住宅电气保护接地的问题分析

住宅电气保护接地的问题分析住宅电气保护接地的问题分析 随着强制性规范 住宅电气设计规范 gb50096 1999 于 1999 年 6 月 1 日的开始实施 原先合乎规范要求的 tn c 系统已不 再使用于住宅低压配电系统了 现代住宅电气的设计和安装有 了明确的依据 新规范是 以人为本 在保证 适用 安全 卫生 美观 的前提下 对住宅安全方面提出了相当严格的要 求 新的 住宅设计规范 与旧规范 gbj96 86 相比较 在安 全方面的要求更为严格 主要有下列 4 点 1 每栋住宅总电源进线断路器应具有漏电保护功能 2 除空调电源插座外 其他电源插座电路应设有漏电保护功 能 3 住宅配电系统的设计应采用 tt tn c s 或 tn s 接地方 式 并进行等电位联接 4 卫生间等潮湿场所宜采用局部等电位联结 按以上要求 对居民住宅安装的电气设备 可使住户的居住更 为安全 下面介绍不宜采用 tn c 系统的原因 以及新规范中的三种低 压配电系统的接地方式和故障防范 1 不宜采用 tn c 系统的原因 用电设备的接地 一般分为保护性接地和功能性接地 保护性 接地又分为接地和接本两种形式 所谓 接地 是指用电设备 外露可导电部分对地直接的电气连接 而接零则是指外露可导 电部分通过保护线 pe 或 pen 线与供电系统的接地点进行直 接电气连接 交流系统中 接地点即为中性点 tn c 系统被称为三相四线系统 整个系统的中性 n 与保护 线 pe 是合一的 称 pen 线 由于 tn c 系统中采用的是保 护接零 即用电设备的外露可导电部分与 pen 有良好的导线连 接 当用电设备发生接地故障时 由于 pen 线阻抗小 较大的 短路电流使保护装置迅速动作 反应灵敏度高 但由于 tn c 系统需要依靠 pen 线中的不平衡电流来维持三相电压的平衡 所以 tn c 系统一般使用于三相负荷较平衡的场合 目前 住 宅用户大部分是单相用户 难以实现三相负荷的平衡 pen 中 将有较大的 不稳定的不平衡电流流过 而且大量家电设备使 用中产生的高次谐波也叠加在中性线 n 上 使中性线接地电位 偏移 一旦 pen 发生断路故障或 pen 线接触电阻增大时 中性 点电位将严重地偏移 使家电设备外露可导电部分的金属外壳 带电 造成电击事故的发生 而且接地故障最易引发电气火灾 所以新规范中已明确规定住宅供电已不再使用 tn c 系统了 2 住宅但计规范 已明确规定 住宅供电系统应来用 tt tn 一 s 或 tn c s 方式 需要说明的几点 1 以前的 建筑电气设计技术规范 曾把 接零看成是接地的方式之一 而采用统一的术语 接地 这 样容易引起概念混淆 特别是随着低压网系统接地形式多样化 更有必要把接地与接零两者的区别加以明确 以使减少实际工 作中出现的问题 2 原规程只是笼统提出零线在规定的地方应 重复接地 而工作零线 中性线即 n 线 一般是不应重复接地 的 再装有漏电流保护装置后的 pen 线更是不容许重复接地 因为一旦重复接地 将会造成漏电保护装置发生误动作或拒绝 动作 在 民用建筑电气设计规范 14 2 1 条中 对低压电气系统的 接地形式已有了明确的定义 2 1tn 系统 电力系统有一点直接接地 按照中性线与保护线 组合情况又可分为三种形式 l tn s 系统 也称三相五线制系统 该系统是三相四线加 pe 线的接地系统 整个系统的中性线 n 与保护线 pe 是 分开的用电设备外露可导电部分接在 pe 线上 一般当住宅楼内 有独立变压器时便采用 tn s 系统 由于 tn s 系统中性线 n 与 保护接地线 pe 除在变压器中性点共同接地外 两线从变压器低 压母线处便分开了 所以与 tt 系统一样 不管中性点 n 是否带 电 pe 线均不带电 与 pe 线连接的设备外壳同样均不会带电 而且在 tn s 系统中 发生电气故障时 通过 pe 线接地电流较 大 一般熔断器 断路器都能动作切断电源 灵敏度高 因 此 tn s 接地系统明显提高了使用安全性 在用户配电箱内 pe 线与接地线排的总接地端子板连接 2 tn c s 系统 该系统有一点直接接地 用电设备的外 露可导电部分通过保护线与接地点连接 系统中前一部分线路 的中性线 n 与保护线是合一的 第二部分是 tn s 系统 即 n 与 pe 线是分开的 采用 tn c s 系统时 当中性线与保护线分 开后 通常在住宅进户处 就不能再合并 中性线的绝缘水平 应与相线相同 因此在住宅中采用 tn c s 系统 实际上就成 了 tn s 系统 也即 pen 线在进人用户配电箱后 配电箱内分开 设置了 n 端子板和 pe 端子板 n 与 pe 线进人住宅便互相分开 不再有任何电气连接了 3 tn c 系统 整个系统的中性线与保护线是合一的 2 2tt 系统亦为三相四线系统 系统有一点直接接地 系统无 pe 线 用电设备的外露可导电部分 pe 线接至与电力系统接 地点无直接关联的接地极上 tt 系统的特点是中性点 n 与保 护接地线无一点电气连接 即 n 与 pe 线是分开的 适用于公共 电网供电的住宅 一般每栋住宅楼各有单独的接地极和 pe 线 所以不管三相负荷是否平衡 中性线是否带电 pe 线均不会带 电 用电设备外露导电部分亦不会带电 保证了使用安全 当 用电设备发生单相接地故障时 由于 tt 系统单相短路保护的灵 敏度比 tn 系统低 tt 系统以大地为故障电流通路 与电源和 pe 线的接地电阻有关故障电流小 熔断器和短路器往往不能 立即动作 造成设备外壳带电 所以必须采用漏电保护来切断 电源 才能提高 tt 系统触电保护的灵敏度 使 tt 系统更为安 全可靠 需要附带说明的是 tt 系统和 tn 系统不存在谁优谁劣 由于 tn 系统适合于三相平衡的场所 而住宅及智能大厦因单相负荷 较大 难以实行三相负荷的平衡 因此 tt 系统目前已在住宅 特别在别墅 中被大量采用 另外 计算机网络通信及数字 通讯要求的电压质量 电压偏移 电压彼动 电压频率 谐波 三相平衡等 较高 tn c 系统因有谐波叠加 中性线上接地 电位不稳定的漂移 而对人身不安全及无法取得合格的基准电 位 使精密电子设备不能准确运行 所以绝不能作为计算机系 统的供电方式 tn c s tn s 接地系统均具备安全性和可靠 性的基准电压 所以可作为计算机系统的接地系统 tt 系统不 管三相负荷是否平衡 pe 线不会带电 所以正常运行时 tt 系 统类似于 tn s 系统 具有较好的安全性和取得合格的基准接地 电位 随着大容量的漏电保护器的应用 该系统越来越在计算 机网络系统供电中得到使用 但目前因公共电网电源质量不高 采用的较少 3 接地故障的防范 接地故障不同于一般的电气短路故障 而是带电导体通过金属 材料与大地发生的短路故障 由于接地故障比较隐蔽 经常是 多次火灾的起因 而且往往还伴随着接地故障而发生电击人身 伤害事故 因此 为了住宅居住人员的安全 有必要加强对接 地故障的防范 3 1 不能随意更改按地系统 若原先采用的是 tn c s 系统 100kva 以上变压器 中性点接地电阻为 4 欧 pe 线接地电阻 为 10 欧 改变为 tt 系统 当发生用电设备金属外壳单相接地 短路时 由于 pe 线未按 tt 系统的接地电阻要求接地 必然使 设备金属外壳带上较高的电压 理论计算达 157v 从而发生 间接电击事故 3 2 严禁 pe 线与 n 线连接 若 pe 线与 n 线连 接便成了 tn c 系统 其不良后果前面已讨论过了 3 3 每套住宅总电源进线断路器应具有漏电保护功能 除空调 电源外 其他电源插座应设置漏电保护装置 通过两极保护分 别起到防电气火灾和防电击的作用 住宅内家用电器通常由插 座供电 电源插座上应安装额定电流不大于 30ma 的快速漏电保 护器 以防止电击造成的人身伤害事故 而当发生电弧性接地 故障时 由于电弧有很大阻抗 限制了接地故障电流 使断路 器 熔断器不能及时切断电源 造成火灾 所以要在住宅的电 源进线处安装额定动作电流为 300ma 的漏电保护器 井带有 0 15s 的延时 可以避免电气火灾的发生 低于 500ma 的电弧 能量尚不足以引燃起火 3 4 作等电位和局部等电位连接 等电位联结是防止触电危险 的一项重要安全措施 它可大幅度地降低在接地放情况下人所 遭受的接触电压 由分析结果可知 它比重复接地降低接触电 压幅度的效果要好很多 这样 即使在接地故障保护失灵的情 况下 也能达到在较大限度范围内消除触电伤亡事故 1 总等电位联结 neb 作用在于降低建筑物内间接接触 电击的接触电压 和不同金属部件间的电位差 并消除来自建筑 物外经电气线路和各种金属管道引人的危险电压故障的危害 通过配线箱近旁的总等电位联结端子板 接地母排 将卞列 导电部分互相连通 进线配线箱的 pe 母排 公用设施的金属管 道 如 l 下水 热力 煤气等管道 建筑物金属结构钢筋 人工接地的接地极引线等 建筑物每一电源进线都应做总电位 联结 每个总等电位联结板的端子应互相连通 在做总等电位连接后 tn 系统中的重复接地的接地极 已处在 总等电位联结区之外 规定接地电阻值已无意义了 因为住宅 用户全在总等电位联接区内 人身所能遇到因接地故障引起的 接触电击电压由 pe 线的电压降决定 已和有无重复接地无关 建筑物的钢筋和各种公用设施的金属管道本身就是极良好的接 地体 接地电阻不到 1 欧 已经起到了比重复接地更好的作 用 通过分析 做等电位连接后 pe 线上的电压降 仅为重复 接地的 1 3 l 4 2 局部等电位联接 卫生间因其特别潮湿的原因成为电击最 大的场所 卫生间做局部等电位连接的目的 是在局部范围内 将人体可同时触及的有可能同时出现危险电压差的不同导电部 分再作一次联接 可使故障电流引起的电压降更小 接触电压 低于接触的限压值 卫生间的局部等电位联接 将下列导电部 分互相连通 pe 母线或 pe 干线 公用设施的金属管道 建筑 物的钢筋网和金属结构等部分 电击人身伤害事件的发生 是由于出现了危险的间接接触电压 建筑物接地目的就是为了减少接触电压 而现代住宅建筑施工 中 须按规范要求进行等电位联结 这样便获得了相当低的接 触电阻 极大地降低了接触电压 进行等电位联结后 还消除 了建筑物外沿 pe 线窜入的危险故障电压 消除电磁场干扰 减 少保护器动作不可靠所带来的危害以及防雷电等 另