低压接地系统详解Word文档下载推荐.docx

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这种供电方式在工地上很少见。

2、TT系统特点

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点

TT方式供电系统将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。

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，这种供电系统的特点如下。

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。

把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：

①共用接地线与工作零线没有电的联系；

②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；

③TT系统适用于接地保护占很分散的地方。

TT系统特点

－外露可电导部分有独立的接地保护，不传导故障电压；

－由于电源系统有两个独立接地体，发生接地故障时接地故障电流较小，不能采用过电流保护兼作接地故障保护，而采用剩余电流保护器；

－因采用剩余电流保护器保护线路，双电源（双变压器、变压器与柴油发电机组）转换时采用四极开关：

－易产生工频过电压。

等电位联结有效范围外的户外用电场所，城市、农村居民区公共用电，高压中性点经低电阻接地的变电所。

3、TN系统

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可电导部分通过中性导体或保护导体连接到此接地点。

根据中性导体和保护导体的组合情况，TN系统的有以下三种型式：

a）TN－S系统：

整个系统的中性导体和保护导体是分开的

b）TN－C系统：

整个系统的中性导体和保护导体是合一的

c）TN－C－S系统：

系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的

TN方式供电系统这种供电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。

它的特点如下。

（1）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。

（2）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方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和TN-S等两种。

（3）TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用PEN表示

（4）TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S供电系统的特点如下。

1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，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。

2）工作零线只用作单相照明负载回路。

3）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。

4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

5）TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。

在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。

（5）TN-C-S方式供电系统在建筑施工临时供电中，如果前部分是TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，TN-C-S系统的特点如下。

1）工作零线N与专用保护线PE相联通。

2）PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

3）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，也不得用大顾兼作PE线。

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。

电气装置保护接地的范围

摘要：

在一个建筑物内的电气装置只允许有一个共用的接地装置，并采取等电位联结，消除或减少电位差。

信息技术设备只能通过PE线与共用接地装置连接，并实施等电位联结，以等电位联结系统的电位作为信息技术设备的参考电位

关键词：

电气装置信息技术装置保护接地范围

１.1需保护接地的范围

下列电气装置外露可导电部分，除另有规定者外，均应保护接地：

－电机、变压器、电器、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳；

－电气设备传动装置；

－互感器的二次绕组；

－配电屏（箱）、控制屏（箱）、各类箱体操作台等金属的框架；

－户内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属围栏和金属门等；

－封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体；

－电力电缆和控制电缆的金属护套，穿线的金属管；

－电气用各类金属构架、支架等；

－电缆桥架、电缆线槽及金属支架；

－电涌保护器；

－发电机中性点外壳、发电机出线柜和封闭式母线（密集型或空气绝缘型）金属外护层；

－装有避雷线的电力线路杆塔；

－在非沥青地面的居民区，无避雷线小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔；

－安装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电力设备。

１.2不需保护接地的范围

下列电气装置外露可导电部分，除另有规定者外，可不做保护接地：

－电气装置安装在非导电场所，其地板和墙体对地绝缘电阻：

额定电压500V时，绝缘电阻不小于50kΩ；

额定电压超过500V时，绝缘电阻不小于100kΩ，可使用0级设备。

在该场所内，人体伸臂2m范围内，不会同时触及两个外露可导电部分或一个外露可导电部分和任何一个外部可导电部分；

在伸臂的范围外，该距离可缩短至1.25m。

必需采取措施防止通过外部可导电部分在该场所之外出现电位。

－超低电压（SELV）用电设备；

－安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其它低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危及人身安全电压的绝缘子金属底座等；

－安装在已接地的金属构架上的设备，如套管等（应保证电气接触良好）；

－额定电压220V及以下的蓄电池室内的支架；

－与已接地的机床机座之间有可靠电气接触的电动机和电器外壳；

－双重绝缘的用电设备；

－采用电气隔离保护方式供电的用电设备，隔离变压器的每个绕组，只供电给单台设备；

每个绕组供电给多台设备时，各设备间应做不接地的等电位联结。

电器产品按防电击措施划分四类，防间接接触电击措施见下表：

表１－1电气设备和电气装置电击防护措施

设备类别

防护措施

设备部分

装置部分

基本防护

附加防护

基本绝缘

－

非导电场所

每台设备电气隔离

Ⅰ

保护联结

自动切断电源

Ⅱ

附加绝缘

加强绝缘或等效结构配置

Ⅲ

限制电压

SELV和PELV

１.3信息技术装置的接地

IEC标准规定，在一个建筑物内的电气装置只允许有一个共用的接地装置，并采取等电位联结，消除或减少电位差。

信息技术设备只能通过PE线与共用接地装置连接，并实施等电位联结，以等电位联结系统的电位作为信息技术设备的参考电位。

IEC标准认为，50mm2铜质导体作为接地干线，是材料成本与阻抗之间最好的结合，10mm2铜质导体作为功能接地最小截面。

信息技术设备接地方法及等电位联结方法，如以下所述：

（1）放射状连接的保护导体

如图１－1所示，此法使用了与电源导体在一起的保护导体。

每台设备的保护导体为电磁干扰（电源带来的瞬变除外）提供了一个阻抗相对较高的通路，从而使信息技术设备间的信号电缆承受着大部分引入的噪声。

因此设备本身必需具有令人满意的高抗干扰性能。

由于信息技术设备提供了专用的电源回路和接地系统，而它们与其他电源回路和接地系统及外部金属物体相隔离，因此使引入的干扰大量减小。

在某些情况下信息技术设备的放射状连接的功能接地和保护导体的星状接地点（如相关配电盘中的PE母线），可以通过连接到总接地端子的一个单独的专用绝缘导体接地。

图１-1放射状连接的保护导体

（2）使用局部水平等电位联结系统（网）

如图１－2所示，将信息技术系统的各组成部分等电位联结到一个局部网（联结材料）上，能使常规的保护导体作用得到了补充。

这样做能够在靠近等电位网上为信号互联的各组成部分之间提供一个低阻抗的参考电位平面，其阻抗取决于频率和网眼间隔。

与方法1相同，由于整个信息技术系统的电源回路和接地系统，包括等电位联结网，与其他电源回路和接地系统以及外部可导电部分（如建筑物金属件）相隔离，因此抗干扰性能得到了提高。

图１-2使用局部水平等电位联结系统

（3）水平和垂直的等电位连接网系统

如图１－3所示，在建筑物每一楼层都设置等电位联结网，能使常规的保护导体作用得到加强。

这些等电位网逐个与建筑物金属构件、电气装置的外露可导电部分和其他用途的金属物做重复的联结，从而实现了楼层间的垂直等电位联结。

这种接地方法也可使用一个环状接地干线来延伸建筑物的总接地端子。

这种方法可提供足够低的阻抗，去解决只具有一般抗干扰能力的设备上的大部分噪声问题，解决效果取决于工作和干扰频谱及网眼间隔。

但是如若不能将整个网保持封闭状态，是会出现问题，因为所有可能的噪声源都将会被联结到系统上。

因此应特别注意网眼的间隔以消散来自此类噪声源的干扰。

图１-3水平和垂直的等电位联结系统

（4）对泄漏电流超过10mA的设备的进一步要求

设备泄漏电流超过10mA时，该设备应按以下列举的三种可供选择的要求之一进行连接：

1）高度牢靠的保护（接地）回路

保护导体应具有热稳定所要求的截面或符合下述规定的截面，在两者中取较大者。

a）当采用独立的保护导体时，应是一根截面积不小于10mm2的导体或是两根有独立端头的，每根截面积不小于4mm2的导体。

b）当保护导体与供电导体合在一根多芯电缆中时，电缆中所有导体截面积总和应不小于10mm2.

c）当保护导体装在刚性或柔性金属导管内并与导管并接时，应采用不小于2.5mm2的导体。

d）符合要求的刚性或柔性金属导管、金属母线槽和槽盒以及金属屏蔽层和铠装。

2）接地连续性的监测

应设置一个或多个在保护导体出现中断故障时能按要求切断设备供电的电器。

3）使用双绕组变压器

当设备是通过双绕组变压器供电或通过其它输入与输出回路相互隔开的机组（如电动发电机）供电时，其二次回路建议采用TN系统。

目的是使泄漏电流的通路局部化和减少该通路连续性被中断的可能性。

为易于表达，图１-4中只画了单相系统,系统可以是三相的。

初级和次级回路的控制和保护措施未在图中标示。

C为滤波电容。

L1和L2（或N）是接至电源进线的连接导体。

PE是从设备的可触及部分到电气装置总接地端子的连接导体，它既用作Ⅰ类设备的保护导体，也用作Ⅱ类设备的功能接地导体。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图１-4双线圈变压器的连接方法

变电所接地装置：

　　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：

　　请参阅《电力设备接地设计技术规程》有关章节的规定，低压中性点直接接地系统中，100kVA以上变压器接地电阻值≤4Ω。

电气装置接地的一般规定

电气装置接地涉及两个主要方面：

一方面是电源功能接地，如电源系统接地，多指发电机组、电力变压器等中性点的接地，一般称为系统接地，或称系统工作接地。

另一方面是电气装置外露可导电部分接地，起保护作用，故习惯称为保护接地。

电气装置接地电源功能接地保护接地

1.1功能接地与保护接地

　　电气装置接地涉及两个主要方面：

系统接地的主要作用：

－为大气或操作过电压提供对地泄放的回路，避免电气设备绝缘被击穿；

－提供接地故障回路，当发生接地故障时，产生较大的接地故障电流，迅速切断故障回路；

－中性点不接地系统，当发生接地故障时，虽能保证供电连续性，但非故障相对地电压升高1.73倍，系统中的设备及线路绝缘均较中性点接地系统绝缘水平高，增加投资费用；

－中性点不接地系统，需大量安装绝缘监察装置。

保护接地的主要作用：

－降低预期接触电压；

－提供工频或高频泄漏回路；

－为过电压保护装置提供安装回路；

－等电位联结。

图1－1电气装置功能接地与保护接地

根据电气装置的要求，接地配置可以兼容或分别地承担保护和功能两种目的。

对于保护的目的要求，始终应当予以优先地考虑。

接地配置的设施的选择和安装应满足：

－接地电阻值符合电气装置的功能和保护要求，并预计长期有效；

－能承受接地故障电流和对地泄漏电流而无危险，特别是热的、热－机械应力、电机械应力引起的危害；

－有足够的强度或有附加的机械保护，以适应所在场所的外部的影响；

－应采取措施，防止由于电腐蚀作用对接地配置的设施和其它金属部分造成危害。

1.2变电所的接地配置

10kV系统中性点接地可分为：

中性点不接地系统（包括经消弧线圈接地）

中性点接地系统经电阻接地低电阻接地

高电阻接地

1.2.1中性点不接地系统

（1）接地故障特点

配电系统在正常运行时，三相基本平衡电压作用下，各相对地电容电流ICL1、ICL2、ICL3相等，分别超前相电压90°

，ICL1＝ICL2＝ICL3＝UΦωC，其ICL1＋ICL2＋ICL3＝0，系统中性点与地有相同电位。

如L1相发生接地故障，忽略接地过渡电阻，视为金属性接地，10kV系统各支路的电容电流的流向如下图所示：

图1-210kV系统接地故障示意

从10kV系统接地故障示意图可以得出结论：

a）全系统所有非故障的各支路，故障相的电容电流均为零，非故障相均有电容电流；

b）在故障支路，故障相流过所有各支路的电容电流的总和；

c）故障支路的电容电流其方向由负载流向电源，非故障各支路的电容电流其方向由电源流向负载；

d）故障支路检测的零序电流为各非故障支路电容电流总和；

e）接地故障电流大小与接地故障点的位置无关，只与接地故障点的过渡电阻有关。

10kV系统接地故障，电压与电流矢量关系如下图所示：

图1-310kV系统接地故障矢量图

L1相发生接地故障，相当于在L1相上加上U0＝－UL1，L2相L3相也加上U0＝－UL1，非故障相对地电压升高

倍，其夹角由120°

变成60°

，合成的电容电流增大

倍，接地故障电流为单相电容电流的3倍，Id＝3UΦωC。

（2）优缺点

a）接地故障引起系统内部过电压可达3.5～4倍相电压，易使设备和线路绝缘被击穿。

b）油浸纸绝缘电力电缆达20A，聚乙烯绝缘电力电缆达15A，交联聚乙烯绝缘电力电缆达10A，接地故障电流引燃电弧则不能自熄，引起间歇电弧，产生过电压易产生相间短路或火灾；

c）非故障相对地电压升高

倍。

系统内设备或电缆绝缘等级相应提高，例如，10kV电力电缆应选用8.7/10kV而不是6/10kV；

无间隙氧化锌避雷器，提高持续运行电压数值或加串联保护间隙等；

d）发生接地故障时，报警而不切断故障支路，保证供电的连续性；

e）接地故障在一段时间内存在，接地故障电压易使人遭受电击或引起火灾，如下图1-4所示.

1.2.2中性点低电阻接地系统

　　根据接地故障电流大小，划分低电阻或高电阻接地。

当接地故障电流大于或等于100A而小于或等于1000A时，为低电阻接地方式；

接地故障电流小于10A时，为高电阻接地方式。

低电阻接地方式的接地故障电流一般情况下选择为300A～800A，10kV系统低电阻接地方式接地电阻不同地区选择为10Ω或16Ω。

图1－4高压接地故障电压传导到低压侧

　　为了将系统内谐振过电压倍数限制在2.5以下，流过中性点电阻性电流IR要大于或等于系统电容性电流IC的1.5。

低电阻接地方式，增大接地故障电流Id。

　　系统内发生接地故障时的接地故障电流Id与接地故障点位置无关，不能采用零序电流速断保护来实现保护的选择性，而应采用不同时限的零序电流保护来实现保护的选择性。

机械式继电器延时时限：

出线为0.5s；

母联为1.0s；

主进线为1.5s～2.0s。

采用电子式保护器延时时限选定为0.2s～0.3s，整定值范围大且整定精确，建议采用电子式保护器作为零序电流保护。

　　中性点经低电阻接地方式，接地故障电流Id较大，切断故障回路时间内，有较大的接地故障电压Uf，低压系统接地型式为TN系统时，外露可对地部分与变压器低压中性点共用接地体，接地故障电压Uf传导到低压侧，易引起人身电击或火灾，如图1-5所示.低压系统接地型式为TT系统时，外露可对地部分与变压器低压中性点有相互独立的接地体，接地故障电压Uf传导到低压侧，易引起工频过电压如图1-6所示。

IEC标准规定，一般低压电气设备允许工频过电压与故障电路切断时间要求：

允许承受的工频过电压为U0＋250V时，切断故障电路时间大于5s；

允许承受的工频过电压为U0＋1200V时，切断故障电路时间小于或等于5s。

图1-5高压系统的接地故障电压传导到TN系统内

图1-6高压系统的接地故障电压引起TT系统工频过电压

　　中性点经低电阻接地方式，系统内发生接地故障，立即切断故障电路，供电的连续性得不到保证。

　　根据以上的所述，10kV不接地系统中，发生接地故障时的故障电压幅值不高，但存在时间很长。

低压采用TN系统供电时，故障电压沿PEN线或PE线传导，采取总等电位联结措施降低预期接触电压。

　　10kV经低电阻接地系统中，发生接地故障时的故障电压虽时间不长，但幅值很高。

低压采用TN系统供电时，应采取以下措施：

变电所内设置两组接地极；

采用总等电位联结措施；

在总等电位联结范围外供电时，采用局部TT系统供电。

低压采用TT系统供电时，变电所的外露可导电部分的接地电阻不超过1Ω或带有已接地的合适的有金属护层的高压电缆和低压电缆总长度超过1km。

1.3特低电压

　　用特低电压（Extra-LowVoltage）供电，是防电击措施之一。

IEC将用特低电压分为三类，简述如下：

1.3.1SELV（Self-sufficientELV）

图1－7SELV电路图

　　SELV电路与地是绝缘的，PE线带有故障电压Uf时，及发生接地故障时，其用电设备外露可导电部分对地电压均为零。

不需要其它辅助措施，可满足防电击引起。

1.3.2PELV（ProtectiveELV）

PELV电路一根导体是接地的，用电设备外露可导电部分不接地，如下图所示：

图1－8（a）PELV电路图

　　PE线带有故障电压Uf时，用电设备外露可导电部分对地电压为零。

既PE线带有故障电压Uf时，又发生用电设备接地故障，用电设备外露可导电部分对地电压为Uf与UELV向量和，用电设备务必布置在等电位联结有效范围内，以防止用电设备外露可导电部分对人身产生电击危险。

PELV电路用电设备外露可导电部分接地，如下图所示：

图1－8（b）PELV电路图

　　用电设备外露可导电部分对地有连接，PE线带有故障电压Uf时，用电设备外露可导电部分对地电压为Uf时。

既PE线带有故障电压Uf时，又发生用电设备接地故障，用电设备外露可导电部分对地电压为Uf与UELV/2向量和，用电设备务必布置在等电位联结有效范围内及保护电器切断电源，以防止用电设备外露可导电部分对人身产生电击危险。

1.3.3FELV（FunctionalELV）

　　由于功能上的原因采用了特低电压，SELV或PELV的所有要求不能满足时，或不需要SELV或PELV时，保证直接和间接接触两者兼有的防护，这种方法的组合称