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      供配電接地系統


      信息來源:長沙UPS電源     發布時間:2016/5/4 21:10:01     瀏覽量:22762

      低壓配電系統中的接地類型
      (1)工作接地:為保證電力設備達到正常工作要求的接地,稱為工作接地。中性點直接接地的電力系統中,變壓器中性點接地,或發電機中性點接地。
      (2)保護接地:為保障人身安全、防止間接觸電,將設備的外露可導電部分進行接地,稱為保護接地。保護接地的形式有兩種:一種是設備的外露可導電部分經各自的接地保護線分別直接接地;另一種是設備的外露可導電部分經公共的保護線接地。
      (3)重復接地:在中性線直接接地系統中,為確保保護安全可靠,除在變壓器或發電機中性點處進行工作接地外,還在保護線其他地方進行必要的接地,稱為重復接地。
      (4)保護接中性線:在380/220V低壓系統中,由于中性點是直接接地的,通常又將電氣設備的外殼與中性線相連,稱為低壓保護接中性線。
      2)、供配電系統形式
      現今的接地,接零系統多采用國際電工委員會(IEC) 及現行的國家標準《低壓配電設計規范》(GB50054)規定的標準。按IEC規定,低壓 配電接地,接零系統分有IT、TT、TN三種基本形式:在TN形式中又分有TN—C、TN—S 和TN—C—S三種派生形式: 其形式劃分的第1個字母反映電源中性點接地狀態; T——表示電源中性點工作接地; I——表示電源中性點沒有工作接地(或采用阻抗接地); 形式的第2個字母反映負載側的接地狀態; T——表示負載保護接地,但與系統接地相互獨立; N——表示負載保護接零,與系統工作接地相連。 第3個字母C—表示零線(個性線)與保護零線共用一線; 第4個字母S—表示零線(中性線)與保護零線各自獨立,各用各線。 
      對于這5種形式,其特點和應用范圍分述如下: 
      ①TT系統:三相四線供電系統,屬保護接地。如電源側中性點接地,其接地電阻大, 則較為安全,此時屬小接地電流系統。其工作原理是:當發生單相碰殼故障時,接地電流經保護接地裝置和電源的工作接地裝置所構成的回路流過。此時如有人觸帶電的外殼,則由于保護接地裝置的電阻小于人體的電阻,大部分的接地電流被接地裝置分流,從而對人身起保護作用。在接地短路時,其余兩相對地電壓變大,介于220 一380V之間,但設備正常運行時,其外殼沒有接零保護的三相不平衡電流和電壓,這是 IT系統的主要優點。
      TT系統在確保安全用電方面還存在有不足之處,主要表現在:
      a)      當設備發生單相碰殼故障時,接地電流并不很大,往往不能使保護裝置動作,這將導致線路長期帶故障運行。
      b)     當TT系統中的用電設備只是由于絕緣不良引起漏電時,因漏電電流往往不大(僅為毫安級),不可能使線路的保護裝置動作,這也導致漏電設備的外殼長期帶電,增加了人身觸電的危險。
      因此,TT系統必須加裝剩余電流動作保護器并與斷零保護相配合使用,方能成為較完善的保護系統。TT系統廣泛應用于城鎮、居民區、和由公用變壓器供電的民用建筑中。 
      圖1-9 TT系統
      ②IT系統:三相三線供電系統,屬保護接地,電源側個性點與地絕緣;蚪洿笞杩菇 地。在單相碰殼接地時,接觸電壓易于控制在安全值內;在保證人身和設備安全的同時, 用電設備仍能正常工作。這種系統的漏電電流值不會很大,不能使保護裝置及時動作,由 于這種系統沒有斷零保護,因而不能設置零線N,故無法取得220V電壓用于照明,這是 其缺點,并且其一相碰地時,其他兩相對地電壓為380V,對人身更為危險。IT系統適用于環境條件不良,易發生單相接地故障的場所,以及易燃、易爆的場所。 
                                                                       圖1-10 IT系統
      ③TN—C系統(三相四線制):,該系統的中性線(N)和保護線(PE)是合一的,該線又稱為保護中性線(PEN)線。電源側中性點接地,接地電阻很 小,是大電流接地系統。它的優點是節省了一條導線,但在三相負載不平衡或保護中性線斷開時會使所有用電設備的金屬外殼都帶上危險電壓。該系統簡單經濟,但 PEN線不能裝熔斷器,并且一旦斷線將破壞系統穩定,構成對人體和設備的危險。這一 系統出現單相接地故障時,其故障電流較大,但不及相間短路電流大,因而以相同短路來 設計的線路保護裝置一般不能及時切斷故障線路。此外,這一系統的PEN線上除有中線 正常的三相不平衡電流外,還會有對人體有危險的高次諧波電流。因此,這一系統是一個 弊大于利的系統。 
      圖1-11 TN-C系統
      ④TN—S系統(三相五線制):屬保護接零,中線N與零線PE分開。電源側中 性點同樣接地,也是大電流接地系統。它的優點是PE線在正常情況下沒有電流通過,因此不會對接在PE線上的其他設備產生電磁干擾。系統的三相不平衡電流不經PE線,減輕了TN—C 系統的缺點,但中性點對地電位仍會通過PE線使設備外殼有電流和電壓,未能徹底解決 TN—C系統的缺點。因此,這一系統常與漏電開關聯用方能達到較好的保護效果。多用于對安全可靠性要求較高、設備對電磁抗干擾要求較嚴、或環境條件較差的場所使用。對新建的大型民用建筑、住宅小區,特別推薦使用TN-S系統 。
      圖1-12 TN-S系統
      ⑤TN—C—S系統:是一種TN—C與TN—S系統的混合配電方式,同屬保護接零。 PEN線分出獨立的N線后,不能再使之與保護零線PE線合并或互換。它兼有TN-C系統和TN-S系統的特點,常用于配電系統末端環境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴的場所。在我國的物業管 理區自配變壓器的獨立電網中,一般都是采用此系統。 
      圖1-13  TN-C-S系統
      IT系統在民用建筑和工業企業中也常用,特別是對接地要求較高的數據處理和電 子設備,應優先采用TT系統;TN—S系統在國外多用,特別是對于人體較多會直接接觸 用電設備的場所應優先選用;IT系統主要用于易發生一相接地,絕緣不好的場所,如煤 礦,化工廠等;TN——C系統過去常用,但由于其固有的缺點,現已由TN—C—S系統取 代,不再推廣使用。
      3、接地裝置和接地電阻
      1)接地裝置:
      接地裝置可使用自然接地體和人工接地體。在設計時,應首先充分利用自然接地體。
      ①自然接地:可充分利用建(構)筑物的鋼結構和構造鋼筋、行車的鋼軌等以及敷設于地下且數量不少于2根的電纜的金屬外皮等。在新建的大、中型建筑物中,都利用建筑物的構造鋼筋作為自然接地。它們不但耐用、節省投資,而用電氣性能良好。
      ②人工接地體:人工接地體有兩種基本型式:垂直接地體和水平接地體。垂直接地體多采用截面為50mm×50mm×4mm,長度為2500mm的角鋼;水平接地體多采用截面為40mm×4mm的扁鋼。
      2)接地電阻:
      接地裝置工頻接地電阻的計算應符合現行國家標準《電力裝置的接地設計規范》的規定
      智能建筑的接地裝置的接地電阻越小越好,獨立的防雷保護接地電阻應≤10Ω;獨立的安全保護接地電阻應≤4Ω;獨立的交流工作接地電阻應≤4Ω;獨立的直流工作接地電阻應≤4Ω;防靜電接地電阻一般要求≤100Ω。
      3)接地電阻測量方法
      (1)電極的布置如下圖1-14所示。電流極與接地網邊緣之間的距離d1,一般取接地網最大對角線長度D的4~5倍,以使其間的電位分布出現一平緩區段。在一般情況下,電壓極與接地網邊緣之間的距離d2約為電流極到接地網的距離d1的50~60%。測量時,將電壓極沿接地網和電流極的連線移動三次,每次移動距離為d1的5%左右,如三次測得的電阻值接近即可。
      圖1-14
       
      (2)如d1取4D~5D有困難,在土壤電阻率較均勻的地區d1可取2D,d2取D;在土壤電阻率不均勻的地區或域區,d1可取3D,d2取1.7D.
      (3)電壓極、電流極也可采用如圖1-15所示的三角形布置方法。一般取d2=d1≥2D,夾角約為30°。
      圖A-15
      注意事項:1、電流極、電壓極應布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上。
      2、應避免在雨后立即測量接地電阻。
      3、采用交流電流表-電壓表法時,電極的布置宜采用圖A-2所示的方式


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