配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災

1、配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災 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，但人們對接地設置不善引起的火災危險熟悉不夠。事實上，用電設備完善的保護接地措施不但對減少電擊事故、保護人身和設備安全非常重要，而且對防止電氣火災十分重要。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和用電的不斷增長，近幾年電氣火災次數(shù)呈上升趨勢。本文將對配電系統(tǒng)接地故障與防止電氣火災作闡述。 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體之間的短路。這些導體包括pen線、pe線、用電設備金屬外殼與n線之間的短路，故在低壓配電系統(tǒng)中稱為接地故障區(qū)別于一般的單相接地。 如果設備外殼未作接地或接地不

2、良，當設備絕緣破損發(fā)生接地故障時。接地故障電流經(jīng)設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。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動作，而使接地故障點發(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。 接地故障的特點是平常隱患不易察覺，一旦引起火災，往往故障是一處，起火點是另一處甚至多處，使得火災較其他電氣火災更嚴重。 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，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，是原來最廣泛應用的方式。但pen線通過不對稱正常單相負荷電

3、流及三次諧波電流時，其在pen線上產(chǎn)生的壓降將加載在pen線連接的用電設備外殼和線路金屬套管上。當發(fā)生pen線斷線或相地短路故障時，將產(chǎn)生更高的對地故障電壓，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、火災危險的工業(yè)企業(yè)以及井下等特別場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線是分開的，pe線不通過正常負荷電流，所以pe線和設備外殼不帶電位，只在接地故障時才帶電位。在保證接地保護動作可靠的前提下，iec標準

4、推舉在有爆炸危險的電氣裝置礦井除外的中性點設備接地系統(tǒng)中采納tn-s系統(tǒng)。現(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)設備金屬外殼用單獨的接地極接地，與電源的接地無聯(lián)系。正常工作時設備外殼是地電位，不可能產(chǎn)生電火花或電弧，同時各設備金屬外殼各用自己的接地極，pe線都不連通，杜絕了危險故障電壓從pe線竄入其他地方的可能性。但當發(fā)生接地故障時，故障電流通過設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，需要裝設對接地故障靈敏度高的漏電保護器，這是它的缺點。隨著高靈敏度漏電保護器的不斷問世，克服了過去tt系統(tǒng)保護不可靠的

5、問題。   4、it系統(tǒng) 如圖4 所示，此系統(tǒng)中性點是對地絕緣的或經(jīng)阻抗接地，當發(fā)生接地故障時，故障電流為非故障相的對地電容電流，故障接觸電壓不超過50v，不會產(chǎn)生電火花或電弧，故一般場所不要求切斷故障回路，只需及時消除故障回路，所以it系統(tǒng)多用于煤礦等對防火有特別要求的場所，但它不宜配出中性線，以避免故障無法檢查。另外，此系統(tǒng)對電壓設備耐壓要求也較高，這是它的缺點。   四、避免接地故障引起火災的措施 1、重復接地及等電位聯(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線處將pe線、接地干線、總水管等相聯(lián)接，而將用電設備與鄰近的水暖管道、建

6、筑構件和電氣設備外殼直接聯(lián)接，形成局部的等電位為輔助等電位聯(lián)接。 等電位聯(lián)接由于設備外殼和裝置外導電部分以及地面的電位同時提升，降低了接地故障時的接觸電壓，減少了因打火或電弧引起的火災事故。 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，保護電器動作靈敏簡單，所以是我國一般場所廣泛采納的接地系統(tǒng)。關于tn-c系統(tǒng)，如果pen線不牢固，發(fā)生斷路，假設斷在三相電路的主干線上，斷開點后因三相負荷不平衡，負荷中性點將偏移，造成各相電壓大幅度偏高或降低，從而損壞用電設備；假設斷在單相線路上，則220v相電壓將通過設備內繞組延伸到設備外殼上，造成更大的火

7、災和電擊危險。因此，采納tn-c系統(tǒng)時應注意線路架設要牢固，并注意按機械強度要求選擇導線截面，架空線路不應采納單芯鋁線，而應采納鋁絞線。其截面積應不小于35mm2 ，引入截面積應不小于10mm2。不管導線材質、建筑物內敷設pepen線，線最小截面積在套管時均為2.5mm2，不套管時均為4mm2。不管相線截面積為多少，主干線路的pen截面積不應小于10mm2。 3、接地回路保護設置 1在tn系統(tǒng)中，如pen線tn-c系統(tǒng)或pe線tn-s系統(tǒng)截面積過小，線路保護電器往往不能保護它。當通過大接地故障電流時，此線可能燒至熾紅以至熔斷，很易引起火災。故iec標準規(guī)定，為了保證pepen線路短路時的熱穩(wěn)定

8、，pepen線最小截面積應如下表所示。 相線截面積 s/mm2 pepen線最小截面積 s/mm2 s16 s 161635 16 s35 s/2   2低壓接地故障保護電器的選用：tn系統(tǒng)，依據(jù)tn系統(tǒng)的特點，tn系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路，故障電流較大，可利用原來做過負荷保護和短路保護的過電流保護器如熔斷器、低壓斷路器兼做接地故障保護；假設線路較長、導線截面積較小，經(jīng)計算、過電流保護電器不能滿足切斷接地故障電路的時間要求時，則應采納帶接地故障保護的斷路器或漏電保護器，此時需設置專門的pe線。tt系統(tǒng)，tt系統(tǒng)的故障電流較小，過電流保護常難滿足靈敏度要求，因此在tt系統(tǒng)中推舉采納高靈敏度漏電保護器作為接地故障保護。it系統(tǒng)，如前所述，it系統(tǒng)因中性點不引出，只需發(fā)出信號及時消