|探討|低壓柜配電中如何接地保護和接零保護
低壓柜配電系統(tǒng)中,對于接地保護和接零保護的操作有哪些因素呢?大家都知道接地保護和接地保護統(tǒng)稱為保護接地,兩種不同的保護方式使用的客觀環(huán)境又不同,因此如果選擇使用不當(dāng),不僅會影響客戶使用的保護性能,還會影響電網(wǎng)的供電可靠性。如何在低壓柜設(shè)備系統(tǒng)中進行接地保護和接零保護呢,下面來給大家詳細講解。
第一部分:接地保護
接地:出于不同目的,將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線或接地體,與大地做良好的電氣連接。工作接地是指為運行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一點接地,如變壓器中性點直接接地等;接地保護是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一點接地,如電氣設(shè)備的金屬外殼接地等。
電氣設(shè)備不接地的前提下,分別考慮電源中性點接地以及不接地兩種情況。
1.電源中性點直接接地的電網(wǎng)中,電氣設(shè)備不接地的危險性
如上圖所示,當(dāng)電氣設(shè)備絕緣異常時外殼帶相電,人體觸及設(shè)備外殼時,電流流過人體的路徑為:設(shè)備外殼->人體->大地->電源中性點。假設(shè)人體電阻RB為1700Ω,接地電阻R0為4Ω,則流過人體的電流大小為:
超出安全范圍,造成人身傷害。
2.電源中性點不直接接地的電網(wǎng)中,電氣設(shè)備不接地的危險性
若電氣設(shè)備發(fā)生故障,外殼帶相電時,人體觸及設(shè)備外殼,電流流過人體的路徑為:設(shè)備外殼->人體->其他兩相線路對地分布電容->其他兩相電源。此時流過人體的電流大小為:
其值大小取決于電纜對地容抗??偟膩碚f,這種情況下可能造成人身觸電。
電氣設(shè)備接地的前提下,分別考慮電源中性點接地以及不接地兩種情況。
1.TT系統(tǒng)
電源中性點直接接地,電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護線PE直接接地的三相四線制低壓配電系統(tǒng)。
當(dāng)電氣設(shè)備外殼帶電時,假設(shè)接地電阻RE=R0=4Ω,人體電阻RB=1700Ω,此時電源線路中故障電流為:
即使線路中安裝有斷路器,通常不足以發(fā)揮斷路器的過載保護功能,因而電源線路并未切斷,這將使得電氣設(shè)備外殼長期存在110V的對地電壓,當(dāng)人體觸及帶電外殼時,流過人體的電流為:
會造成人身傷害。
2.IT系統(tǒng)
電源中性點不接地,而電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)各自的保護線PE直接接地的三相三線制低壓配電系統(tǒng)。
在IT系統(tǒng)中,當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞使外殼帶電且人體觸及外殼時,電流同時從接地體和人體流過。由于人體的電阻要比接地電阻Re大很多,流經(jīng)人體的電流也就比流過接地體的電流小很多,此時電氣設(shè)備接地保護發(fā)生作用,保護人身安全。
綜上所述,接地保護主要應(yīng)用于中性點不接地的電網(wǎng)中(IT系統(tǒng)),工作原理就是并聯(lián)電路中電阻的分流作用。因此接地電阻的數(shù)值對于保護效果是至關(guān)重要的。
第二部分:接零保護
接零保護的工作原理:電氣設(shè)備正常工作時,零線不帶電(或者電壓很小),由于電氣設(shè)備外殼與電源零線連接,人體觸摸設(shè)備外殼并沒有危險。當(dāng)電動機等用電設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障時,相線與零線短接,短路電流足以使安裝在電源線路上的熔斷器或者斷路器發(fā)揮短路保護功能,從而切斷電源。
注意:當(dāng)設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障到熔斷器或斷路器切斷電源的時間間隔內(nèi),此時流過人體的電流如下圖所示。
不考慮電纜電阻時,很顯然此時電氣設(shè)備外殼對地電壓為220V,若人體觸及外殼時非常危險;若考慮電纜電阻,其中RΦ為相線電阻,RN為零線電阻,假設(shè)相線電纜截面為零線電纜截面的2倍,設(shè)備外殼電壓:
此時人體觸及外殼時將承受147V的電壓,同樣很危險??偟膩碚f,接零保護的有效性在于線路的短路保護裝置能否快速切斷電源。
TN系統(tǒng):電源的中性點接地,負載設(shè)備的金屬外殼通過保護線連接到此接地點的低壓配電系統(tǒng)。
接零保護的三種形式
1.TN-C系統(tǒng)
這種配電系統(tǒng)的零線N和保護線PE為同一根線,成為PEN線。
存在的問題:若PEN某一點P處斷開,在P點以后的設(shè)備外殼上,由于負載中性點的偏移,可能出現(xiàn)危險電壓。更為嚴重的是,若P點以后的某一設(shè)備發(fā)生“碰殼”故障,即使線路上安裝有斷路器或熔斷器也不會動作,導(dǎo)致后面的設(shè)備外殼上長期帶有相電壓,非常危險。
2.TN-S系統(tǒng)
TN-S系統(tǒng)的零線N和保護線PE是分開設(shè)置的,所有設(shè)備的外殼只和公共的PE線連接。
這種配單系統(tǒng)中,零線N的作用是通過單相負載的電流或者三相不平衡電流,成為工作零線;PE線為保護零線。零線N斷開時只會影響單相負載的正常使用,并不會使其他設(shè)備外殼帶電。
總結(jié),在低壓配電系統(tǒng)中,不僅認識和了解接地保護與接零保護,而且掌握這兩種保護方式的不同點和使用范圍??蛻粼诰烤箲?yīng)該采取何種保護方式,首先必須取決于其所在的供電系統(tǒng)采取的是哪種配電系統(tǒng)。如果客戶所在的公用配電網(wǎng)絡(luò)是TT系統(tǒng),客戶應(yīng)該統(tǒng)一采取接地保護;如果客戶所在的公用配電網(wǎng)絡(luò)是TN-C系統(tǒng),則應(yīng)統(tǒng)一采取接零保護。
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