家庭電路和安全用電(修訂版)（五）接地保護(附等電勢聯結).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2 TT 接地保護系統3 TN 接地保護系統4 接地保護系統的選用附：等電勢聯結,引 言,接地保護系統分為 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系統電源不接地，用電器的外殼接地，如圖所示.該系統不引出中性線，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.,1 IT 接地保護系統,1.1 IT接地保護系統故障（一）,IT接地故障保護系統電源不接地，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，而此時的IT系統則已退化為TT系統從而失去IT系統發(fā)生故障不間斷供電的優(yōu)點,1.2 IT接地保護系統故障（二）,TT系統接線方式如圖所示，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

4、.,2 TT 接地保護系統,TT系統如果發(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接地保護系統故障（一）,TT系統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接地保護系統故障（二）,TN-C系統,TN-S系統,TN-C-S系統,TN系統是最常用的保護系統.電源的中性點接地，并引出中性線N. TN系統又可分為TN-C，TN-S，TN-C-S三種子系統.,3 TN 接地保護系統,TN-C系統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,TN-C系統工作原理是，如果用電器發(fā)生某根相線碰殼事故，則經過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)定的時間內切斷電源，因此解決了TT系統不適于應用較大功率電器的問題.,3.1.1 TN-C系統中的錯誤接法,用TN-C系統電器外殼不能直接與室內的中性線連接. 住宅供電系統末端往往存在著嚴重的三相負載不平衡現象，PEN線上電流較大，如果電器外殼直接與室內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系統的缺陷,TN-C系統存在很大缺陷，如不能出現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系統的缺點是比TN-C系統多用一根導線. 線路較長時，裝置費用要增加.此系統多用于變壓器在樓內的高層建筑.,盡管TN-S系統的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.,3.2 TN-S 接地保護系統,TN-C-S系統是個折衷方案.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系統中存在的主要問題.此系統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,TN-C-S接地保護系統故障,TN-C-S系統發(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.,接地故障保護系統應根據建筑物的功能、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,4 接地保護系統的選用,（1）TT接地保護系統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接地保護系統加漏電保護器情況可以得到改善.,4.1 接地保護系統的選用（一）,（2） TN接地保護系統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 接地保護系統的選用（二）,（3）分散用戶適宜用TT接地保護系統加漏電保護器;成片的小區(qū)適宜用TN-C-S接地保護系統;高層建筑變壓器在樓內，適宜用TN-S接地保護系統. 此外，設置等電勢聯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 接地保護系統的選用（三）,附：等電勢聯結,等電勢聯結（EB）(在工程技術中稱作等電位聯結) .等電勢聯結就是將建筑物內的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結（MEB）的TN-C-S接地保護系統,等電勢連接故障電流為Id，建筑物內部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.,等電勢聯結除總體等電勢聯結（MEB）外，還有局部等電勢聯結（LEB）,如住宅