论文(保护接地).doc

民用建筑低压配电系统的保护接地系统与接地接零姓名：张乐宇 工作单位：二十二冶海外事业部 晋升级别：高级工程师目 录一、概述2二、低压配电系统的接地4（一）低压配电系统接地的形式5（二）各种接地形式的配电系统应用7（三）配电系统接地要求8（四）保护线及保护中性线9三、接地系统11（一）接地系统的构成11（二）接地系统的要求12四、保护接地和保护接零的方式选择12五、接地的施工13（一）施工注意问题13（二）接地系统的连接14（三）接地电阻的测试方法15摘要：根据以往低压配电系统接地施工中所遇到的问题， 文中针对我国当前公用低压配电网中存在的两种不同性质的保护接地方式，提出了正确选择使用接地保护方式，以及在具体使用中应当注重的问题。关键词：接零、接地保护、低压系统接地 一、概述随着社会的不断进步，电能已成为人们生产生活中最基本的不可代替的能源。然而，当电能失去控制时，就会引发各类电气事故，其中对人体的伤害即触电事故是最常见的，而人们最忽视的就是间接触电。保护接地和保护接零是防止间接触电最基本的措施。为此，建设部曾下达了有关接地及接地系统的强制性条文标准及严格的质量验收标准，故此在设计和施工中必须引起充分的重视。接地：一般是指电气装置为达到安全和功能的目的所采用的接地系统，包括：埋地的接地极、建筑物内设置的总接地端子或接地母线。接地线与大地做电气连接即接大地，或是电气装置与某一基准电位点做电气连接即接基准地。电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属体称为接地体，连接接地体与电气设备之间的金属线称为接地线，接地线与接地体合称为接地装置。接地类型可分为：1、 功能性接地：为保证电网正常运行，或为了实现电气装置的固有功能，提高其可靠性而进行的接地。例如：在电力系统正常运行时需要的接地（如电源中性点接地）又称为工作接地。2、 保护性接地：为了保证电网故障时人身和设备安全而进行的接地，它又分为：（1）保护接地：电气装置外露部分、电气装置容易触及的导电部分。它在正常时不带电压，而在故障情况下可能带电压。为了降低此电压，减小对人身的损害，应将其接地。例如：电气装置的金属外壳接地，母线金属支架接地等。（2）电压保护接地：为了防止过电压对电气装置和人身安全的危害而进行的接地。例如：电气设备或线路的防雷接地。依此类推，建筑物防雷接地也属此类接地。（3）防静电接地：为了消除静电时对人身安全和电气装置的危害而进行的接地。例如：输送某些液体和气体的金属管道的接地，监控等电子控制装置和输入输出电子微弱信号管线接地等。3、 功能性和保护性合一的接地。例如：屏蔽接地。这种接地应首先满足保护性接地要求。4.保护接地和保护接零保护接地和保护接零是有区别的，随着低压电网系统接地形式的多样化，更有必要把接地和接零两者之间区别加以突出，以便减少在实际工作中出现的一些麻烦。保护接地就是把电气设备的金属外壳、框架等用接地装置与大地可靠地连接，它适用于电源中性点不接地的低压系统和1000V以上任何形式的电网中。保护接地的原理是给人体并联一个小电阻，以保证发生事故时，减小通过人体的电流和承受的电压，主要保护人员和设备不受损害。 保护接零就是在电源中性点接地的系统中，把电气设备的金属外壳、框架与零线相连接，它的作用在于：如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于零线的电阻小，故短路电流很大，这将使电路中保护开关动作或使电路中保护熔丝断开，切断电源，这时外壳就不带电，从而避免触电事故。二、低压配电系统的接地在三相四线制中接地和接零是一个概念，在三相五线制系统接地和接零是分离的。变压器中性点N线直接接变压器的接地网上，是功能性接地。在电气装置外露金属部分如外壳接地，是通过PE线直接接到接地网和接地极上。如建筑物基础作为接地网，建筑物周围的接地网。此为保护接地。保护线与中性线从某点分开就不允许有任何联系，其目的有以下两点：其一是为了使漏电电流动作保护能正确动作；其二是为了使保护线上没有电流流过，以保证保护线乃至设备外露可导电部分的电位限制在较低水平，以利安全。至于中性线也应采取与相线绝缘水平相同导线，是为了避免系统的杂散电流对中性线 产生影响，以保证漏电电流动作保护装置正确动作，同时也有利于人身安全（同时即使在三相平衡条件下，由于三次倍数以上的谐波影响中性线上仍有相当大的电流流过，因此也是伴随着电压存在。）这就是设计中，保护线和中性线分开，就不允许有任何联系的原因。（一）低压配电系统接地的形式低压配电系统接地形式主要有TN系统、TT系统及IT系统，现就其分类及应用阐述如下：1、 TN系统：电源中有一点（通常是中性点）直接接地，负荷侧的建筑物电气装置的外露导电部分，通过保护线（即PE线包括PEN线）与接地点连接的系统。我国低压配电网中大多数采用TN系统，在该系统中，电路或设备要达到运行要求，变压器低压中性点就应该接地，该接地称为工作接地或配电系统接地。工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，既减轻低压系统由高压窜入低压等原因所产生过电压的危险性，主要保护设备的正常运行。在这里，由于N线与PE线是连通的，都经主接地线连至主接地体。而N线与PE线分开后一般就不再合并，特别是装有漏电保护开关的线路中。按照中性线（N）与保护线组合情况，TN系统分为以下三种情况：（1） TN-S系统，保护线与中性线分开（如图（1）。（2） TN-C系统，保护线与中性线共用一线（如图（2）。（3） TN-C-S系统，一部分保护线与中性线合一（如图（3）。2、TT系统：电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置外露导电部分接至电气上与电源接地无关的接地板的系统。 3、IT系统：是电源与接地绝缘或通过阻抗连接。而装置的外露导电部分则接地的系统。（二）各种接地形式的配电系统应用系统名称适用范围TN-C系统在一般三相负荷基本平衡，有专职电工负责维护管理电气装置的工业厂房TN-S或TN-C-S系统在单相实验负荷较大和有可控硅负荷的科研实验单位TN-S系统附近有变电所的高层建筑TN-S、TN-C-S、TT系统电子计算机房、生产和使用电子设备的厂房，当电子计算机和电子设备本身未指出接地形式时TT系统负荷小而分散的农村低压电网TT、IT、TN-S系统在火灾和爆炸危险厂房中TT、IT、TN-S系统在城市公用低压线路供电的民用建筑工厂，应按供电部门的规定采用TT系统；由本单位自设变压器，供电和管理的居民区民用建筑可采用TN-C-S系统IT系统对不间断供电要求的某些厂所（矿山井下）宜采用（三）配电系统接地要求电气装置的外露导电部分应与保护线连接；能同时触及的外露导电部分应接至同一接地系统；建筑物电气装置应在电源进线处作等电位联结。1、 TN系统（1）电气装置的外露导电部分应采用保护线与电力系统的接地点即中性点连接。如果电力系统的中性点不可能得到或不可能达到，即可在变电所将一根相线接地，但严禁此相线作为保护接地线使用。（2）保护线应在电气装置的每台电力变压器或发电机的靠近处接地，则发生接地故障时可使保护线的电位尽量接近地电位。但如果高层建筑等大型建筑物中，为保护线增设接地点实际上是不可能时，可将保护线与装置外露导电部分做等电位连接也具有相同的作用。同理，保护线宜在进入建筑物处做重复接地。（3）应装设能迅速自动切除接地故障的保护电器。2、TT系统（1）共用同一保护电器保护的所有电气装置的外露导电部分，应采用保护线与这些外露导电部分共用接地极相互连接。当几套保护电器串联使用时，此要求分别适用于每套保护电器保护的电气装置外露导电部分。（2）应装设能迅速切除接地故障的保护电器。（四）保护线及保护中性线保护线是指回路（电气回路）保护线即PE、PEN线，不包括与装置外露导电部分连接的等电位联结线和与接地极联接的接地线。具有保护线和中性线两种作用的接地导体称为保护中性线（PEN）。1、 保护线截面的确定11 热稳定保护线应能承受流过接地故障电流产生的热效应。按热稳定，保护线的截面 ，应大于或等于12 机械强度保护线截面应有足够的机械强度，若不是采用电缆，则：当有机械保护时， 25 mm。；当无机械保护时， 4 mm。当保护线为PEN线时，则应铜线 10 mm?，铝线s l6 mm ，若采用符合标准的同心电缆，其截面可以是4 mm!。13 防止间接电击按低压配电设计规范的规定，为防止间接电击危险。在220 V380 V 的TN系统中，对于手持式电器，故障时应小于04 S切断供电；对于固定式电器，应小于5 S切断供电。因此，其故障回路的截面应按下式进行校验：式中：Zs 故障回路线的阻抗；Uo 对地标称电压；Ia保护电器的动作电流。手持式电器切断供电时间的确定与接触电压的数值有关。因此，对保护线截面的选择也有影响。220v38o V的TN系统，按IEC1200413文件的计算说明，相线与保护线截面之比应在l3的范围内。14 其它因素例如应适应敷设场所环境与功能的要求：如在有腐蚀介质的环境，需考虑加大保护线截面；又如在三次谐波含量特大的线路，其PEN线的截面甚至需要大于相线的截面。多芯塑料电缆或护套线的一根芯线或穿管绝缘电线作保护线时，铝芯为76，铜芯为115;将绝缘电线紧贴电缆外皮时铝芯为95，铜芯为113。保护线的最小截面相线截面S mm2保护线截面S mm2S16S16S3516S35S22、 保护中性线的截面确定 保护中性线的截面首先满足关于保护线截面的所有要求之后，再按以下要求确定：（1）当采用单芯导线做配电干线的PEN时，铜芯导线截面积不应小于10 mm2，铝芯不应小于16 mm2 。（2）当采用同芯中性线型电缆的同芯中性线芯作配电干线的PEN线,且其全长上所有的接头及端子都是双重持续性连接时,则最小的截面可为4 mm2, 无此电缆时也可采用单芯电缆的芯线,其最小截面也为4 mm2。三、接地系统（一）接地系统的构成1、 接地极：埋入地中与大地紧密接触并与大地形成电气连接的一个或一组导电体，称为接地极。人为的接地极称为人工接地极。例如：为达到接地目的，人工埋入或打入大地的钢管、角铁、扁钢、钢板、铜板等。兼做接地极用的直接与大地接触的金属构件，金属井管，建筑物的钢筋混凝土基础内的钢筋等称为自然接地体。2、 接地线：由电气装置的总接地端子或接地干线接至接地极的，在正常情况下，不载流的导体称为接地线。3、 总接地端子：建筑物电气装置应在电源进线处设置总接地端子（接地母排），以便与接地线，保护线，等电位联结干线，功能性接地线（如需要时）连接。（二）接地系统的要求1、 在使用期内接地系统的性能和接地电阻值，应满足电气装置在保护性和功能性两方面的要求。2、 构成接地系统的导体应能承受接地故障电流和接地泄露电流，并满足稳定性的要求，并应不小于下表： 接地系统的接地体和接地线的最小规格类别地上地下室内室外圆钢直径（mm）6810扁钢截面mm2244868厚度mm344角钢厚度mm22.54钢管壁厚mm2.52.52.53、 接地设施应具有足够的机械强度或设置附加的机械保护。四、保护接地和保护接零的方式选择根据用户所在的供电系统，正确选择接地保护和接零保护方式。电力客户究竟应该采取何种保护方式，首先必须取决于其所在的供电系统采取的是是何种配电系统。如果用户所在的公用配电网络是TT系统，客户应该统一采取接地保护；如果客户所在的公用配电网络是TN-C系统，则应统一采取接零保护。 TT系统和TN-C系统是两个具有各自独立特性的系统，虽然两个系统都可以为用户提供220/380V的单、三相混合电源，但它们之间不仅不能相互替代，同时在保护措施上的要求又是截然的不同。这是因为，同一配电系统里，如果两种保护方式同时存在的话，采取接地保护的设备一旦发生相线碰壳故障，零线的对地电压将会升高到相电压的一半或更高，这时接零保护（因设备的金属外壳与零线直接连接）的所有设备上便会带上同样高的电位，使系统中所有的设备外壳等金属部分均呈现出较高的对地电压，从而危及使用人员的安全。同一配电系统只能采用同一种保护方式，两种保护方式不得混用。用户必须懂得什么叫保护接地，正确区分接地与接零保护的不同点。保护接地是指家用电器、电力设备等由于绝缘的损坏可能使得其金属外壳带电，为了防止这种电压危及人身安全而设置的接地称为保护接地。将金属外壳用保护接地线（PEE）与接地极直接连接的叫接地保护；当将金属外壳用保护线（PE）与保护中性线（PEN）相连接的则称之为接零保护。五、接地的施工（一）施工注意问题1、 当自然接地极的接地电阻值和电气连续性符合变流电力设备接地的要求时，一般可不另设人工接地极。2、 当采用人工接地极并同时利用自然接地极时，应使二者的连接处便于分开，以便测量各自的接地电阻值。3、 当采用人工接地网和外引接地极时，应采用至少二根埋地导体，在不同地点与人工接地网相连。4、 不可采用敷设在大地中的铝裸线导体做人工接地极。5、 为了测量接地系统的接地电阻，应在接地线上方便处设置断接装置，此装置应能方便地与总接地端子或接地母线连接，此连接处必须用工具方可断开，并应具有牢固的机械强度并能保持电气的连续性要求。（二）接地系统的连接1、 接地线与接地极的连接及其自身的连接应牢固。2、 钢接地线连接处应焊接，如采用搭焊，其搭接长度必须不小于扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。3、 携带式用电设备的插座上各具有未用的接地触头，且所用的插销的结构应能避免将带电触头误作接地触头使用，插座和插销的接地触头应在导电触头接触之前接通，在导电触头脱开后才断开。4、 电力设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线相连接，严禁在一条接地线上连接几个需要接部分。5、 在照明配电工程中当采用TN-C系统供电时N线或干线不应设接线端子板（排），当采用TN-C-S系统时，一般应在建筑物进线插接箱、配电箱内分别设置N母线排和PE母线排并自此分开。电源进线的PEN线应先接到PE母线上，再以连接板或其它方式与N母线相连，N线应与地绝缘。PE线应采用专门导线并应尽量靠近排线敷设。6、 接地体（线）的连接应采用焊接并应符合下列几点：6.1接地体连接线（接地母线即连接垂直接地体之间的扁钢）常规采用一40X4镀锌扁钢，最小截面积不小于l00mm2、厚度不小于4mm2；6.2扁钢敷设前应先调直，然后将扁钢垂直放置于地沟内，依次将扁钢在距接地体顶端大于50mm处与接地体用电（气）焊接牢固。6.3为使连接线的扁钢与接地体接触严密，应先按接地体外形制成弧形或三角形，用卡具将连接线（扁钢）与接地体相互接触部位固定后，再焊接牢靠。6.4焊区的焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊和气孔等缺陷。焊好后应清除药皮、刷沥青做防腐处理。为将接地体连接线引至墙体（或基础）需留有足够的连接长度，以待与引下线连接用。（三）接地电阻的测试方法1、接地电阻测试仪的选用及接线(1)接地电阻测量仪，常用的有ZC-8型和ZC-29型。常规用的ZC-8型测量仪，主要由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，其全部机构组装在铝合金铸造的携带式表壳内。外形与普通摇表相似故又叫接地摇表。ZC-8型测量仪的附件有：接地探测针两支，导线三条：5m长一条用于接地极，20m长一条用于电位探测针，40m长一条用于电流探测针。(2)对防雷接地装置进行接地电阻测试时，先将需要测试的接地连接线与引下线连接卡上的断接卡子紧固螺栓拧开，然后进行连接测试。(3)接地电阻测试线路的连接应符合以下要求：1)沿被测接地极E将电位探测针P和电流探测针C依直线彼此相距20m插入地下，电