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配电系统的接地与漏电保护器的配置技术 |
| 摘 要： 文章论述了配电系统的接地方式及适用范围，并在简述了RCD原理后，指出了正确使用RCD的方法。 电能是一种即发即用、便于传输、使用的清洁能源。我国电力工业发展速度２０００年全国发电量为１３６８．５ＴＷＨ发电装机容量达到３１９ＧＷ，居世界第二位。电气化水平也得到了极大提高。电能已经成为我国各方面建设及人们生活中不可缺少的能源。电能的使用已遍及各行各业。如：电能用于金属熔炼、焊接、切割及金属热处理，用于电解、电镀及电化加工，电能还用于运输工业、医疗及农业灌溉等。现在，电能正愈来愈多地用来改善居住环境等。 １ 接地方式 长期以来，电力安全运行及正确使用电能一直是人们关心的问题，而配电系统的正确接地及有效保护技术又是安全利用电能的重要方面。 电力系统中，有两种接地方式，即中性点直接接地（亦称大电流接地系统），另一种是中性点不接地（或经消弧线圈接地，亦称小电流接地系统）。在１１０ｋＶ及以上的高压或超高压电力系统中，一般采用中性点直接接地，这是为了降低高压电器设备的绝缘水平，也可以防止在发生接地故障后产生的过电压，可免除单相接地后的不对称性。这种接地方式下，接地故障所产生的零序电流足够使继电保护灵敏动作，所以保护可靠。 中压配电系统一般中性点不接地，所以，一旦发生单相接地故障，系统还能在不对称方式下运行二个小时。但是地下电力电缆大量使用及城市用电负荷急增，不少地方已开始采用中性点接地方式。 对３８０／２２０Ｖ的低压配电系统，除某些特殊情况外，绝大部分是中性点接地系统，其目的是为了防止绝缘损坏后运行人员遭受触电的危险。 这里举一例说明，低压三相四线制变压器二次侧中性点经接地，电气设备外壳不接地。当外壳带电时，有人触及外壳，此时流过人体的电流为： Ｉｒｅｎ＝ 式中：ｕｘ——相电压（Ｖ） ｒｒｅｎ——人体电阻（Ω） ｒ０——接地装置电阻（Ω） 由于ｒ０＜＜ｒｒｅｎ≈１５００Ω，则Ｉｒｅｎ≈≌０．１４７Ａ，结果远大于安全允许值。 ２ 漏电保护器 国家标准ＧＢ１６９１７．１—９７《家用或类似用途带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》等标准规定，漏电保护器可分： （１）漏电动作开关（仅有漏电保护的保护器）； （２）漏电动作断路器（带过载、短路和漏电三种功能保护器）； （３）漏电继电器（仅有漏电报警功能的保护器）。 ２．１ 保护器的工作原理 漏电保护是一种电流动作型漏电保护，它适用于电源变压器中性点接地系统（ＴＴ和ＴＮ系统），也适用于对地电容较大的某些中性点不接地的ＩＴ系统（对相－相触电不适用）。 漏电保护器工作原理。三相线Ａ，Ｂ，Ｃ和中性线Ｎ穿过零序电流互感器，零序电流互感器的副边线圈接中间环节及脱扣器。 在正常情况下（无触电或漏电故障发生），由克氏电流定律知道：三相线和中性线的电流向量和等于零，即： ＋＋＋＝Ｏ ＋＋＋＝０ 当有人触电或出现漏电故障时，即出现漏电电流，这时通过零序电流互感器的一次电流向量和不再为零，即： Δ＋＋＋≠０ 零序电流互感器中磁通发生变化，在其副边产生感应电动势，此信号进入中间环节，如果达到整定值，使励磁线圈通电，驱动主开关，立即切断供电电源，达到触电保护。 ２．２ 漏电保护器性能参数说明 2.2.1 额定漏电动作电流（I△n） 它是指在规定条件下，漏电保护器必须可靠动作的漏电动作电流值。国家标准（ＧＢ６８２９—８６）规定为０．００６、０．０１、０．０１５、０．０３、０．０５、０．０７５、０．１、０．２、０．３、０．５、１、３、５、１０、２０Ａ计１５个等级，在０．０３Ａ（３０ｍＡ）以下为高灵敏度，０．０３～１Ａ为中灵敏度，１Ａ以上为低灵敏度。 2.2.2 额定漏电不动作电流（I△n0） 这是为防止漏电保护器误动作的必需技术参数，即在电网正常运行时允许的三相不平衡漏电流。国家标准规定I△n0不得低于I△n的1/2。 2.2.3 漏电动作分断时间 动作时间是从突然施加漏电动作电流开始到被保护主电路完全被切断为止。为达到人身触电时的安全保护作用和适应分级保护的需要，漏电保护器分快速型、延时型及反时限型三种。 2.2.4 灵敏度α 一般漏电信号电流不可能很大，又要保证人身安全，我国规定的３０ｍＡ信号电流可直接接触保护，国外可小到６ｍＡ。 采取加大铁芯截面积，增加匝数Ｎ１，可以增加励磁阻抗Ｚｍ，及增加负载阻抗ＺＬ，则可以得到高的灵敏度。 ３ 低压配电系统的接地 ３．１ 三种接地系统 在我国的《民用电气设计规范》（ＪＧＪ／Ｔ１６—９２）标准中将低压配电系统分为三种，即ＴＮ、ＴＴ、ＩＴ三种形式。其中，第一个大写字母Ｔ表示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地。第二个大写字母Ｔ表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ表示电气设备的外壳与系统的接地 中性线相连。 ＴＮ系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。 ＴＴ系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳没有专用保护接地线（ＰＥ）。 ＩＴ系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳没有专用保护接地线（ＰＥ）。 ３．２ ＴＮ系统 电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即ＴＮ—Ｃ系统、ＴＮ—Ｓ系统、ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统。下面分别进行介绍。 3.2.1 TN—C系统 其特点是：电源变压器中性点接地，保护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）共用。 （１）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。ＴＮ—Ｃ系统一般采用零序电流保护； （２）ＴＮ—Ｃ系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则ＰＥＮ线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入ＰＥＮ，从而中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位； （３）ＴＮ—Ｃ系统应将ＰＥＮ线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。 |