电气安全-第三讲

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1、第三讲 低压配电系统的接地方式o 低压配电系统按接地形式，分为TN系统、T T系统和IT 系统。 o 第一个字母表示电源中性点接地方式：T：直接接地；I：不接地或通过阻抗接地。o 第二个字母表示电气设备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。国内220/380V低压配电系统o 国标GB50096-1999住宅设计规范规定： 住 宅供电系统“应采用TT、TN-C-S或TN-S接地方 式”。o 我国220/380V低压配电系统，采用中性点直接接 地的运行方式，而且引出有中性线

2、（N）、保护 线（PE）或保护中性线（PEN）。p中性线（N线）的功能一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是用来减小负荷中性点的电位偏移。 p保护线（PE线）的功能用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压但 故障时可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属 外壳、金属构架等）通过保护线接地，可在设备发生接地故 障时减少触电危险。 p保护中性线（PEN线）的功能：它兼有中性线（N线）和保 护线（PE线）的功能。TN系统o TN系统中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分 均接公共的

3、保护线（PE线）或公共的保护中性线（ PEN线）。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称“接 零”。（保护接零）o TN系统又分TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。（1）TN-C系统TN-C系统是将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为 PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。 由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其 是在民用配电中已不允许采用TN-C系统。 TN-C系统的特点：o（1）设备外壳带电时，形成单相接零短路故障，可以使熔丝熔断 或自动开关跳闸，使故障设备断电，比较安全。 o（2）当三相负载不

4、平衡时会使工作零线上有不平衡电流，对地有 电压，造成与保护线所连接的电器设备金属外壳有一定的电压。对 周围电气设备有电磁干扰。 o（3）如果工作零线断线，则保护接零的通电设备外壳带电。o（4）如果电源的相线接地（L-N接反），则设备的外壳电位升高 ，使中线上的危险电位蔓延。 o（5）TN-C系统干线上使用漏电断路器时，工作零线后面的所有 重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上闸，而且工作零线在任何 情况下不能断线。所以，实用中工作零线只能在漏电断路器的上侧 重复接地。TN-C系统干线上使用漏电断路器时，工作零线 后面的所有重复接地必须拆除！(2)TN-S系统TN-S系统中性线N与TT系统相同。与

5、TT系统不同的是，用电 设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中 性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线(N 线)和保护线(PE线)是分开的。TN-S系统的最大特征是N线与 PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，这一条 件一旦破坏，TN-S系统便不再成立。TN-S系统的特点：o（1）系统正常运行时，专用保护线上没有电流，工作零线 上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以电气设备金属 外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。o（2）工作零线只用作单相负载回路。o（3）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。o（4）干线上使用漏电保护器

6、，工作零线不得有重复接地， 而 PE 线可设有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN -S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。o（5）TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建 筑等低压供电系统。未采用重复接地：当电气设备发生单相碰壳时，故障点以后的零线上电压为1/2相电压（设零线与相线同材质同截面）。采用重复接地：如果工作接地电阻与重复接地电阻相等，相线截面与零线截面也相等，则接触电压仅为1/4相电压，o 在无重复接地时，若零线断线并发生一相碰壳，则断电以 后的零线上及其它接零外壳上，将出现接近相电压值的对 地电压。o 在有重复接地后，相电压V降落在重复接地电阻及中性点接 地电

7、阻上。(3)TN-C-S系统（常用形式）TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN -C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这 一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某 一点处，将PEN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开 始,系统相当于TN-S系统。TN-C-S系统的特点：（1） TN-C-S 系统可以降低电动机外壳接地时的电压，然而又不能 完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 负载不平衡的情况及 线 路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重 复接地。 （2）PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末

8、端的 漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。 （3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均 不得把 N 线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器。实际上，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 、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方式供电 系统。(二) TT系统TT系统的中性点直接接地，而其中设备的外露可导电部分均各自经PE线单独接地。o 故障电流值 If = Uo / (R

9、n + Ru)= 220 / (10 + 10) = 11Ao 故障电压值 Uf = RuIf= 1011 = 110 Vo 故障电流产生危险接触电 压。 o 断路器通常不适合消除这 类故障。380V / 220V380V / 220VL1L1 L2L2 L3L3N NIf = 11AIf = 11ARuRu 10 10 RnRn 10 10 Uo = 220 VUo = 220 VUf = 110 VUf = 110 V设备外露可导电部分设备外露可导电部分负载负载TT 系统的接地故障分析o 装设剩余电流保护器 (RCD) 用于间接接触防护o 脱扣条件 n 接触电压 安全电压 n RuIn U

10、L n 即： In UL/ Ruo 举例，图中： n In UL/ Ru = 50 /10 = 5 A n In可取1A (或3A)380V / 220V380V / 220VL1L1 L2L2 L3L3N NI In n = 3A= 3ARuRu 10 10 RnRn 10 10 Uo = 220 VUo = 220 VSCPDSCPD 25 A25 A设备外露可导电部分设备外露可导电部分负载负载TT 系统的间接接触防护o TT 系统接地故障分 析 o 本例中 UL=50V n 故障电流值If多大？ n 故障电压值Uf多大？ n RCD额定剩余动作 电流应如何设定？380V / 220V38

11、0V / 220VL1L1 L2L2 L3L3N NRuRu 6 6 RnRn 4 4 Uo = 220 VUo = 220 V设备外露可导电部分设备外露可导电部分负载负载 If =220/(4+6)=22A Uf =22x6=132V RCD额定剩余动作电流： In UL/ Ru = 50/6 = 8.3 A 取1A (或3A)TT 系统应用习题TT系统oTT系统中各设备的外露可导电部分接地PE线彼此分开，互无 电气联系，因此相互之间不会发生电磁干扰问题。 oTT系统如发生单相接地故障，则形成单相短路，线路的保护 装置应动作于跳闸，切除故障线路。o若系统出现单相碰壳时，由于电流较小可能不足以

12、使线路的过 电流保护动作，从而可使漏电设备的外露可导电部分长期带电， 增加了触电的危险。因此该系统必须装设灵敏度较高的漏电保护 装置，以确保人身安全。o该系统适用于安全要求及对抗干扰要求较高的场所。这种配电 系统在国外应用较为普遍，现在我国也开始推广应用。TT系统的使用：oTT系统由于接地装置就在设备附近，因此PE 线断线的几率小，且容易被发现。 oTT系统设备在正常运行时外壳不带电、故障时 外壳高电位不会沿PE线传递至全系统。因此， TT系统在适用于对电压敏感的数据处理设备及 精密电子设备进行供电；在爆炸与火灾危险性 场所等有优势。 oTT 系统适用于接地保护很分散的地方。(三) IT系统I

13、T系统的中性点不接地，或经高阻抗（约1000）接地。该系统没有N线，因此不适用于接额定电压为系统相电压的单相设备，只能接额定电压为系统线电压的单相设备和三相设备。该 系统中所有设备的外露可导电部分均经各自的PE线单独接地。IT系统o 由于IT系统中设备外露可导电部分的接地 PE线也是彼此分开的，互无电气联系，因此相互 之间也不会发生电磁干扰问题。 o 由于IT系统中性点不接地或经高阻抗接地， 因此当系统发生单相接地故障时，三相设备及接线 电压的单相设备仍能照常运行。但是在发生单相接 地故障时，应发出报警信号，以便供电值班人员及 时处理，消除故障。 o IT系统主要用于对连续供电要求较高及有易

14、燃易爆危险的场所，特别是矿山、井下等场所的供 电。o RCD ：Residual Current Device，剩余电流动作 保护器，俗称漏电保护器 o RCD的主要功能什么是 RCD o 通过安装于所有带电导体之上的电流互感器，检测故障 电流 o 测量并计算电流瞬时值的矢量和 o 通过磁线圈或继电器令保护装置脱扣，将故障回路断开RCD 的工作原理lphM检测Ir测量S N脱扣magnetlNM检测 差动继电器测量独立电 压供电脱扣o 三种不同类型用于检测不同的故障电流AC 类：只用于检测AC 剩余电流tIdtIdtIdMulti 9 系列Multi 9 系列 Vigirex 系列 Vigi Compact NSX 系列A 类：用于检测AC型及脉动 直流型剩余电流B 类：用于检测AC及A 以及平滑直流型 剩余电流RCD 的不同类型