电工技能培训变压器中性点接地系统的特点104.docx
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电工技能培训变压器中性点接地系统的特点104
电工技能
变压器中性点接地系统的特点
一、变压器中性点接地系统的优缺点
优点：
对电源中性点接地系统，若发生某单相接地，另两相电压不升高，这样可使整个系统绝缘水平降低；另外，单相接地会产生较大的短路电流Is，从而使保护装置（继电器、熔断器等）迅速准确地动作，提高了保护的可靠性。
缺点：
对电源中性点接地系统，由于单相短路电流Is很大，开关及电气设备等要选择较大容量，并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等；
二、变压器中性点不接地系统的优、缺点
优点：
对变压器中性点不接地系统，由于限制了单相接地电流，对通讯的干扰较小；另外单相接地可以运行一段时间，提高了供电的可靠性。
缺点：
对变压器中性点不接地系统，当一相接地时，另两相对地电压升高倍，易使绝缘薄弱地方击穿，从而造成两相接地短路。
三、各种电压等级供电线路的接地方式
（1）在110kv及以上的高压或超高压系统中，一般采用中性点接地系统，其目的是为了降低电气设备绝缘水平，免除由于单相接地后继续运行而形成的不对称性。
（2）工厂供电系统采用电压在1kv～35kv，一般为中性点不接地系统，因工厂供电距离短，对地电容小（Xc大），单相接地电流小，这样可以运行一段时间，提高了系统的稳定性和供电可靠性，对通讯干扰小等优点。
在煤矿井下，我国、西德等国禁止中性点接地，其主要目的是为安全，减小了单相接地电流，但即使小的单相接地电流，煤矿井下也不允许存在，因此在煤矿井下，安装有检漏继电器，就是当电网对地绝缘阻抗降低到危险值或人触及一相导体或电网一相接地时，能很快地切断电源，防止触电、漏电事故，提前切断故障设备。
（3）1kv以下的供电系统（380/220伏），除某些特殊情况下（井下、游泳池），绝大部分是中性点接地系统，主要是为了防止绝缘损坏而遭受触电的危险。
四、电气设备的保护接地
1、保护接地
将电气设备的金属外壳通过接地线与接地体相接，其原理是分流原理（如图1）。
由于人体电阻Rr远大于接地电阻Rd，所以Ir《Id。
保护接地，适应于变压器中性点不接地的供电系统中。
但在干燥场所，交流电压50V及以下，或直流电压110V及以下的电气设备，金属外壳可不接地；在干燥且有木质、沥青等不良导电地面的场所，交流额定电压380V及以下，或直流额定电压440V及以下的电气设备金属外壳，除另有规定外（在爆炸危险场所仍应接地），可不接地。
电气设备在高处时，不应采取保护接地措施，否则会把大地电位引向高处，反而增加触电危险。
2、保护接地时应注意问题
由同一变压器（中性点不接地）供电系统中各电气设备不应分别接地，而应形成一个保护接地系统。
这样做不仅降低了接地电阻，而且也防止了不同电气设备的不同相，同时碰壳（接地）所带来的危险。
形成保护接地系统后，这时两相短路电流主要通过接地网流通，因而提高了两相短路电流的数值，保证过流保护装置可靠动作。
五、电气设备保护接零
1、保护接零
由于低电压网（380V/220V）中性点不接地只有个别场合，如矿井、游泳池等，而一般低压电网都采用了中性点接地的三相四线制供电系统。
在这种电网中工作的设备，其金属外壳要与零线紧密相接，即保护接零，如图2所示。
保护接零的目的，也是为了保证安全，当设备发生一相碰壳时，则造成单相短路，使保护装置迅速动作，切断故障设备。
按中性线与保护线的组合情况，保护接零分以下三种情况：
（1）整个系统中性线N与保护线PE是合一的，如图2，通常适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。
（2）整个系统中性线N与保护线PE是分开的，如图3。
即将设备外壳接在保护线PE上，在正常情况下保护线上没有电流流过，所以设备外壳不带电。
（3）系统中的一部分采用中性线与保护线合一的，局部采用专设的保护线。
2、保护接零应注意问题：
（1）由同一台发电机或同一台变压器供电的线路，不允许有的设备保护接地，有的设备保护接零。
（2）沿零线上把一点或多点再行接地，即重复接地。
以确保护接地装置的可靠。
但重复接地只能起到平衡电位的作用，因此，中性线尽量避免断裂，对中性线要求精心施工，注意维护。
六、电源中性点的接地方式及用电设备保护接地、保护接零的意义
电源中性点的接地方式及用电设备保护接地、保护接零的归类分析，对不同电压等级的电力网怎样合理供电及电气设备的安全使用有现实意义。
在电力系统中，由于电气装置绝缘老化、磨损或被过电压击穿等原因，都会使原来不带电的部分（如金属底座、金属外壳、金属框架等）带电，或者使原来带低压电的部分带上高压电，这些意外的不正常带电将会引起电气设备损坏和人身触电伤亡事故。
为了避免这类事故的发生，通常采取保护接地和保护接零的防护措施。
1、是要认识和了解接地保护与接零保护，掌握这两种保护方式的不同点和使用范围
接地保护与接零保护统称保护接地，是为了防止人身触电事故、保证电气设备正常运行所采取的一项重要技术措施。
这两种保护的不同点主要表现在三个方面：
一是保护原理不同。
接地保护的基本原理是限制漏电设备对地的泄露电流，使其不超过某一安全范围，一旦超过某一整定值保护器就能自动切断电源；接零保护的原理是借助接零线路，使设备在绝缘损坏后碰壳形成单相金属性短路时，利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作。
二是适用范围不同。
根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素，《农村低压电力技术规程》将上述两种电力网的运行系统的使用范围进行了划分。
TT系统通常适用于农村公用低压电力网，该系统属于保护接地中的接地保护方式；TN系统（TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种）主要适用于城镇公用低压电力网和厂矿企业等电力客户的专用低压电力网，该系统属于保护接地中的接零保护方式。
当前我国现行的低压公用配电网络，通常采用的是TT或TN-C系统，实行单相、三相混合供电方式。
即三相四线制380/220V配电，同时向照明负载和动力负载供电。
三是线路结构不同。
接地保护系统只有相线和中性线，三相动力负荷可以不需要中性线，只要确保设备良好接地就行了，系统中的中性线除电源中性点接地外，不得再有接地连接；接零保护系统要求无论什么情况，都必须确保保护中性线的存在，必要时还可以将保护中性线与接零保护线分开架设，同时系统中的保护中性线必须具有多处重复接地。
2、是要根据客户所在的供电系统，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。
如果客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客户提供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，使的设备外壳等金属部分呈现较高的对地电压，从而危及使用人员的安全。
因此，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。
其次是客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。
3、是要依据两种保护方式的不同设置要求，规范设计、施工工艺标准
规范客户受电端建筑物内的配电线路设计、施工工艺标准和要求，通过对新建或改造的客户建筑物的室内配电部分，实施以局部三相五线制或单相三线制，取代TT或TN-C系统中的三相四线制或单相二线制配电模式，可以有效实现客户端的保护接地。
所谓“局部三相五线制或单相三线制”就是在低压线路接入客户后，客户要改变原来的传统配线模式，在原来的三相四线制和单相二线制配线的基础上，分别各增加一条保护线接入到客户每一个需要实施接地保护电器插座的接地线端子上。
为了便于维护和管理，这条保护线的室内引出和室外引入端的交汇处应装设在电源引入的配电盘上，然后再根据客户所在的配电系统，分别设置保护线的接入方法。
（1）.TT系统接地保护线（PEE）的设置要求
当客户所在的配电系统是TT系统时，由于该系统要求客户必须采取接地保护方式。
因此，为了达到接地保护的接地电阻值的要求，客户要按照《农村低压电力技术规程》的要求，在室外埋设人工接地装置，其接地电阻应满足下式要求：
Re≤Ulom/Iop
式中：
Re接地电阻（Ω）
Ulom通称电压极限（V），正常情况下可按交流有效值50V考虑
Iop相邻上一级剩余电流（漏电）保护器的动作电流（A）
对于一般客户来讲，只要采用40×40×4×2500毫米的角钢，用机械打入的方式垂直打入地下0.6米，就能满足接地电阻的阻值要求。
然后用直径≥φ8的圆钢焊接后引出地面0.6米，再用同引入的电源相线同等材质和型号的导线连接到配电盘的保护线（PEE）上。
（2）.TN-C系统接零保护线（PE）的设置要求
由于该系统要求客户必须采取接零保护方式，因此需要在原三相四线制或单相两线制的基础上，另增加一条专用保护线（PE），该条保护线是由客户受电端配电盘的保护中性线（PEN）上引出，与原来的三相四线制或单相二线制一同进行配线连接。
为了保证整个系统工作的安全可*，在使用中应特别注意，保护线（PE）自从保护中性线（PEN）上引出后，在客户端就形成了中性线N和保护线（PE），使用中不能将两线再进行合并为（PEN）线。
为了确保保护中性线（PEN）的重复接地的可*性，TN-C系统主干线的首、末端，所有分支T接线杆、分支末端杆，等处均应装设重复接地线，同时三相四线制用户也应在接户线的入户支架处，（PEN）线在分为中性线（N）和保护线（PE）之前，进行重复接地。
无论是保护中性线（PEN）、中性线（N）还是保护线（PE）的导线截面一律按照相线的导线型号和截面标准来选择。
七、如何正确选择和使用接地保护与接零保护
规范受电端建筑物内的配电线路设计、施工工艺标准和要求，通过对新建或改造的客户建筑物的室内配电部分，实施以局部三相五线制或单相三线制，取代TT或TN-C系统中的三相四线制或单相二线制配电模式，可以有效实现客户端的保护接地。
所谓“局部三相五线制或单相三线制”就是在低压线路接入客户后，客户要改变原来的传统配线模式，在原来的三相四线制和单相二线制配线的基础上，分别各增加一条保护线接入到客户每一个需要实施接地保护电器插座的接地线端子上。
为了便于维护和管理，这条保护线的室内引出和室外引入端的交汇处应装设在电源引入的配电盘上，然后再根据客户所在的配电系统，分别设置保护线的接入方法。
八、TT系统接地保护线（PE）的设置要求
当用户所在的配电系统是TT系统时，由于该系统要求客户必须采取接地保护方式。
因此，为了达到接地保护的接地电阻值的要求，客户要按照《农村低压电力技术规程》的要求，在室外埋设人工接地装置，其接地电阻应满足下式要求：
Re≤Ulom/Iop
式中：
Re接地电阻（Ω）Ulom通称电压极限（V），正常情况下可按交流有效值50V考虑Iop相邻上一级剩余电流（漏电）保护器的动作电流（A）
对于一般用户来讲，只要采用40×40×4×2500毫米的角钢，用机械打入的方式垂直打入地下0.6米，就能满足接地电阻的阻值要求。
然后用直径≥φ8的圆钢焊接后引出地面0.6米，再用同引入的电源相线同等材质和型号的导线连接到配电盘的保护线（PEE）上。
九、TN-C系统接零保护线（PE）的设置要求
由于该系统要求用户必须采取接零保护方式，因此需要在原三相四线制或单相两线制的基础上，另增加一条专用保护线（PE），该条保护线是由用户受电端配电盘的保护中性线（PEN）上引出，与原来的三相四线制或单相二线制一同进行配线连接。
为了保证整个系统工作的安全可靠，在使用中应特别注意，保护线（PE）自从保护中性线（PEN）上引出后，在用户端就形成了中性线N和保护线（PE），使用中不能将两线再进行合并为（PEN）线。
为了确保保护中性线（PEN）的重复接地的可靠性，TN-C系统主干线的首、末端，所有分支T接线杆、分支末端杆，等处均应装设重复接地线，同时三相四线制用户也应在接户线的入户支架处，（PEN）线在分为中性线（N）和保护线（PE）之前，进行重复接地。
无论是保护中性线（PEN）、中性线（N）还是保护线（PE）的导线截面一律按照相线的导线型号和截面标准来选择。
十、使用保护接地时应注意的几个问题
用户可根据自己所在的配电系统，正确选择好采取的保护方式以后，还要特别注意以下几个方面的问题：
1、TT系统中用户使用的电器外露可导电部分要全部作接地保护
在TT系统中，受电设备外露可导电部分如果不作接地保护，一旦绝缘破损，外壳即呈现有危险电压，人触及后通过人体的电流值，可达数百毫安足以致人于死地。
当对外露可导电部分作接地保护时，因装有RCD，可导致电源断开，使人身安全得到保护。
2、TN-C系统中用户所有使用的电器外露可导电部分要用保护线连接到保护中性线上，严禁保护线（PE）断线
在TN-C系统中，接保护中性线是为了防止受电设备因绝缘破坏，外壳带电伤人，而将受电设备的外露可导电部分用保护线与保护中性线相连接。
之所以起保护作用，主要是利用相线碰壳时，产生的短路电流，短路电流经相线—中性线回路，而不经过电源中性点接地装置，使过流保护装置动作而中断电源，起到保护作用。
其保护效能要好于接地保护的保护效能。
但在具体实施过程中，如果稍有疏忽大意，不能严格按照规程要求实施保护要求，接零保护系统导致的触电危险性仍然是很高的。
如果连接客户电器设备的保护线（PE）发生断线或电器设备未连接保护线（PE），一旦发生设备绝缘损坏碰壳故障，不仅不能形成单相金属性短路，反而使得电器设备的外壳带电危及人身和设备安全。
3、合理设置熔断器的位置
在TT系统不宜在N线上装设电器将N线断开，当需要断开N线时，应装设相线和N线一起断开的保护电器。
在TN-C系统，严禁断开PEN线，不得装设断开PEN线的任何电器。
当需要在PEN线上装设电器时，只能相应断开相线回路。
4、正确安装使用末级剩余电流保护器
安装剩余电流保护器是防止低压电网剩余电流造成故障危害的有效技术措施。
在低压配电网络中，作为客户端的末级保护，通常采用RCD（剩余电流保护装置，也称漏电开关）作为附加保护。
客户在选择安装RCD时，不仅要充分考虑供电线路、供电方式、供电电压及系统的接地型式；还要严格区分中性线和保护线，三极四线式或四极式RCD的中性线应接入RCD。
要特别注意的是：
无论客户使用什么样的配电系统，中性线一旦经过RCD就不得再作为保护线使用，也不得重复接地或接设备外露可导电部分，保护线也不得接入RCD。
RCD安装后，负荷侧的中性线，不得与其他回路共用，被保护的电气设备、线路的正常运行时的绝缘电阻不应小于0.5MΩ。
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