配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災(zāi)

1、配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災(zāi) 一、引言 在配電系統(tǒng)中，優(yōu)良的接地可以降低接觸電壓，防止電擊事故，但人們對(duì)接地設(shè)置不善引起的火災(zāi)危險(xiǎn)熟悉不夠。事實(shí)上，用電設(shè)備完善的保護(hù)接地措施不但對(duì)減少電擊事故、保護(hù)人身和設(shè)備安全非常重要，而且對(duì)防止電氣火災(zāi)十分重要。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和用電的不斷增長(zhǎng)，近幾年電氣火災(zāi)次數(shù)呈上升趨勢(shì)。本文將對(duì)配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災(zāi)作闡述。 二、低壓接地故障的概念及危害 低壓接地故障是指相線與地或與地有連接的導(dǎo)體之間的短路。這些導(dǎo)體包括pen線、pe線、用電設(shè)備金屬外殼與n線之間的短路，故在低壓配電系統(tǒng)中稱(chēng)為接地故障區(qū)別于一般的單相接地。 如果設(shè)備外殼未作接地或接地不

2、良，當(dāng)設(shè)備絕緣破損發(fā)生接地故障時(shí)。接地故障電流經(jīng)設(shè)備與地面的自然接觸電阻和電源的接地極電阻流向電源中性點(diǎn)。因自然接觸電阻很大，故障電流小，不夠以使熔斷器和低壓斷路器等電器保護(hù)動(dòng)作，而使接地故障點(diǎn)發(fā)生的電火花或電弧得以繼續(xù)存在，引然四周易燃，釀成火災(zāi)。 接地故障的特點(diǎn)是平常隱患不易察覺(jué)，一旦引起火災(zāi)，往往故障是一處，起火點(diǎn)是另一處甚至多處，使得火災(zāi)較其他電氣火災(zāi)更嚴(yán)重。 三、接地系統(tǒng)接地形式及防火安全程度 低壓配電系統(tǒng)的接地型式可分而如下四類(lèi)，其防火安全程度不盡相同。 1、tn-c系統(tǒng) 如圖1 所示，此系統(tǒng)pe線與n線合二而一成pen線，是原來(lái)最廣泛應(yīng)用的方式。但pen線通過(guò)不對(duì)稱(chēng)正常單相負(fù)荷電

3、流及三次諧波電流時(shí)，其在pen線上產(chǎn)生的壓降將加載在pen線連接的用電設(shè)備外殼和線路金屬套管上。當(dāng)發(fā)生pen線斷線或相地短路故障時(shí)，將產(chǎn)生更高的對(duì)地故障電壓，同一系統(tǒng)的pen線是相通的，某一處的故障電壓可沿pen線竄至其他場(chǎng)所，就可能出現(xiàn)一處或多處起火的狀況，所以仍然很不安全。   因此，三相負(fù)荷基本平衡的一般企業(yè)可采納tn-c系統(tǒng)，而有爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)的工業(yè)企業(yè)以及井下等特別場(chǎng)所則推舉采納以下系統(tǒng)。 2、tn-s系統(tǒng) 如圖2 所示，在此系統(tǒng)中pe線與n線是分開(kāi)的，pe線不通過(guò)正常負(fù)荷電流，所以pe線和設(shè)備外殼不帶電位，只在接地故障時(shí)才帶電位。在保證接地保護(hù)動(dòng)作可靠的前提下，iec標(biāo)準(zhǔn)

4、推舉在有爆炸危險(xiǎn)的電氣裝置礦井除外的中性點(diǎn)設(shè)備接地系統(tǒng)中采納tn-s系統(tǒng)?，F(xiàn)在，新的高層建筑及居民小區(qū)已廣泛采納此系統(tǒng)。   3、tt系統(tǒng) 如圖3 所示，此系統(tǒng)設(shè)備金屬外殼用單獨(dú)的接地極接地，與電源的接地?zé)o聯(lián)系。正常工作時(shí)設(shè)備外殼是地電位，不可能產(chǎn)生電火花或電弧，同時(shí)各設(shè)備金屬外殼各用自己的接地極，pe線都不連通，杜絕了危險(xiǎn)故障電壓從pe線竄入其他地方的可能性。但當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流通過(guò)設(shè)備接地極電阻和電源接地極電阻，因而故障回路阻抗較大，故障電流比tn系統(tǒng)小，需要裝設(shè)對(duì)接地故障靈敏度高的漏電保護(hù)器，這是它的缺點(diǎn)。隨著高靈敏度漏電保護(hù)器的不斷問(wèn)世，克服了過(guò)去tt系統(tǒng)保護(hù)不可靠的

5、問(wèn)題。   4、it系統(tǒng) 如圖4 所示，此系統(tǒng)中性點(diǎn)是對(duì)地絕緣的或經(jīng)阻抗接地，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流為非故障相的對(duì)地電容電流，故障接觸電壓不超過(guò)50v，不會(huì)產(chǎn)生電火花或電弧，故一般場(chǎng)所不要求切斷故障回路，只需及時(shí)消除故障回路，所以it系統(tǒng)多用于煤礦等對(duì)防火有特別要求的場(chǎng)所，但它不宜配出中性線，以避免故障無(wú)法檢查。另外，此系統(tǒng)對(duì)電壓設(shè)備耐壓要求也較高，這是它的缺點(diǎn)。   四、避免接地故障引起火災(zāi)的措施 1、重復(fù)接地及等電位聯(lián)接 等電位聯(lián)接有總等電位聯(lián)接和輔助等電位聯(lián)接兩種?？偩€電位聯(lián)接是在建筑物電源進(jìn)線處將pe線、接地干線、總水管等相聯(lián)接，而將用電設(shè)備與鄰近的水暖管道、建

6、筑構(gòu)件和電氣設(shè)備外殼直接聯(lián)接，形成局部的等電位為輔助等電位聯(lián)接。 等電位聯(lián)接由于設(shè)備外殼和裝置外導(dǎo)電部分以及地面的電位同時(shí)提升，降低了接地故障時(shí)的接觸電壓，減少了因打火或電弧引起的火災(zāi)事故。 2、tn系統(tǒng)必須安裝牢固 就防火而言，tn系統(tǒng)的安全程度較差，但它的故障回路阻抗較小，故障電流大，保護(hù)電器動(dòng)作靈敏簡(jiǎn)單，所以是我國(guó)一般場(chǎng)所廣泛采納的接地系統(tǒng)。關(guān)于tn-c系統(tǒng)，如果pen線不牢固，發(fā)生斷路，假設(shè)斷在三相電路的主干線上，斷開(kāi)點(diǎn)后因三相負(fù)荷不平衡，負(fù)荷中性點(diǎn)將偏移，造成各相電壓大幅度偏高或降低，從而損壞用電設(shè)備；假設(shè)斷在單相線路上，則220v相電壓將通過(guò)設(shè)備內(nèi)繞組延伸到設(shè)備外殼上，造成更大的火

7、災(zāi)和電擊危險(xiǎn)。因此，采納tn-c系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意線路架設(shè)要牢固，并注意按機(jī)械強(qiáng)度要求選擇導(dǎo)線截面，架空線路不應(yīng)采納單芯鋁線，而應(yīng)采納鋁絞線。其截面積應(yīng)不小于35mm2 ，引入截面積應(yīng)不小于10mm2。不管導(dǎo)線材質(zhì)、建筑物內(nèi)敷設(shè)pepen線，線最小截面積在套管時(shí)均為2.5mm2，不套管時(shí)均為4mm2。不管相線截面積為多少，主干線路的pen截面積不應(yīng)小于10mm2。 3、接地回路保護(hù)設(shè)置 1在tn系統(tǒng)中，如pen線tn-c系統(tǒng)或pe線tn-s系統(tǒng)截面積過(guò)小，線路保護(hù)電器往往不能保護(hù)它。當(dāng)通過(guò)大接地故障電流時(shí)，此線可能燒至熾紅以至熔斷，很易引起火災(zāi)。故iec標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，為了保證pepen線路短路時(shí)的熱穩(wěn)定

8、，pepen線最小截面積應(yīng)如下表所示。 相線截面積 s/mm2 pepen線最小截面積 s/mm2 s16 s 161635 16 s35 s/2   2低壓接地故障保護(hù)電器的選用：tn系統(tǒng)，依據(jù)tn系統(tǒng)的特點(diǎn)，tn系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路，故障電流較大，可利用原來(lái)做過(guò)負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)器如熔斷器、低壓斷路器兼做接地故障保護(hù)；假設(shè)線路較長(zhǎng)、導(dǎo)線截面積較小，經(jīng)計(jì)算、過(guò)電流保護(hù)電器不能滿(mǎn)足切斷接地故障電路的時(shí)間要求時(shí)，則應(yīng)采納帶接地故障保護(hù)的斷路器或漏電保護(hù)器，此時(shí)需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的pe線。tt系統(tǒng)，tt系統(tǒng)的故障電流較小，過(guò)電流保護(hù)常難滿(mǎn)足靈敏度要求，因此在tt系統(tǒng)中推舉采納高靈敏度漏電保護(hù)器作為接地故障保護(hù)。it系統(tǒng)，如前所述，it系統(tǒng)因中性點(diǎn)不引出，只需發(fā)出信號(hào)及時(shí)消