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低压配电系统接地与漏电保护装置的应用


1、 低压配电系统接地是十分重要的,它与采取什么样的电击防护措施,选用什么样的保护装置,这些防护措施怎样

实施,都与配电系统接地有关系。如果选择不当,不但不能实现所要求的保护,反而会降低供电系统的可靠性。在我

国的电网中TN、TT、IT并存使用,但同时也存在着许多不足和缺陷,给人身安全带来一定的威胁。为了提高低压配电

系统安全用电水平,人们发现漏电保护装置(RCD)的应用在很大程度上弥补了这些缺陷,从而防止触电和火灾事故的

发生,大幅度提高安全用电水平。在此,先分析配电系统接地的适用范围和优缺点,然后介绍在不同的配电系统接地

下正确安装使用漏电保护装置的必要性,使漏电保护装置在不同的配电系统接地中能够有效和正确安装使用。

2 配电系统接地形式接地形式分为TN、TT、IT三大类,系统特性以符号表示,字母含义为:第一个字母表示电源与地

的关系。“T”表示在某一点上牢固接地;“I”表示所有带电零件与地绝缘或某一点经阻抗接地。第二个字母表示

电气设备外壳与地的关系。“T”表示外壳牢固的接地,且与电源接地无关;“N”表示外壳牢固地接到系统接地点。

其后的字母表示电网中中性线与保护线的组合方式。“C”表示中线与保护线是合一的(PEN线);“S”表示中性线与

保护线是分开的。

2.1 TN系统

TN系统的电源端有一个直接接地点,并引出N线,属三相四线制系统。系统中用电设备外壳通过保护线与该点直接连

接,俗称保护接零。按照系统中中性线与保护线的不同组合方式,又分为如下三种形式。

(1) TN—C系统

整个系统的中性线与保护线是合一的,称为TN—C系统,如图1。由于投资较少,又节约导电材料,因此在过去我国应用

比较普遍。当三相负荷不平衡或只有单相用电设备时,PEN线上有正常负荷电流流过,有时还要通过三次谐波电流,其

在PEN线上产生的压降呈现在用电设备外壳上,使其带电位,对地呈现电压。正常工作时,这种电压视情况为几伏到几

十伏,低于安全电压50V,但当发生PEN线断或相对地短路故障时,使PEN线电位升高,其对地电压大于安全电压,使触电

危险加大。同时,同一系统内PEN线是相通的,故障电压会沿PEN线传至其它未发生故障处,可能会引起新的电气故障

,另外由于该系统全部用PEN线作设备接地,它无法实现电气隔离,不能保证电气检修人身安全,在国际上基本不被采

用,名存实亡。





图1 TN—C系统

(2) TN—S系统

整个系统的中性线与保护线是分开产的,称为TN—S系统,如图2。这种系统的优点在于PE线在正常情况下不通过负荷

电流,它只在发生接地故障时才带电位,因此不会对接地PE线上其它设备产生电磁干扰,所以这种系统适用于数据处

理,精密检测装置等使用。在N线断线也并不影响PE线上设备的防止间接触电安全,这种系统多作于环境条件较差,对

安全可靠性要求较高及设备对电磁干扰要求较严的场所。但是这种系统不能解决对地故障电压蔓延和相对地短路引

起中性点电位升高等问题。  


图2 TN—S系统

(3) TN—C—S系统

系统中的中性线与保护线先是合一的,然后又分开称为TN—C—S系统,如图3。PEN分为PE线和N线后,不能再与PE线

合并或互换,否则它们是TN—C系统。这种系统兼有TN—C系统和TN—S系统的特点,电源线路结构简单,又保证一定

安全水平,常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理等设备的场所,因PE线带有前端PEN线上某种程度电压,这

样设备外壳就带上电压,人体接触后有电击的可能。

2.2 TT系统

TT系统的电源端有一个直接接地点,也引出N线,属三相四线制系统。系统中用电设备外壳与地作直接的电气连接,俗

称保护接地。如图4,这个接地点与电源端接地点是没有关连的,该系统由于所有设备的外壳是经各自的PE线分别直

接接地的,各自的PE线间无电磁联系,因此也适用于对数据处理,精密检测装置等供电,这样就杜绝了危险故障电压沿

PE线传到其它未发生故障处。而TN系统由于PE(PEN)线相通的,查找接地故障的原因、地点比较难,因此TT系统被供

电部门规定为给城市公用低电网向用户供电的接地系统,但是这种接地保护系统在某些情况下,也并不能保证安全

,当系统中设备的绝缘损坏或发生相对地短路故障时,将使设备的外壳带电。如果人体触及带电外壳时,因人体接触

电阻(平均为20008)远大于保护接地电阻,因此这部分单相短路电流通过接地装置引入大地,通过人体的电流比较

小,从而减少了人体触电的危险性。若中性点接地电阻RN=4,设备外壳与大地之间的电阻Rd=4,则故障电流

Rd=27.5A而一般情况下RD很难做到4,假若RD=7~11,则ID=14.7~20A,由于这么小的单相接地短路电流不足

以使线路中的断路器动作,故障电压持续存在,设备外壳电压也持续存在,要想把ED控制在50以下,则RD必须小于1.2

。要想使用电设备实现这样小的接地电阻是困难的。由此只能选用漏电保护装置,并可降低接触电阻Rd的要求。 




2.3 IT系统

IT系统的电源中性点不接地或经阻抗(约1000)接地且通常不引出N线,为三相三线制系统,习惯称为不接地系统。

系统中的用电设备外壳与地作直接的电气连接,如图5。用电设备外壳经各自的PE线直接接地,PE线间无电磁联系,适

用于数据处理精密检测装置供电。当发生单相接地故障时,所有三相用电设备仍可暂时继续运行,另两相对地电压将

由相电压升高到线电压。当接地电流大于发生电弧的最小燃




图4 TT系统

弧电流时,会对用电设备造成火灾等危险,人触及会造成人身事故。因此对IT系统来说,应装绝缘监察装置,以此来达

到保护设备和人身安全的目的。 




3 漏电保护装置在不同的接地形式下的安装使用

对TN系统中装漏电保护装置时,应使设备的外壳与保护中性线(即PEN线)的连接必须在漏电保护装置的电源侧,若保

护线PE接在漏电保护的负载侧,则因漏电故障电流的整个回路均穿过漏电保护装置而检测不出来,漏电保护装置不动

作,同时漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地,如有重复接地,会使在无故障情况下发生误动作。TN—C系统安装

漏电保护装置前,N线PE线要分开,这就变成TN—C—S系统。TN—C—S系统安装漏电保护装置时,必须将相线和N线

一同穿过漏电保护装置的零序电流互感器,这就应选用2极或4极漏电保护装置。对TT系统装设漏电保护装置时,要认

真检查线路上重复接地设施。在漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地,否则将造成漏电保护装置的误动和失效

。在分级保护方案中尤应注意这一问题。因为重复接地对末端漏电保护装置来说为电源侧,但对前一级的漏电保护

则为负载侧。对IT系统,因系统对地是绝缘的,电气设备发生漏电故障时其外壳对地电压很小,达不到危险电压,故不

必装漏电保护装置。

4 结束语

综上所述,低压配电系统宜采用TN—C—S或TN—S、TT系统,并与漏电保护装置正确配合使用。能有效地进行触电和

漏电保护,有效地防止触电和火灾发生,提高了安全用电水平。


 

 


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