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供配电接地系统


信息来源:长沙UPS电源     发布时间:2016/5/4 21:10:01     浏览量:1466

低压配电系统中的接地类型
(1)工作接地:为保证电力设备达到正常工作要求的接地,称为工作接地。中性点直接接地的电力系统中,变压器中性点接地,或发电机中性点接地。
(2)保护接地:为保障人身安全、防止间接触电,将设备的外露可导电部分进行接地,称为保护接地。保护接地的形式有两种:一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地;另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。
(3)重复接地:在中性线直接接地系统中,为确保保护安全可靠,除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外,还在保护线其他地方进行必要的接地,称为重复接地。
(4)保护接中性线:在380/220V低压系统中,由于中性点是直接接地的,通常又将电气设备的外壳与中性线相连,称为低压保护接中性线。
2)、供配电系统形式
现今的接地,接零系统多采用国际电工委员会(IEC) 及现行的国家标准《低压配电设计规范》(GB50054)规定的标准。按IEC规定,低压 配电接地,接零系统分有IT、TT、TN三种基本形式:在TN形式中又分有TN—C、TN—S 和TN—C—S三种派生形式: 其形式划分的第1个字母反映电源中性点接地状态; T——表示电源中性点工作接地; I——表示电源中性点没有工作接地(或采用阻抗接地); 形式的第2个字母反映负载侧的接地状态; T——表示负载保护接地,但与系统接地相互独立; N——表示负载保护接零,与系统工作接地相连。 第3个字母C—表示零线(个性线)与保护零线共用一线; 第4个字母S—表示零线(中性线)与保护零线各自独立,各用各线。 
对于这5种形式,其特点和应用范围分述如下: 
①TT系统:三相四线供电系统,属保护接地。如电源侧中性点接地,其接地电阻大, 则较为安全,此时属小接地电流系统。其工作原理是:当发生单相碰壳故障时,接地电流经保护接地装置和电源的工作接地装置所构成的回路流过。此时如有人触带电的外壳,则由于保护接地装置的电阻小于人体的电阻,大部分的接地电流被接地装置分流,从而对人身起保护作用。在接地短路时,其余两相对地电压变大,介于220 一380V之间,但设备正常运行时,其外壳没有接零保护的三相不平衡电流和电压,这是 IT系统的主要优点。
TT系统在确保安全用电方面还存在有不足之处,主要表现在:
a)      当设备发生单相碰壳故障时,接地电流并不很大,往往不能使保护装置动作,这将导致线路长期带故障运行。
b)     当TT系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时,因漏电电流往往不大(仅为毫安级),不可能使线路的保护装置动作,这也导致漏电设备的外壳长期带电,增加了人身触电的危险。
因此,TT系统必须加装剩余电流动作保护器并与断零保护相配合使用,方能成为较完善的保护系统。TT系统广泛应用于城镇、居民区、和由公用变压器供电的民用建筑中。 
图1-9 TT系统
②IT系统:三相三线供电系统,属保护接地,电源侧个性点与地绝缘。或经大阻抗接 地。在单相碰壳接地时,接触电压易于控制在安全值内;在保证人身和设备安全的同时, 用电设备仍能正常工作。这种系统的漏电电流值不会很大,不能使保护装置及时动作,由 于这种系统没有断零保护,因而不能设置零线N,故无法取得220V电压用于照明,这是 其缺点,并且其一相碰地时,其他两相对地电压为380V,对人身更为危险。IT系统适用于环境条件不良,易发生单相接地故障的场所,以及易燃、易爆的场所。 
                                                                 图1-10 IT系统
③TN—C系统(三相四线制):,该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的,该线又称为保护中性线(PEN)线。电源侧中性点接地,接地电阻很 小,是大电流接地系统。它的优点是节省了一条导线,但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。该系统简单经济,但 PEN线不能装熔断器,并且一旦断线将破坏系统稳定,构成对人体和设备的危险。这一 系统出现单相接地故障时,其故障电流较大,但不及相间短路电流大,因而以相同短路来 设计的线路保护装置一般不能及时切断故障线路。此外,这一系统的PEN线上除有中线 正常的三相不平衡电流外,还会有对人体有危险的高次谐波电流。因此,这一系统是一个 弊大于利的系统。 
图1-11 TN-C系统
④TN—S系统(三相五线制):属保护接零,中线N与零线PE分开。电源侧中 性点同样接地,也是大电流接地系统。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过,因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。系统的三相不平衡电流不经PE线,减轻了TN—C 系统的缺点,但中性点对地电位仍会通过PE线使设备外壳有电流和电压,未能彻底解决 TN—C系统的缺点。因此,这一系统常与漏电开关联用方能达到较好的保护效果。多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁抗干扰要求较严、或环境条件较差的场所使用。对新建的大型民用建筑、住宅小区,特别推荐使用TN-S系统 。
图1-12 TN-S系统
⑤TN—C—S系统:是一种TN—C与TN—S系统的混合配电方式,同属保护接零。 PEN线分出独立的N线后,不能再使之与保护零线PE线合并或互换。它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点,常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所。在我国的物业管 理区自配变压器的独立电网中,一般都是采用此系统。 
图1-13  TN-C-S系统
IT系统在民用建筑和工业企业中也常用,特别是对接地要求较高的数据处理和电 子设备,应优先采用TT系统;TN—S系统在国外多用,特别是对于人体较多会直接接触 用电设备的场所应优先选用;IT系统主要用于易发生一相接地,绝缘不好的场所,如煤 矿,化工厂等;TN——C系统过去常用,但由于其固有的缺点,现已由TN—C—S系统取 代,不再推广使用。
3接地装置和接地电阻
1)接地装置:
接地装置可使用自然接地体和人工接地体。在设计时,应首先充分利用自然接地体。
①自然接地:可充分利用建(构)筑物的钢结构和构造钢筋、行车的钢轨等以及敷设于地下且数量不少于2根的电缆的金属外皮等。在新建的大、中型建筑物中,都利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。它们不但耐用、节省投资,而用电气性能良好。
②人工接地体:人工接地体有两种基本型式:垂直接地体和水平接地体。垂直接地体多采用截面为50mm×50mm×4mm,长度为2500mm的角钢;水平接地体多采用截面为40mm×4mm的扁钢。
2)接地电阻:
接地装置工频接地电阻的计算应符合现行国家标准《电力装置的接地设计规范》的规定
智能建筑的接地装置的接地电阻越小越好,独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω;独立的安全保护接地电阻应≤4Ω;独立的交流工作接地电阻应≤4Ω;独立的直流工作接地电阻应≤4Ω;防静电接地电阻一般要求≤100Ω。
3)接地电阻测量方法
(1)电极的布置如下图1-14所示。电流极与接地网边缘之间的距离d1,一般取接地网最大对角线长度D的4~5倍,以使其间的电位分布出现一平缓区段。在一般情况下,电压极与接地网边缘之间的距离d2约为电流极到接地网的距离d1的50~60%。测量时,将电压极沿接地网和电流极的连线移动三次,每次移动距离为d1的5%左右,如三次测得的电阻值接近即可。
图1-14
 
(2)如d1取4D~5D有困难,在土壤电阻率较均匀的地区d1可取2D,d2取D;在土壤电阻率不均匀的地区或域区,d1可取3D,d2取1.7D.
(3)电压极、电流极也可采用如图1-15所示的三角形布置方法。一般取d2=d1≥2D,夹角约为30°。
图A-15
注意事项:1、电流极、电压极应布置在与线路或地下金属管道垂直的方向上。
2、应避免在雨后立即测量接地电阻。
3、采用交流电流表-电压表法时,电极的布置宜采用图A-2所示的方式


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