低壓配電線路接地故障保護技術措施
低壓配電線路中的單相短路,回路中相線、中性線連接不良,這種情況容易發(fā)現(xiàn),例如燈會不亮或者熄滅。而占短路80%的接地故障,相線與PE線、電氣設備的外露導電部分或大地間的短路卻難于覺察。例如PE線PEN線連接松動燈照樣亮,如PEN線迸發(fā)火花,則容易釀成火災。配電線路應設置接地故障保護,在發(fā)生故障時,保護元件必須能及時自動切斷電源,防止人身電擊傷亡、電氣火災和線路損壞。
TN系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,用電設備金屬外殼接觸電位低,故障電流大,一般過電流保護電器可快速切斷故障線路,TN系統(tǒng)的低壓配電線路采用過電流保護兼作接地故障保護需滿足:Za×Ia<220V的動作特性以及切斷故障電流的時間上的要求。
式中Za--接地故障回路阻抗(Ω)
Ia--保護電器在規(guī)定時間內(nèi)自動切斷故障回路的電流(A)Ia值應取低壓斷路器相應過電流脫扣器額定電流的1.3倍。
其切斷故障電流的時間應符合:(1)配電干線和只供電給固定式用電設備的末級配電線路不應大于5s2供電給手握式和移動式用電設備的末級配電線路不應大于0.4s。動作時間可從低壓斷路器的動作特性讀取。
當過電流保護電器不能滿足上式要求時,可采用帶有單相接地保護的斷路器或設零序電流保護措施。斷路器的單相接地保護功能的實現(xiàn)原理有剩余電流型和零序電流型兩種。剩余電流型是利用四個電流互感器分別檢測三相電流和中性線(N線)的電流。無論三相電流平衡與否,則此矢量和為零(嚴格講為線路與設備的正常泄露電流);Ia+Ib+Ic+In=0當發(fā)生某一相接地故障時,故障電流會通過保護線PE及與地相關連的金屬構件,即;Ia+Ib+Ic+In≠0此時電流為接地故障電流加正常泄露電流。接地電流達到脫扣器整定電流時,即可報警或驅動短路器動作,實現(xiàn)單相接地保護。零序電流型是在三相上各安裝一個電流互感器,檢測三相的電流矢量和,即零序電流IoIa+Ib+Ic+In=Io。當發(fā)生某一相接地故障時,此時電流為接地故障電流加正常泄露電流,與脫扣器整定值比較,即可區(qū)分出接地電流,實現(xiàn)單相接地保護。帶有單相接地保護的斷路器到底是剩余電流型,還是零序電流型,以產(chǎn)品樣本為準。
單相接地保護的斷路器主要是針對配電線路的干線、主干線和近變壓器端的單相對地短路保護,在線路的末端,通常都裝漏電電流保護電器(RCD),其動作時間為0.1s。采用RCD時,因為TN-C接地系統(tǒng)中保護線PE和中性線N合用一根線PEN,PEN在正常工作時流過三相不平衡電流,當單相接地時產(chǎn)生的接地故障電流Id也從PEN線上流過,RCD根本無法檢測出是不平衡電流還是接地故障電流。所以TN-C系統(tǒng)應按TN-C-S或局部TT接地處理。
TT系統(tǒng)中性點接地與PE線接地分開,中性線N與PE線無連接,供電線路一般較長,相-地回路阻抗較大。發(fā)生接地故障時,故障電路內(nèi)包含外露導電部分接地極和電源接地極的接地電阻(R+RA),阻抗大,故障電流小,過流保護元件不易啟動。在這種系統(tǒng)中裝設RCD作單相接地保護是有效的措施之一。
對于TT系統(tǒng),裝有RCD的支路與不裝RCD的支路不應使用公共接地極。必須有獨立的接地板與PE線專供有RCD的分支回路用。
IT系統(tǒng)是變壓器中性點不接地或經(jīng)大阻抗接地,用電設備外殼直接接地。發(fā)生單相接地故障時,接地電流為電容電流。電流通道為:電源-相線-大地-網(wǎng)絡電容-電源。故障電流為另兩相對地電容電流的相量和,故障電流小,不需要中斷供電,一般不裝設漏電保護。但應由絕緣監(jiān)察器發(fā)出信號,以便及時排除故障。IT系統(tǒng)中的漏電保護器主要用于切除兩處異相同時接地故障。應根據(jù)具體情況按需要裝設。
IT系統(tǒng)兩處異相同時接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導電部分分別裝設接地極,這時故障電流流經(jīng)兩個接地極電阻,故障回路的切斷應符合TT系統(tǒng)接地故障保護的要求。如圖5所示。
IT系統(tǒng)兩處異相同時接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導電部分公用一個接地極,這時故障電流將流經(jīng)PE線形成的金屬短路,故障回路的切斷應符合TN系統(tǒng)接地故障保護的要求。如圖6所示。
為了用電安全,采用了接地故障保護后,仍需要可靠的接地采用等電位連接。等電位聯(lián)結的作用是降低故障情況下,電氣設備間、電氣設備與其他設備間的接觸電壓,使人體在接觸時,身體所承受的電壓降至最低。在以人為本的今天,電氣安全可是重之又重的大事,馬虎不得。
篇2:低壓配電系統(tǒng)接地型式監(jiān)理程序
低壓配電系統(tǒng)的接地型式監(jiān)理程序
在電氣設計圖紙中,我們經(jīng)常會碰到TT、TN低壓配電接地系統(tǒng),有時施工單位在這方面施工不太規(guī)范,甚至出現(xiàn)錯誤做法。在這里對低壓配電系統(tǒng)的三種接地形式(TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng))作一簡要介紹。
所謂接地,就是指電氣設備的某一部分(通常指電源中性點、金屬外殼、金屬基座和金屬構架等)與大地土壤之間的良好電氣連接。供接地與土壤直接接觸的金屬物體,稱為接地體或接地極,將接地體與設備接地部分相連的金屬導體稱為接地線,接地體與接地線合稱為接地裝置。接地線在正常情況下是不帶電的,主要有以下三個作用:(1)防止人身遭受電擊;(2)保障電氣系統(tǒng)正常運行;(3)防止雷擊和靜電的危害。
接地系統(tǒng)按其功能可分為工作接地和保護接地兩種。工作接地是為了保證電力系統(tǒng)和電力設備達到正常工作要求而進行的接地,例如變壓器中性點的接地、電子設備的邏輯地等均為工作接地。
通常各種不同的接地型式(TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng))用不同的文字符號加以區(qū)分。
文字符號中的第一個字母表示電力系統(tǒng)可接地點(變壓器中性點、發(fā)電機中性點)對地的關系:
T:表示直接接地
I:表示所有帶電部分與地絕緣或通過阻抗接地(稱為不接地系統(tǒng))
文字符號中的第二個字母表示電氣設備的外露可導電部分對地的關系。其中:
T:表示電氣設備的外露可導電部分對地直接進行電氣連接,與電力系統(tǒng)的接地點無直接關系
N:表示電氣設備的外露可導電部分通過保護線與電力系統(tǒng)的接地點直接進行電氣連接。N后面破折號的字母表示中性線與保護線的關系。其中:
TN-C表示中性線與保護線是合一的。具有簡單、經(jīng)濟的優(yōu)點:當發(fā)生接地短路故障時,故障電流大,一般可通過過電流保護電器切斷電源保證安全。缺點:對于單相負荷或三相不平衡負荷以及有諧波電流負荷的線路中,PEN線中會流有電流,其所產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在電氣設備的金屬外殼和線路金屬套管上,對敏感性的電子設備不利,另外PEN線上微弱電流在爆炸危險環(huán)境有可能引起爆炸,同時由于PEN線在同一建筑物內(nèi)往往有相互電氣連接,當PEN線斷線或相線直接與大地短路時,都將呈現(xiàn)相當高的對地故障電壓,這時可能擴大事故范圍。TN-S表示中性線與保護線是分開的,TN-S系統(tǒng)的經(jīng)濟性較TN-C系統(tǒng)差,但比TN-C系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點,首先正常時PE線不通過負荷電流,與PE線相連的電氣設備的金屬外殼在正常運行時不帶電位,適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設備的供電,其次也可用于有爆炸危險的環(huán)境中,另外在民用建筑中,家用電器大都有單獨接地點的插頭,采用TN-S供電,既方便又安全可靠。TN-C-S表示PEN線開始是合一的,從用電設備進戶點起,PE線與N線開始分開,且PE線與N線自分開后,N線就對地絕緣,為了防止分開后的PE線與N線混淆,一般PE線、PEN線采用黃綠相間的色標,N線采用淺藍色色標。
TT系統(tǒng)必須有一個直接工作接地點,一般是變壓器或發(fā)電機的中性點。電氣設備的外露導電部分必須設保護接地,當由同一保護電器保護電氣設備的所有外露導電部分時,應用保護線連接在一起,并接到其共同的保護接地極上;當幾個保護電器分級保護時,每個保護電器所保護的所有外露導電部分也必須按照這種方法接地。TT系統(tǒng)優(yōu)點:電氣設備的金屬外殼用單獨的接地極接地,與電源的中性點工作接地無電氣聯(lián)系,適用于對電位敏感的數(shù)據(jù)處理設備和精密電子設備的供電系統(tǒng);當系統(tǒng)發(fā)生接地短路時,由于受到電源側接地電阻和電氣設備側接地電阻的限制,短路電流不大,故可減少接地短路時產(chǎn)生的危險性。
IT系統(tǒng)有三種,一是電源中性點與地絕緣、二是電源中性點經(jīng)阻抗接地,電源接地極與外露導電部分的接地極分開;三是電源中性點經(jīng)阻抗接地,外露導電部分接到電源的接地極上。IT系統(tǒng)的電源是不接地或通過阻抗接地,電氣設備的外露導電部分直接接地或通過保護線接到電源的接地極上。這種系統(tǒng)當出現(xiàn)第一次故障時,故障電流是正常運行時每相對地電容電流的3倍,系統(tǒng)的線電壓無論在相位和量值均未發(fā)生變化,電氣設備的金屬外殼上不會產(chǎn)生危險性的接觸電壓,可不切斷電源,電氣設備尚能繼續(xù)運行,但此時報警設備必須報警,并通過檢查線路來消除故障,減少或消除電氣設備的停電時間。
在工程中,一般對負荷密度較高的住宅小區(qū)或負荷較集中的大型工業(yè)建筑的饋電線路采用TN-C接地制式,在電源進戶處設置重復接地,從重復接地處通過總箱內(nèi)設置的N線、PE線端子排,將中性線N與保護線PE分開,從而構成一個實際的TN-C-S低壓接地系統(tǒng)。
篇3:低壓配電線路接地故障保護技術措施
低壓配電線路中的單相短路,回路中相線、中性線連接不良,這種情況容易發(fā)現(xiàn),例如燈會不亮或者熄滅。而占短路80%的接地故障,相線與PE線、電氣設備的外露導電部分或大地間的短路卻難于覺察。例如PE線PEN線連接松動燈照樣亮,如PEN線迸發(fā)火花,則容易釀成火災。配電線路應設置接地故障保護,在發(fā)生故障時,保護元件必須能及時自動切斷電源,防止人身電擊傷亡、電氣火災和線路損壞。
TN系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,用電設備金屬外殼接觸電位低,故障電流大,一般過電流保護電器可快速切斷故障線路,TN系統(tǒng)的低壓配電線路采用過電流保護兼作接地故障保護需滿足:Za×Ia<220V的動作特性以及切斷故障電流的時間上的要求。
式中Za--接地故障回路阻抗(Ω)
Ia--保護電器在規(guī)定時間內(nèi)自動切斷故障回路的電流(A)Ia值應取低壓斷路器相應過電流脫扣器額定電流的1.3倍。
其切斷故障電流的時間應符合:(1)配電干線和只供電給固定式用電設備的末級配電線路不應大于5s2供電給手握式和移動式用電設備的末級配電線路不應大于0.4s。動作時間可從低壓斷路器的動作特性讀取。
當過電流保護電器不能滿足上式要求時,可采用帶有單相接地保護的斷路器或設零序電流保護措施。斷路器的單相接地保護功能的實現(xiàn)原理有剩余電流型和零序電流型兩種。剩余電流型是利用四個電流互感器分別檢測三相電流和中性線(N線)的電流。無論三相電流平衡與否,則此矢量和為零(嚴格講為線路與設備的正常泄露電流);Ia+Ib+Ic+In=0當發(fā)生某一相接地故障時,故障電流會通過保護線PE及與地相關連的金屬構件,即;Ia+Ib+Ic+In≠0此時電流為接地故障電流加正常泄露電流。接地電流達到脫扣器整定電流時,即可報警或驅動短路器動作,實現(xiàn)單相接地保護。零序電流型是在三相上各安裝一個電流互感器,檢測三相的電流矢量和,即零序電流IoIa+Ib+Ic+In=Io。當發(fā)生某一相接地故障時,此時電流為接地故障電流加正常泄露電流,與脫扣器整定值比較,即可區(qū)分出接地電流,實現(xiàn)單相接地保護。帶有單相接地保護的斷路器到底是剩余電流型,還是零序電流型,以產(chǎn)品樣本為準。
單相接地保護的斷路器主要是針對配電線路的干線、主干線和近變壓器端的單相對地短路保護,在線路的末端,通常都裝漏電電流保護電器(RCD),其動作時間為0.1s。采用RCD時,因為TN-C接地系統(tǒng)中保護線PE和中性線N合用一根線PEN,PEN在正常工作時流過三相不平衡電流,當單相接地時產(chǎn)生的接地故障電流Id也從PEN線上流過,RCD根本無法檢測出是不平衡電流還是接地故障電流。所以TN-C系統(tǒng)應按TN-C-S或局部TT接地處理。
TT系統(tǒng)中性點接地與PE線接地分開,中性線N與PE線無連接,供電線路一般較長,相-地回路阻抗較大。發(fā)生接地故障時,故障電路內(nèi)包含外露導電部分接地極和電源接地極的接地電阻(R+RA),阻抗大,故障電流小,過流保護元件不易啟動。在這種系統(tǒng)中裝設RCD作單相接地保護是有效的措施之一。
對于TT系統(tǒng),裝有RCD的支路與不裝RCD的支路不應使用公共接地極。必須有獨立的接地板與PE線專供有RCD的分支回路用。
IT系統(tǒng)是變壓器中性點不接地或經(jīng)大阻抗接地,用電設備外殼直接接地。發(fā)生單相接地故障時,接地電流為電容電流。電流通道為:電源-相線-大地-網(wǎng)絡電容-電源。故障電流為另兩相對地電容電流的相量和,故障電流小,不需要中斷供電,一般不裝設漏電保護。但應由絕緣監(jiān)察器發(fā)出信號,以便及時排除故障。IT系統(tǒng)中的漏電保護器主要用于切除兩處異相同時接地故障。應根據(jù)具體情況按需要裝設。
IT系統(tǒng)兩處異相同時接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導電部分分別裝設接地極,這時故障電流流經(jīng)兩個接地極電阻,故障回路的切斷應符合TT系統(tǒng)接地故障保護的要求。如圖5所示。
IT系統(tǒng)兩處異相同時接地故障,IT系統(tǒng)內(nèi)外露導電部分公用一個接地極,這時故障電流將流經(jīng)PE線形成的金屬短路,故障回路的切斷應符合TN系統(tǒng)接地故障保護的要求。如圖6所示。
為了用電安全,采用了接地故障保護后,仍需要可靠的接地采用等電位連接。等電位聯(lián)結的作用是降低故障情況下,電氣設備間、電氣設備與其他設備間的接觸電壓,使人體在接觸時,身體所承受的電壓降至最低。在以人為本的今天,電氣安全可是重之又重的大事,馬虎不得。