配电系统保护接地、保护接零型式

,电力工程系,DepartmentofElectricalEngineering,电气安全技术,蒋智第四节低压配电系统接地方式,上节回顾：第三节对低压配电网不同中性点接地运行方式作了安全性分析与评价，及其不同适用场合。第四节介绍了电气设备保护接地、保护接零技术的安全原理。但不论哪种接地运行方式，都不能完全避免系统故障特别是设备绝缘损坏引发漏电时造成的人身触电事故或电气设备损害事故。因此，必须采取间接接触电击防护措施以保证人身、设备的安全。,第四节低压配电系统接地方式,按照IEC（国际电工委员会）以及GB50054-95低压配电设计规范规定，低压供电系统的接地型式按配电系统和电气设备不同的接地组合分类。其一般由两个字母组成，必要时可加后续字母，其共有五种型式：IT系统TT系统TN系统（TN-S系统TN-C系统TN-C-S系统）,第一个字母表示电源侧（配电变压器或发电机）接地方式：T表示直接接地；I表示不接地或通过大阻抗接地。第二个字母表示电气设备外露导电部分接地方式：T表示独立于电源接地点的直接接地；N表示直接与电源系统接地点或该点引出的导体相连接。后续字母表示中性线与保护线的关系：C表示中性线与保护线合并为一根导体；S是表示中性线与保护线分开为两根相互独立的导体。,1IT系统,IT系统定义I表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护，如图所示。,IT系统安全原理：,IT系统是否满足间接接触电击防护要求,须考虑多种因素:对系统而言:电网电压、电网对地绝缘阻抗对人身而言：人体电阻对设备而言：接地电阻上述条件往往不满足触电防护要求，故还应符合绝缘监视过电压防护等电位联结等条件,IT系统安全条件：,IT系统安全评价：,供电的可靠性高IT方式供电系统在供电距离不是很长时、对地电容不大情况下，安全性好。如果供电距离很长，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了，此时会增加触电危险性。抑制过电压能力差。单相接地时，由于短路电流较小，不易检测出故障，保护装置可能不动作。单相接地时，另两相电压升高，对绝缘不利，可能会损坏设备，且增加触电危险。,IT适用范围：,供电连续性要求较高，如应急电源、医院手术室、地下矿井、电力炼钢等。,2TT系统,TT系统定义：TT系统是指电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地,TT系统,TT系统安全评价：,1)当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。3）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。,现在有的建筑单位是采用TT系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量，如下图所示。图中点画线框内是施工用电总配电箱，把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：,共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；,TT系统适用范围：,分散住宅或农村用户宜采用TT系统。建筑施工现场宜采用TT系统（无配变）。等电位联结有效范围外的户外用电场所.城市公共用电.,3TN系统,TN系统定义：TN系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接。,TN系统的类别,TN系统根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即系统、系统、系统。如图所示。TN-S系统的保护零线是与工作零线完全分开的；TN-C-S系统干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的；TN-C系统的干线部分保护零线是与工作零线完全共用的。,TN系统的安全原理,安全原理:TN系统的安全原理是当故障使电气设备金属外壳带电时，形成相线和零线短路，回路电阻小，电流大，能使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。,保护接零原理图,TN系统安全评价：,一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是TT系统的5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比TT系统优点多。TN系统对漏电设备起一定降压作用,工作零线只用作单相照明负载回路。系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是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。,TN-S供电系统的安全评价：,TN-S系统,TN-S供电系统的安全评价（续）：,当N线断线，若此时三相负荷不平衡，中性点电位升高，PE线也无电位。专用保护线PE不许断线，禁止接入熔断器或漏电开关。禁止TN-S系统有保护接地（即禁止TT、TN混用）,它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中性点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。系统一般采用零序电流保护；,TN-C系统,TN-C供电系统的安全评价：,TN-C供电系统的安全评价（续）：,系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入，从而中性线带电，且极有可能高于，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位；系统应将线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。,它由两个接地系统组成，第一部分是系统，第二部分是系统，其分界面在线与线的连接点。分开以后，N线应对地绝缘。为了防止分开后的PE线与N线混淆，应按国标GB7947-87的规定，给PE线和PEN线涂以黄绿相间的色标，给N线涂以浅蓝色色标。,TN-C-S系统,TNCS系统安全评价,TNCS系统安全评价（续）,当电气设备发生单相碰壳时，同系统；当线断开，故障同C系统；系统中应重复接地，而线不宜重复接地。工作零线N与专用保护线PE相联通，线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。但后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于PEN线的负载不平衡的情况及PEN这段线路的长度。负载越不平衡，PEN线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以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。,TNCS系统安全评价（续）,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。通过上述分析，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。,TN系统速断保护元件,接零系统的短路保护元件不仅仅是保护设备和线路，而且是防止间接接触电击的主要单元。利用线路的过电流保护熔断器：当被保护线路末端单相短路电流为熔体额定电流的某一倍数时才能达到5s或0.4s时熔断，切除故障。空气断路器：采用漏电保护（剩余电流保护器）保护人体触电不发生心室纤维颤动的界限值30mAs。当过电