低壓配電接地系統 要求根據具體的供電系統而做出正確的選擇,而且對于電線、電纜的選擇也有著較高的要求,如果不能符合要求將會造成不可估計的后果。 所以各單位在進行電氣工程安裝時必須對低壓配電中的接地系統工作給予高度的重視。
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一、低壓供電系統接地方式及其特點
低壓配電系統的接地形式分為三種:TN系統 、TT系統 和IT系統 。字母表示的含義是:第一個字母表示電源對地的關系,第二個字母表示電氣設施的外露可導電部分對地的關系,第三、四兩個字母表示中性線和保護線的組合情況。
TT系統就是將電氣設備的金屬外殼作接地保護的系統;TN系統就是將電氣設備的金屬外殼作接零保護 的系統。
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(1)TT方式供電系統
TT 方式供電系統是指將電氣設備的金屬外殼直接接地的保護系統,稱為保護接地 系統,也稱 TT 系統。
第一個符號 T 表示電力系統中性點直接接地;第二個符號 T 表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯接,而與系統如何接地無關。
TT系統就是電源中性點直接接地,用電設備外露可導電部分也直接接地的系統。通常將電源中性點的接地叫做工作接地,而設備外露可導電部分的接地叫做保護接地。
TT系統中,這兩個接地必須是相互獨立的。設備接地可以是每一設備都有各自獨立的接地裝置,也可以若干設備共用一個接地裝置。
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(2)TN方式供電系統
TN 方式供電系統 這種供電系統是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統,稱作接零保護系統,用 TN 表示。它的特點如下。
一旦設備出現外殼帶電,接零保護系統能將漏電電流上升為短路電流,這個電流很大,是 TT 系統的 5.3 倍,實際上就是單相對地短路故障,熔斷器的熔絲會熔斷,低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘,使故障設備斷電,比較安全。
TN 系統節省材料、工時,在我國和其他許多國家廣泛得到應用,可見比 TT 系統優點多。TN 方式供電系統中,根據其保護零線是否與工作零線分開而劃分為 TN-C 和 TN-S 等兩種。
a. TN-C方式供電系統
TN-C系統 就是保護接零系統,其中的零線為PEN線,即當工作零線又當保護零線,既與電源開關接又與電氣設備金屬外殼相連。當總零線斷掉,那單相負載無法構成回路,零線電壓增高,與此相連的金屬外殼設備也帶電,很危險。所以必須讓零線重復接地,零線斷了后,TN-C變成TT保護方式,單相供電變成一火一地。減輕了危險。
TN-C供電系統的特點如下:
(1)由于三相負載不平衡,中性線上有不平衡電流,對地有電壓,所以與保護線所連接的電氣設備金屬外殼有一定的電壓。
(2)如果中性線斷線,則保護接零的剩余電流設備外殼帶電。
(3)如果電源的相線碰地,則設備的外殼電位升高,使中性線上的危險電位蔓延。
(4)TN-C系統干線上使用剩余電流保護器 時,中性線后面的所有重復接地必須拆除,否則剩余電流開關合不上;而且,中性線在任何情況下都不得斷線。所以,實用中性線只能讓剩余電流保護器的上側有重復接地。
(5)TN-C方式供電系統只適用于三相負載基本平衡情況。
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b. TN-S方式供電系統
在TN-S制式的供電系統中,B級(基本保護)的防雷器 我們選用3+1電路結構的防雷器。
在3+1電路里3根相線通過防雷器連接到中線,中線通過一個火花間隙連接到保護地(PE)線。
這種電路結構可預防由于絕緣問題而使接電線帶電從而引起防雷器產生漏電電流的問題。
如果需要多級浪涌保護,那么必須在分配電箱里安裝C級防雷器,即中等保護的防雷器。
對于間隙型防雷器,僅當前級斷路器的容量大于防雷器要求的數值時,需要在防雷器前串接適當的斷路器。
TN-S 方式供電系統 它是把工作零線 N 和專用保護線 PE 嚴格分開的供電系統,稱作 TN-S 供電系統, TN-S 供電系統的特點如下。
① 系統正常運行時,專用保護線上不有電流,只是工作零線上有不平衡電流。PE 線對地沒有電壓,所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線 PE 上,安全可靠。
② 工作零線只用作單相照明負載回路。
③ 專用保護線 PE 不許斷線,也不許進入漏電開關。
TN-S系統即三相五線供電系統,除三相線(U、V、W)和中性線(N)外,還有一條保護接地(PE)線。
(1)諧波電流
當今社會的各類建筑物中的供電系統通常采用直流電子設備以及大量的熒光燈。運行過程會所產生高次諧波,其不僅對電源具有嚴重的污染作用,而且還會給N 線帶來諧波電流,特別是3次諧波電流。
根據相關理論的分析,出現在三相中的3次諧波電流會在 N 線上疊加,而疊加后的電流值相當可觀。為了防止 N 線上出現疊加的諧波電流超過相線電流而出現的短路,供電過程中在三相四線回路中采用4根截面相等的電線或電纜。
(2)單相工作電流
N線上電流的大小與相線上的電流一致,單相工作電流會隨著照度標準的變化而發生變化,如果電流越變越大,則很可能會產生嚴重的后果,所以不容小覷。
(3)三相不平衡電流
三相不平衡電流是單相負荷的供電系統中必然會出現的情況。而且隨著時間的推移,不平衡的現象會隨之發展而變得愈加復雜。TN-S系統 供電的制定是特別針對三相不平衡用電負荷,從而防止因用電而出現的意外事故。
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c. TN-C-S方式供電系統
TN-C-S方式供電系統在建筑施工臨時供電中,如果前部分是 TN-C 方式供電,而施工規范規定施工現場必須采用 TN-S 方式供電系統,則可以在系統后部分現場總配電箱分出 PE 線。
TN-C-S系統 的特點如下:
(1)工作零線 N 與專用保護線 PE 相聯通,如圖 1-5ND 這段線路不平衡電流比較大時,電氣設備的接零保護受到零線電位的影響。
D 點至后面 PE 線上沒有電流,即該段導線上沒有電壓降,因此, TN-C-S 系統可以降低電動機外殼對地的電壓,然而又不能完全消除這個電壓,這個電壓的大小取決于 ND 線的負載不平衡的情況及 ND 這段線路的長度。負載越不平衡, ND 線又很長時,設備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大,而且在 PE 線上應作重復接地。
(2)PE 線在任何情況下都不能進入漏電保護器,因為線路末端的漏電保護器動作會使前級漏電保護器跳閘造成大范圍停電。
(3)對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外,其他各分箱處均不得把 N 線和 PE 線相聯, PE 線上不許安裝開關和熔斷器,也不得用大地兼作 PE 線。
通過上述分析, TN-C-S 供電系統是在 TN-C 系統上臨時變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平衡時, TN-C-S 系統在施工用電實踐中效果還是可行的。
但是,在三相負載不平衡、建筑施工工地有專用的電力變壓器時,必須采用 TN-S 方式供電系統。
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d) PE線的作用及約束條件
常見的低壓配電系統主要通過三種方式實現接地。在電氣設備與供電系統相連的情況下,低壓配電系統設計中把可觸及到金屬物體的所有電氣設備均與保護PE線連接,可以對電氣設備與操作人員形成保護。所以,在低壓配電系統保護中,PE 線的設置非常重要,通過技術措施實現安全保護。
而PE線的設置要求具體包含以下幾個方面:
(1)載流能力能夠達到保護裝置靈敏度的要求。
(2)載流時的線載溫度以及電磁感應強度都應控制在合理范圍內,不能存在對建筑物或其內部隱藏的危險,例如火災或爆炸。
(3)由于接地故障電流較小,TT系統接地故障保護的約束條件為RAIA≤50V,條件中的RA指的是可導電部分的接地極電阻,IA指的是保證保護電器在規定時間內切斷故障線的動作電流。
(三)IT方式供電系統
IT系統是指在電源中性點不接地系統中,將所有設備的外露可導電部分均經各自的保護線PE分別直接接地,稱之為IT供電系統。IT系統一般為三相三線制。也就是說電源的中性點是對地絕緣的或者通過高阻抗接地。
IT 方式供電系統 I 表示電源側沒有工作接地。第二個字母 T 表示負載側電氣設備進行接地保護。
IT 方式供電系統在供電距離不是很長時,供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所,或者是要求嚴格地連續供電的地方,例如電爐煉鋼、大醫院的手術室、地下礦井等處。
IT系統發生接地故障時,接地故障電壓不會超過50V,不會引起相間電擊的危險。
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二、TT、TN系統在應用中需要注意的事項
(一)TT系統中性線不應重復接地
在一些供配電工程中,承建部門要求將TT系統中性線做重復接地,其目的是防止中性線斷線后中性點漂移帶來的三相電壓不平衡。實際上,該做法效果有限。
(二)農村低壓電網不應采用TN-C系統
(1)TN-C系統的單相回路內,如果NPE線中斷,電氣設備外殼可帶高達220V的對地電壓,威脅人身安全。
(2)TN-C系統的三相回路內,如果NPE線中斷,不僅使設備失去等電壓聯結和接地,在三相不平衡時還因“斷零”而引起燒壞單相設備事故。
(3)TN-C系統NPE線不平衡電流產生的電壓,將在電氣裝置內產生電位差和雜散電流,容易打火和干擾電子設備。
來源:網絡
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