論文淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護接地

1、淺談低壓配電系統(tǒng)中的保護接地內(nèi)容摘要：保護接地 接地保護 接零保護 工作接地 重復接地 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)） 接地保護和接零保護的區(qū)別及應用范圍和注意事項 保護線和零線在應用中注意事項（TT系統(tǒng) TN-S系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)） 漏電保護器在不同系統(tǒng)中的應用注意事項 保護接地中的重復接地 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接地，但是在實際工作中如何正確選擇和使用接地保護、接零保護、重復接地等是較難的，許多電氣工作中都不能正確使用這些保護措施。我就這些保護措施和工作中容易出現(xiàn)的常見錯誤談一下本人的經(jīng)驗和看法。

2、一、容易混淆的概念 首先回顧一下與保護接地相關的名詞解釋。 1、保護接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設備的外露可導電部分進行接地，稱為保護接地。保護接地根據(jù)其接地方式可分為接地保護和接零保護； 2、接地保護：設備的外露可導電部分經(jīng)各自的接地保護線分別直接接地叫接地保護，此線稱為接地保護線或PE線。 3、接零保護：設備外露可導電部分經(jīng)公共的保護線與電源中性點（通過接地體接地）直接電氣連接叫接零保護，此線稱為保護接零線或保護中性線（PEN線）； 4、工作接地：為了保正電力系統(tǒng)的正常運行，在電力系統(tǒng)中將需要的電氣裝置導電部分任何一點（通常為電源中性點）接地，稱為工作接地。交流系統(tǒng)中，此點一般為

3、中性點如變壓器中性點接地，或發(fā)電機中性點接地； 5、重復接地：為確保保護安全可靠，除在變壓器或發(fā)電機中性點處進行工作接地外，還可在保護線（PEN線或PE線）其它地方進行必要的接地外，還可在保護線(PEN線或PE線）其它地方進行必要的接地將與地再次作電氣連接，稱為重復接地； 6、中性線是從發(fā)電機或電力變壓器中性點引出的線，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），此時的中線又稱為零線即工作零線（有了它用電設備才能正常工作）。火線是相對零線而言，通常它的對地電壓為220V（國內(nèi)），它是通過用電設備和零線構(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)指電源中性點不接地（或經(jīng)高阻抗接地），而用電設備的金屬外殼直接接地。（圖一）其保護原理：若設備外殼沒有接地，在發(fā)生單相碰殼故障時，設備外殼帶上了相電壓，此時人接觸外殼，就會有危險的電流流經(jīng)人身與電網(wǎng)和大地之間的分布電容所構(gòu)成的回路。而設備的金屬外殼有了保護接地后，由于人體電阻遠比接地裝置的接地電阻大，在發(fā)生單相碰殼時，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，從而對人身安全起保護作用。 IT系統(tǒng)適用于環(huán)境條件不良，易發(fā)生單相接地故障場所，以及易燃、易爆場所如礦井，儲氣站等。 2. TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)

5、是指電源，中性點直接接地；用電設備的金屬外殼也直接接地，但與電源中性點接地無關（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）.當設備發(fā)生單相碰殼故障時，接地電流并不很大，往往不能使保護裝置動作，這將導致線路長期帶故障運行。 2）.當TT系統(tǒng)中的用電設備只是由于絕緣不良引起漏電時，因漏電電流往往不大（僅為毫安級），不可能使線路的保護裝置動作，這也導致漏電設備的外殼長期帶電，增加了人身觸電的危險。因此，TT系統(tǒng)必需加裝剩余電流動作保護器也稱漏電開關（RCD），方能成為較完善的保護系統(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)有一點直接接地，負載設備的外露導電部分通過保護線路連接到此接地點的系統(tǒng)，即采取接零措施的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中設備金屬外殼與零線連接稱為接零保護。（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)是有專用接地保護線（PE線），即接地保護線與工作零線（N線）完全分開的，但都取至變壓器中性點的系統(tǒng)；TN-C系統(tǒng)是接地保護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線與工作零線共用（構(gòu)成PEN線），后半部分接地保護線（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)屬于接地保護中的接零保護。 三、保護接地在三種低壓配電系統(tǒng)中的應用誤區(qū)和注意事項 1.接地保護與接零保護的區(qū)別 接地保護與接零保護統(tǒng)稱為保護接地，是為了防止人身觸電事故、保證電氣設備正常運行所采取的一項重要技術措施。這兩種保護的不同點主要表現(xiàn)在以下方面：一、保護原理不同。接地保護的基本原理是用漏電開關限制漏電設備對地的泄漏電流，使其不超過某一安全范圍，一旦超過某一整定值保護器就能自動切斷電源；接零保護的原理是借助接零線路，使設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裝置迅速動作。二、適用范圍不同。接地保護方式適用于IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)；接零保護方式

8、只適用于TN系統(tǒng)。三、線路結(jié)構(gòu)不同。接地保護系統(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接地外（TT系統(tǒng)），不得和接地線相連；接零保護系統(tǒng)通常指三相五線制，但三相五線制并不是TN系統(tǒng)的唯一標識，其他系統(tǒng)中也可出現(xiàn)。 保護接零和保護接地的使用范圍：對于以下電氣設備的金屬部分均應采取保護接零和保護接地措施。（1）電機、變壓器、電氣、照明器具、攜帶式及移動式用電器具等底座和外殼；（2）電氣設備的轉(zhuǎn)動裝置；（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設備及電容器的外殼。.接地保護與接零保護不能混用系統(tǒng)和系統(tǒng)是具有各自獨立特性的系統(tǒng)，正確選擇接地保護和接零保護方式，究竟應采取何種保護方式，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)絡是系統(tǒng)，應該統(tǒng)一采取接地保護；如果客戶所在的共用配電網(wǎng)絡是系統(tǒng)，則應統(tǒng)一采取接零保護。系統(tǒng)和系統(tǒng)是具有各自獨立特性系統(tǒng)，雖然兩個系統(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，同時在保護措施上的要求又是截然不同。這是因為，同一配電系統(tǒng)里，如果兩種保護方式同時存在的話，采取接地保護的設備一旦發(fā)生相

10、線碰殼故障，零線的對地電壓將會升高到相電壓的一半或更高，這時接零保護（因設備的金屬外殼與零線直接連接）的所有設備上便會帶上同樣高的電位，使設備外殼等金屬部分呈現(xiàn)較高的對地電壓，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方式，兩種保護方式不得混用。在選擇保護接地的方式時首先弄清電網(wǎng)的供電方式。如在采用方式供電系統(tǒng)，有些設備需要單獨做接地體，在設備與接地體相連時請記住同時也要把配電系統(tǒng)中保護線（）和設備（或獨立接地體）相連，否則就造成系統(tǒng)接零保護出現(xiàn)系統(tǒng)的接地保護，這是非常危險的。、保護線和零線均不能接反在日常工作中有些人不重視保護線和零線，甚至將兩線混用，這是很危險的，在日常工

11、作中也是容易犯錯的。下面就保護線（）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。此時若線從點斷開，那么插座接地端通過設備帶電，接在插座上的設備金屬外殼對地也將出現(xiàn)危險電壓。（圖四） 系統(tǒng)中如果插座線和線接反，插座接線正確。此時若線從點斷開，那么通過設備可使插座上的電氣設備外殼對地將出現(xiàn)電壓；若線從點斷開，通過設備可使插座上電氣設備外殼對地將出現(xiàn)危險電壓。（圖五） 系統(tǒng)中線和線合為一根線但接插座時分別引出線和線。在一個回路中接兩個插座，線和線從第一插座并入第二只插座若將兩線接反。這時候發(fā)生第一只插座線或線斷線兩插座上的電氣設備外殼就可能出現(xiàn)危險電位

12、。因此在系統(tǒng)中線和線不應在插座內(nèi)并頭，應在上一級并頭，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）、漏電保護器在不同系統(tǒng)中應用時的注意事項安裝剩余電流保護器（RCD）是防止低壓電網(wǎng)剩余電流造成危害的有效的技術措施。在選擇安裝RCD時，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：還要嚴格區(qū)分中性線和保護線：中性線應接入RCD（中性線一旦經(jīng)過RCD就不得再作為保護線使用，也不得重復接地或接設備外露可導電部分。RCD出線端的中性線，不得與其他回路共用）保護線不得接入RCD對于系統(tǒng)，一般采用漏電總保護（中級保護）和末級保護的多級保護方式。對于TN-C

13、系統(tǒng)。只有設備端安裝末級RCD漏電保護器使用時注意以下事項：（）漏電保護器適用于電源中性點直接接地或經(jīng)過電阻、電抗接地的電壓配電系統(tǒng)。對于電源中性點不接地系統(tǒng)，則不宜采用漏電保護器。因為后者不能構(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器的額定動作電流，該保護器也不能及時動作切斷電源回路；或者依靠人體接觸故障點去構(gòu)成泄漏電氣回路，促使漏電保護器動作，切斷電源回路。但是，這對人體仍不安全。顯而易見，必須具備接地裝置的條件，電氣設備發(fā)生漏電時，且漏電電流達到動作電流時，就能在0.1秒內(nèi)立即跳閘，切斷電源主回路。()使用漏電保護器時工作零線要通過零序電流互感器。否則，在接通后，就

14、會有一個不平衡電流使漏電保護器產(chǎn)生誤動作。 （3） 保護線（PE）不準通過零序電流互感器。因為保護線(PE)通過零序互感器時，漏電電流經(jīng)PE保護線有會穿過零序電流互感器，導致電流抵消，而互感器上檢測不出漏電電流值。在出現(xiàn)故障時，造成漏電保護器不動作，起不到保護作用。(4) 經(jīng)過漏電保護器后的控制回路的工作中性線PE不能再重復接地。一方面，重復接地時，在正常工作情況下，工作電流的一部分由重復接地回到電源中性點，在電流互感器中出現(xiàn)不平衡電流。當不平衡電流達到一定值時，漏電保護器便產(chǎn)生誤動作；另一方面，因故障漏電時，保護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，抵消了互感器的漏電電流

15、，而使保護器拒絕動作 。（5）漏電保護器后面的工作零線N與保護線（PE）不能再和為一體。如果二者合為一體時，當出現(xiàn)漏電故障或人體觸電時，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），造成漏電保護器拒動作。（6）被保護的用電設備與漏電保護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，會立刻破壞零序平衡電流值，而引起漏電保護器誤動作；另外，被保護的用電設備只能并聯(lián)安裝在漏電保護器之后，接線保證正確，也不許將用電設備接在實驗按鈕的接線處。5保護接地中重復接地重復接地是確保保護接地安全運行的重要措施，其重要意義主要為：1） 當系統(tǒng)發(fā)生相線碰殼或接地故障時，可降低PEN線或PE線對地

16、電壓。2） 當線斷開，又發(fā)生相線碰殼或接地故障時，使線對地電壓不致升的太高。如無重復接地此時電氣設備的外殼對低電壓接近于相電壓。3） 在三相照明供電線路中，重復接地可大大降低由于線引起的三相電壓不平衡。 重復接地在IT、TT、和TN系統(tǒng)中根據(jù)需要都可設置。IT系統(tǒng)中PE線可重復接地；TT系統(tǒng)中N線和PE線均可分別重復接地，但兩接地體相隔至少3米以上；TN-C系統(tǒng)中一般對主干線的首、末端，所有分支T接線桿、分支末端桿等處均應裝設重復接地線，同時三相四線制用戶也應在接戶線的入戶處，接了保護線在分為中性線和保護線之前，進行重復接地。TN-S系統(tǒng)中PE線也可重復接地。 6.對接地電阻要求 接地電阻是指電流經(jīng)過接地體進入大地并向周圍擴散時所遇到的電阻。大地具有一定的電阻率，如果有電流流過時，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，它以電流場的形式向四周擴散，離接地點愈遠，半球型的散流面積愈大，地中的電流密度就越小，因此可認為在較遠處（1520m以外），單位擴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)中保護接地安全可靠的前提，對于低壓配電網(wǎng)保護接地電阻一般不超過4，配電容量在100KVA以下，保護接地電阻不超過10；當工作接地電阻不超過4時，每處重復接地電阻不得超過10；當工作接地電阻不超過10時，每