電網(wǎng)中有諧波電流時(shí)，電氣設(shè)備的外殼和線(xiàn)路金屬套管間有壓降，對(duì)敏感性電子設(shè)備有較大的影響，如果發(fā)生相線(xiàn)對(duì)地短路，就會(huì)呈現(xiàn)相當(dāng)高的對(duì)地故障電壓，就會(huì)進(jìn)一步使故障擴(kuò)大化。TN-C系統(tǒng)電源處使用漏電保護(hù)器時(shí)，接地點(diǎn)工作中性線(xiàn)不得重復(fù)接地，否則無(wú)法可靠供電。
3.2 TN-S系統(tǒng)
TN-S系統(tǒng)：整個(gè)系統(tǒng)的中性線(xiàn)路與保護(hù)線(xiàn)是分開(kāi)的。其優(yōu)點(diǎn)在于正常時(shí)即使中性線(xiàn)上有不平衡電流，專(zhuān)用保護(hù)線(xiàn)上也不會(huì)有電流，適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備，也可以用于爆炸等一些危險(xiǎn)場(chǎng)合，民用建筑中，家用電器大都有單獨(dú)接地觸點(diǎn)的插頭，采用TN-S系統(tǒng)既方便又安全，如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，采用剩余電流保護(hù)裝置對(duì)人身安全和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止火災(zāi)的發(fā)生，TN-S系統(tǒng)供電干線(xiàn)上也可以安裝漏電保護(hù)器，但要求中性線(xiàn)不得重復(fù)接地。專(zhuān)用保護(hù)線(xiàn)可重復(fù)接地但不可接入漏電開(kāi)關(guān)；TN-S系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于增加了中性線(xiàn)，初期設(shè)備的投資較高，如果TN-S系統(tǒng)對(duì)地發(fā)生短路，產(chǎn)生的對(duì)地故障電壓也較高。
3.3 TN-C-S系統(tǒng)
TN-C-S系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一部分線(xiàn)路的中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)是合一的。工作中性線(xiàn)與專(zhuān)用保護(hù)線(xiàn)是聯(lián)通的，聯(lián)通后的保護(hù)線(xiàn)上沒(méi)有電流，即在該段導(dǎo)線(xiàn)上正常運(yùn)行不產(chǎn)生電壓降，聯(lián)通前段地線(xiàn)路不平衡電流比較大時(shí)，在后面的保護(hù)線(xiàn)上的電氣設(shè)備的外殼會(huì)有接觸電壓產(chǎn)生。因此，TN-C-S系統(tǒng)可以降低電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分對(duì)地的電壓，然而又不能完全消除這個(gè)電壓，這部分電壓的大小取決于聯(lián)通前線(xiàn)路的不平衡電流以及聯(lián)通線(xiàn)路的長(zhǎng)度。負(fù)載越不平衡，聯(lián)通前線(xiàn)路越長(zhǎng)，設(shè)備外殼對(duì)地電壓偏移就越大。所以要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在保護(hù)線(xiàn)上應(yīng)作重復(fù)接地，一旦保護(hù)線(xiàn)作了重復(fù)接地，只能在線(xiàn)路末端設(shè)立漏電保護(hù)器，否則供電的可靠性會(huì)大大降低，對(duì)要求保護(hù)線(xiàn)出來(lái)在二級(jí)配電箱處必須和中性線(xiàn)相接外，其后各處均不得把中性線(xiàn)和工作項(xiàng)相聯(lián)，另外在保護(hù)線(xiàn)上還不允許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器，鑒于此要在建筑電氣的施工與驗(yàn)收中特別注意。
3.4 TN系統(tǒng)相線(xiàn)直接接地故障分析
TN系統(tǒng)中裝漏電保護(hù)器時(shí)應(yīng)該注意使設(shè)備的外殼與保護(hù)中性線(xiàn)的連接必須在漏電保護(hù)裝置的電源一側(cè)，若保護(hù)線(xiàn)接在漏電保護(hù)的負(fù)載側(cè)，則因漏電故障電流的整個(gè)回路均穿過(guò)漏電保護(hù)裝置而檢測(cè)不出來(lái)，漏電保護(hù)裝置沒(méi)有任何響應(yīng)，同時(shí)漏電保護(hù)裝置的負(fù)載側(cè)不能重復(fù)接地，如果一旦出現(xiàn)重復(fù)接地就會(huì)在無(wú)故障的情況下發(fā)生有誤動(dòng)作。
結(jié)語(yǔ)：
伴隨著電氣化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的用電設(shè)備在方便人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)也帶來(lái)了不少安全隱患直接影響到著人身安全，所以對(duì)于電氣及其保護(hù)系統(tǒng)的安裝已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。在工業(yè)與民用裝置低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，接地接地型式以及其安全保護(hù)配置的應(yīng)用應(yīng)該引起專(zhuān)業(yè)電氣設(shè)計(jì)人員的高度重視，系統(tǒng)的選擇是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，它需要綜合考慮用戶(hù)需求、環(huán)境條件、負(fù)載類(lèi)型、維護(hù)能力等因素。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員只有在深入了解之后根據(jù)國(guó)家有關(guān)的銘文規(guī)定進(jìn)行合理選擇，以確保低壓配電系統(tǒng)接地的安全可靠，同時(shí)還要對(duì)接地型式進(jìn)行合理的保護(hù)配置，使得整個(gè)體統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1]袁建紅.智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J].低壓電器，2010
[2]吳文吉.淺談接地故障保護(hù)[J].黑龍江科技信息，2010
[3]吳曉華.保護(hù)接地、保護(hù)接零及安全用電[J].電子報(bào)，2009
[4]靳忠福.變、配電所設(shè)計(jì)中普遍存在問(wèn)題的概述[J].第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集.2008
[5]劉慶偉.關(guān)于信號(hào)供電IT和TN接地方式存在問(wèn)題的分析[J].河南省第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)鐵道分會(huì)場(chǎng)專(zhuān)集，2009