低压系统接地保护

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1、单元三 课题三 低压系统的接地保护,一、接地型式代号（GB140502008）和术语,1、接地型式代号 （1）第一个字母表示电源端与地的关系： T一电源端有一点直接接地； I电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。 （2）第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系： T电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点； N电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。 （3）（）后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况： S中性导体和保护导体是分开的； C中性导体和保护导体是合一的。,2、三相交流电导体的术语,N中性导体，连接到系统中性点上并能提供

2、传输电能的导体。 PE保护导体，用于故障情况下防止电击所采用保护措施的导体。 指与下列任一部分作电气连接的导体：外露可导电部分；装置外的可导电部分；接地端子或主接地导体；接地极；电源接地点或人工中性点。 PEN保护接地中性导体：同时具有中性导体和保护接地导体功能的导体（是由保护导体符号PE和中性导体符号N组合而成的）。,二、低压系统接地型式,国际电工委员会（ IEC ）统一规定分为： TT 系统、 TN 系统、 IT 系统。 其中 TN 系统又分为 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统三种。,1、 TN系统,概念： 电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护

3、导体连接到此接地点的低压电力系统。 类型： 根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统的型式有TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统三种。,（1）TNS系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的。,特点,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，安全性高，而且不会对接地PE线上其它设备产生电磁干扰。 所以这种系统适用于居民住宅、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

4、题。,（2） TN-C系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的,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

5、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。,（3）TNCS系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的。,特点,这种系统兼有TNC系统和TNS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。,应用,TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。 但是，在三相负载不平衡、有专用的电力变压器时，必须采

6、用 TN-S 方式供电系统。,2、TT系统,电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。,3、IT系统,电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地。,二、低压系统的接地保护,1、接地保护的概念： 将电气装置（设备）外露可导电部分（正常情况下不带电 ）依规定的方式接地，以防止当某一相绝缘损坏使其带电、人体触及时发生触电事故的技术措施。 实践证明，采用保护接地是当前我国低压电力网中的一种行之有效的安全保护措施。,由于绝缘破坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，都应采取接地保护措施。 如电机、变压器、开关设备、照

7、明器具及其它电气设备的金属外壳都应予以接地。,2、应用：,3、电气装置（设备）外露可导电部分的保护接地方式,GB14050-2008规定，低压系统电气装置（设备）外露可导电部分的接地方式有两种。 第一种是电气装置（设备）外露可导电部分直接接地，并强调“此接地点在电气上独立于电源端的接地点”，简称“直接接地”或“独立接地”； 第二种是电气装置（设备）外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接，简称“与电源端接地点连接的接地”。,4、IT（中性点不接地）系统采用直接接地,（1）电气设备的外壳无保护接地时，例如电动机因某种原因，其金属外壳带电并长期存在着电压，该电压数值接近于相电压，当人体触及电动机

8、的外壳时，电流全部通过人体，就要发生单相触电事故，如图所示。,中性点不接地系统的保护接地原理 （a）无保护接地时； （b）有保护接地时,（2）保护接地的作用,当电动机装设了接地保护时，如图所示，如果电动机外壳带电，则接地短路电流将同时沿着接地体和人体与电网对地绝缘阻抗Z形成两条通路，流过每一条通路的电流值将与其电阻大小成反比，即 式中 Ir流过人体的电流； Id流过接地体的电流； Rd接地体的接地电阻； Rr一人体的电阻。,中性点不接地的等效电路,Z,Rd,Rr,220V,由上式可以看出，接地体的接地电阻Rd越小，流经人体的电流也就越小，只要控制接地电阻的阻值，就能使流过人体的电流小于安全电流

9、，把人体的接触电压降低到安全值以下，从而保证人身安全。 一般低压系统中，保护接地电阻值小于4欧姆，而人体电阻一般为几千欧，大部分电流通过接地电阻入地，通过人体的电流很小，就能很好的保护人体。,IT系统特点（不引出中性线）,（1）发生第一次接地故障时，接地故障电流仅为非故障相对地的电容电流，其值很小，外露导电部分对地电压不超过50V，不需要立即切断故障回路，保证供电的连续性； （2）发生接地故障时，对地电压升高1.73倍； （3） 220V负载需配降压变压器，或由系统外电源专供； （4）安装绝缘监察器。 使用场所：供电连续性要求较高，如应急电源、医院手术室等。,应用,TT 方式供电系统在供电距离

10、不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。 一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井（地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮）等处。 运用 IT 方式供电系统，使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。,但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。 在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。 只有在供电距离不太长时才比较安全。 这种供电方式在施工工地上很少见。,5 TT系统的保护接地,在中性点直接

11、接地的电网（TT系统）中情况则有所不同。,中性点接地的等效电路,Rd,Rr,Rg,220V,如果电动机外壳带电，则接地短路电流将同时沿着接地体和人体与电网中性线电阻Rg形成两条通路，而一般中性线的电阻要求要很小(小于4)，即,此时，通过人体的电流65mA和加在人体上的电压110V对人均是很危险的，且故障电流I=275A，在多数情况下，是不足以使电路中的过流保护装置动作的。 因此在中性点直接接地的低压电网中，电气设备不采用保护接地是危险的，但采用了保护接地，仅能减轻触电的危险程度，不能完全保证人身安全。 必须配合使用剩余电流动作保护装置！,应用,正因为如此，一般情况下不能采用TT系统。如确有困难

12、，不得不采用TT系统，则必须采取措施防止N线带电的危险，并装设能自动切断电源的保护装置，将故障持续时间限制在允许范围内。 TT系统中可装设剩余电流保护装置或过电流保护装置，并优先采用前者。 TT系统主要用于未装备配电变压器，直接从外面引进低压电源的低压用户。,6、TN系统的保护接地,（1）外露可导电部分不接地 在电源中性点直接接地的系统中，若电气设备或装置的外壳未采取接地措施，则设备发生绝缘击穿，外壳带电时，如图3-14所示，当人体触及设备外壳时，发生单相触电，流过人体的电流为：,式中 UX相电压， Rg电网中性点接地电阻， Rr-人体电阻。 若人体电阻以1000计，Rg 甚小略去不计，则当U

13、X为220V时，流过人体电流为 这个数值显然已大大超过人体所能承受的最大电流值。,(2) 外露可导电部分与电源端接地点连接的接地,保护原理,如图所示，如果某相绝缘损坏，导致相线碰到外壳，接地短路电流Id将通过该相和PE（PEN）线构成回路。由于PE（PEN）线阻抗很小，所以单相短路电流很大，可大大超过低压断路器或继电保护装置的整定值，或超过熔断器额定电流的几至几十倍，从而使线路上的保护装置迅速动作，切断电源，使设备外壳不再带电，消除了人体触电的危险，起到保护作用。,（3）保护接地电阻,在电源中性点不接地或经阻抗接地的低压系统中，保护接地电阻不宜超过 4 。 当配电变压器的容量不超过 100kV

14、A 时，由于系统布线较短，保护接地电阻可放宽到 10 。土壤电阻率高的地区 ( 沙土、多石土壤 ) ，保护接地电阻可允许不大于 30 。,三、关于PE（PEN）线注意事项,(1)对三相用电设备： 在保护接PE（PEN）线系统中，PE（PEN）线线起着十分重要的作用。一旦出现PE（PEN）线断线，接在断线处后面一段线路上的电气设备，相当于没接地保护。如果在断线处后面有的电气设备外壳漏电，则不能构成短路回路，使熔断器熔断，不但这台设备外壳长期带电，而且使接在断线处后面的所有作保护接PE（PEN）线设备的外壳都存在接近于电源相电压的对地电压，触电的危险性将被扩大，如图 (a)所示。,、 PE（PEN

15、）线不许断开。,(2)对于单相用电设备： 在TN-C系统中采用接PEN线的保护措施，即使外壳没漏电，在PEN线断开的情况下，相电压也会通过负载和断线处后面的一段N线，出现在用电设备的外壳上，如图（）所示。,2、PE（PEN）线要有重复接地,在采用保护接PE（PEN）线的系统中，还要在电源中性点进行工作接地和在PE（PEN）线的一定间隔距离及终端进行重复接地。 是当电气设备外壳漏电时可以降低PE（PEN）线的对地电压。 可以缩短故障持续时间，进一步加强了保护作用。 当PE（PEN）线断线时，断线点后面的设备相当于有外壳保护接地，也可减轻触电的危险。,注意：2005年后，我国家庭住宅配电系统已将剩

16、余电流动作保护器作为强制性标准，要求线路通电时必须接入，为保证其工作可靠， PE（PEN）线只在进户处做重复接地，在内部电路就不允许在接地了！,原因,由剩余电流动作保护器零序互感器引出的PE（PEN）线上不得重复接地，否则在三相负荷不平衡时生成的不平衡电流，不会全部从零线返回，而有部份由大地返回，因此通过零序电流互感器电流的向量和便不为零，二次线圈有输出，可能会造成误动作。,3、电源电性点不接地的IT系统中，不允许通过PE（PEN）线接地。 4、在同一系统不允许直接接地和通过PE（PEN）线接地混用。 5、PE（PEN）线上禁止装设任何保护电器和开关（断路器和熔断器）。 6、所有电气设备均应以并联方式接在PE（PEN）线上，不允许串联。 7、TNC及TNCS系统中的PEN导体必须按可能遭受的最高电压绝缘起来。 8、PE（PEN）线应连接牢固可靠、接触良好、线体完好。,补充作业,1、解释：接地保护、TN-C