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1、2 0 0 4 年 6 月 河北工程技术高等专科学校学报 第 2 期 J O UR N AL OF HE B E I E N GI N E E R I N G AN D TE C H NI C AL C O L L E G E J u n 2 0 0 4 NO 2 文章编号:l O O 8 3 7 8 2(2 0 0 4)0 2 一O O 3 3 一O 4 施。低压配电系统的接地方式及接地故障的保护 李文才(河北工程技术高等专科学校 电气工程系,河北沧州0 6 1 0 0 1)摘要:介绍了低压配电系统 中性点 的接地方式及其特点,并针对各种接地方式下发生 的接地故障提 出了具体 的保护措 关键
2、词:低压配电系统;接地方式;接地故障;保护 中图分类号:TW6 4 2 文献标识码:A 长期以来,配电系统的安全可靠运行始终是人们关注的问题,而配电系统中性点的正确接地方式及对接 地故障合理有效的保护又是保证安全生产、系统可靠运行的重要方面。1 低压配电系统的接地方式 低压配电系统的接地方式分为工作接地和保护接地。配电系统为了分别取得相电压和线电压,减少 中心 点电位偏移而采用的接地,称为工作接地。电力设备及低压用电设备的金属外壳,钢筋混凝土和电杆等由于 绝缘损坏而可能带电,为防止带电电压危及人身安全而设置的接地,称为保护接地。根据低压配电系统接地方式的不同,保护接地又可分为接零和接地两种类型
3、。在我国 现行建筑设备规 范大会(J G J T1 6 9 2)标准中将低压配电系统分为三种,即 T N系统、TT系统和 I T系统三种形式。1 1 TN 系统 T N 系统采用接零保护,系统有一点直接接地,电气设备外露 可导 电部分通过保护线(或公用 中性线 P E N)与接地点连接。按照中性线与保护线组合情况的不同,T N系统又可分三种型式,即 T N C系统,T N S 系统和 T N C S系统。1 1 1 TN C 系统 T N C系统(如图1)中保护零线(P E)与工作零线(N)共用,当发生电气设备相线与外壳接触故障时,故障电 流经中性线回流到接地点,故障电流较大。T N C系统适
4、用于三相负荷基本平衡场合,若三相负荷不平衡,P E线中 存在不平衡电流,使设备外壳带电,易造成人身伤害。P IE 线重复接地,可有效降低零线对地电压。1 1 2 TN S系统 T N S系统(如图2)中保护线与中性线是分开的。当发生电气设备相线与外壳接触故障时,短路电流较大。当 中性线断开时,三相负荷不平衡,中性点的电位升高,但设备外壳及 P E线无电,保证设备及运行人员的安全。A B C PE N 外露导电部分 图 1 TN C系统 A B C N P E 外露导电部分 图 2 T N S系统 收稿 日期:2 0 0 4 0 4 2 5 作者简介:李文才(1 9 7 4 一),男,河北 围场
5、人,河北工程技术 高等专科学校助教。维普资讯 http:/ 3 4 河北工程技术高等专科学校学报 1 1 3 T N C S系统 它由两部分接地系统组成,一部分是 T N C系统,另一部分是 TN S系统。当发生电气设备相线与外壳 接触时,故障同 T N C系统;当中性线断开时,故障同 F N S系统。P E线重复接地,而 N线不宜重复接地,这 样 P E线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电,提高了设备及运行人员的安全性。如图 3 所示。1 2 TT系统 T T系统采用接地保护,系统有一点直接接地,电气设备的外露可导电部分通过保护线 P E接至与电力 系统接地点无直接关联的接地极。共用同一
6、接地保护装置的所有外露可导电部分,必须用保护线与这些部分 共用的接地极连接在一起(或与保护接地母线、总接地端子相连)。如图 4 所示。1 3 I T系统 I T系统采用接地保护,系统的带电部分与大地间无直接连接(或有一点经足够大的阻抗接地),电气设 备的外露可导电部分通过保护接线至地极,且电源系统对地应保持良好的绝缘状态。严禁任何带电部分(包 括中性线)直接接地,一般情况下不宜引出 N线如图 5 所示。A B C P EN 外露导 电部分 图 3 TN C S系统 PE N 2 低压配电系统接地故障的保护 车 喜蔫 外露导电部分 图 4 TT系统 外露导电部分 图 5 I T系统 2 1 低压
7、配 电系统保 护的一般要求 低压配电系统应根据不同的故障类型和具体工程要求装设短路保护、过负荷保护、接地故障保护和中性 线断线故障保护。配电系统上下级保护器的动作应具有选择性,各级之间能协调配合,并与配电系统的特征 和接地方式相适应。2 2 低压配 电系统接地故 障的保护措施 为防止人身体间接触电和电气火灾事故而采取接地故障的保护措施,除正确选择和整定配电线路的保 护电器(负荷开关、断路器和继电器等),使其可靠切除故障外,还应该很好地与配电系统的接地方式协同配 合,不同接地方式对接地故障的保护有不同的要求。2 2 1 TN系统接地故障的保护 2 2 1 1 保护对 时间的要 求 在 T N系统
8、中出现单相接地故障,因回路阻抗很小,短路电流很大,能保证设备可靠动作,切除故障。但 在保护设备动作之前,此电流在 P E N或 P E线上产生压降,使故障设备的金属外壳带有危险的电位,因P E N 或 P E阻抗约占故障线路总阻抗的一半以上,远远超过安全电压 5 0 V 的要求,而此电位还会沿 P E N或 P E 线传播到非故障设备的金属外壳上。为避免人体触及带有故障电位的设备外壳时间超过安全阈值,要求保护 设备快速切除故障线路,为此对保护设备的开断时间有较高的要求。在相线对地标称 电压为 3 8 0 2 2 0 V的 TN系统配电线路接地故障的保护,其切断故障线路的时间应符合如下要求:(1
9、)配电干线和只供给固定式用电设备的未级配电线路不应大于 5 s。(2)给手握式或移动式用电设备的未级配电线路不应大于 0 4 s。维普资讯 http:/ 第 2 期 李文才:低压配电系统的接地方式及接地故障的保护 3 5 2 2 1 2 漏电保 护的措施 在 T N系统中一般采用过电流保护兼作漏电保护。当过电流保护不能够满足(1)、(2)要求时,可采用零 序保护,其整定值应躲过线路上最大不平衡电流,这种保护方式只适用于变压器低压侧出线处单相接地故 障,当高压侧过电流保护兼作变压器低压侧单相接地保护灵敏度不够时才采用。对于手握式设备、移动式设 备的供电线路中,为防止 P E N及 P E上故障电
10、压的蔓延,要安装漏电电流保护,被保护的金属外壳常采用单 独接地,组成 T N系统中的局部 T T系统。在采用漏电保护时,所有带电载流体必须穿过漏电保护装置中电 流互感器的磁回路,而严禁 P E N及 P E线穿过漏电保护装置中电流互感器的磁回路。且在 T N接地形式的 配电系统中,接地故障的保护装置的动作特性应符合下式要求:Z。J。o (1)式中,z 为接地故障回路阻抗(Q);I 为保证保护电器在规定时间内自动切断故障线路 的动作电流(A);U。为相线对地标称电压(V)。2 2 2 T T系统接地故障的保护 在 T T接地形式的配电系统中,接地故障的保护应符合公式(2)的要求。R。J 5 0
11、V(2)式中,R 为外露可导电部分的接地极电阻(Q);J 为保证保护器切断故障线路的动作电流(A)。J 值与所采用的保护器有关,当采用漏电电流动作保护器时,J 为额定漏电动作电流:当采用反时限特 性过电流保护器时,如供给固定式设备,J 为在 5 s 内切断故障回路的动作电流;如供给手握式和移动式电器 设备,切断回路的时间应符合表 1 所列数据值;当采用瞬时短路保护电器时,为瞬时切断故障线路的动作 申 流。表 1 预期接触电压与切断故障回路的最大时间 一般情况下 T T系统接地故障采用多级漏电电流保护方式,但不宜超过三级。只有满足(2)式要求时,反 时限特性和瞬时动作特性的过电流保护才可使用。其
12、电流侧漏电保护装置动作可返回时间应大于负荷侧漏 电保护器装置的全分断时间。并且 T T配电系统线路 内由同一接地故障的保护电器外露导 电部分应用 P E 线接至公用的接地极上,接地电阻值不应大 3 0 ll。2 2 3 I T系统的接地故障的保护 I T系统配电线路接地故障的保护应满足(3)式要求:R。J 5 O V(3)式中,R。为外露可导电部分的接地极电阻(Q);J 为相线和外露可导电部分间第一次接地故障电流(A),它 计及泄漏电流和电气装置全部接地阻抗值的影响。由于 I T系统中性点是绝缘的,因此单相接地故障短路电流很小,仅是非故障相的电容电流,即使计及 泄漏电流,它的值也是很小,因此当
13、发生单相接地故障时,可不 自动切断供电,但应当采用绝缘监视装置进行 声光报警,并应在切实可行的时间内切除故障。当接地故障发展到二相或三相时,可采用线路的过电流保护装置切除短路故障。当设备外壳成组接地 时,切除故障的时间应符合 T N系统的要求。当设备外壳采用单独接地时,切除故障的时间应符合 T T系统 的要求。并且在发生第二次接地故障时,应由过电流保护器或漏电电流动作保护装置切除故障,同时应符合 以下要求:当不配出 N线时 厂i z。J U。(4)厶 当配出 N线时 1 J。(5)维普资讯 http:/ 3 6 河北工程技术高等专科学校学报 2 0 0 4 式中,Z 为包括相线和 P E线在
14、内的故障回路阻抗(n);Z 为包括相线、N线和 P E线在内的故障回路阻抗(Q);为保护电器切断故障回路的动作电流(A)。对于 I T配电系统一般不宜配出 N线,此时在 0 4 s 内切断故障回路的动作电流;如有 N线配出时,需要 将该 N线装设过电流保护器,并在 0 8 s内切断故 障回路的动作电流,使包括 N线在 内的所有带电体断电。3 结语 低压配电系统在采取接地故障的保护时,要注意防止接地方式混乱以及接地和接零的混用。不同的接地 方式,采取不同的保护措施,以达到保护人身安全和防止停电范围扩大的目的。参考 文 献 1 唐定,唐曾海 建筑电器技术 M 北京:机械工业出版社,1 9 9 9
15、2 建筑 电气设计手册 编写组 建筑 电气设计手册 M 北京:中国建筑工业出版社,1 9 9 8 3 陈元丽 现代建筑电气设计实用指南 M 北京:中国水利水电出版社,2 0 0 0 4 李润先 中压电网系统接地实用技术 M 北京:中国电力出版社,2 0 0 2 5 华明智,张瑞林 电力系统 M 重庆:重庆大学出版社,1 9 9 7 Gr o u n d o ft J r O U n Lo w v o l t a g e Di s t r i b u t i o n S y s t e m a n d P r o t e c t i o n t o Gr o u n d Fa u l t LI
16、W e n c a i (De p a r t me n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g,He b e i En g i r e e r i n g a n d Te c h n i c a l Co l l e g e,C a n g z h o u 0 6 1 0 0 1,C h i n a)Ab s t r a c t:Th e wa y s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e g r o u n d o f c e n t e r p o i n t i n t h
17、e e l e c t r i c p o we r s y s t e m a r e d e s c r i b e d a n d s o me f o r ms o f t h e g r o u n d o f l o w v o l t a g e d i s t r i b u t i o n s y s t e m a r e s t u d i e d i n t hi s p a p e r S o me me a s u r e s o f p r o t e c t i o n a r e p u t f o r wa r d a b o u t a l l k i n d s o f g r o u n d f a u l t Ke y wo r d s:d i s t r i b u t i o n s y s t e m;wa y s o f g r o u n d p r o t e c t i o n;g r o u n d f a u l t (责任编辑:路文梅)维普资讯 http:/
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