低壓配電系統(tǒng)安全性分析及漏電保護(hù)器的安裝

1、低壓配電系統(tǒng)安全性分析及漏電保護(hù)器的安裝 摘要 目前普遍采用的接地、 接零保護(hù)系統(tǒng)存在著種 種缺陷，安裝漏電保護(hù)器后可以從根本上解決問題。國家也 推薦使用。從多年運行結(jié)果來看，漏電保護(hù)器在電網(wǎng)的安全 保護(hù)中發(fā)揮了巨大的作用。因此安裝漏電保護(hù)器與原有的接 地、接零保護(hù)系統(tǒng)同時作用，可確保低壓電氣系統(tǒng)的安全。 文章主要對低壓配電系統(tǒng)兩種保護(hù)方式的安全性進(jìn)行分析。 討論在不同接地系統(tǒng)中漏電保護(hù)器的安裝。 關(guān)鍵詞 低壓配電系統(tǒng)；保護(hù)接零；保護(hù)接地：漏電保 護(hù)器作者簡介 覃文俊， 廣州市時代發(fā)展企業(yè)集團(tuán)有限公司， 研究方向：建筑電氣，廣東 廣州， 510030 中圖分類號 TM52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章

2、編號 1007-7723(2007)08-0167-0003 在正常情況下，電氣設(shè)備外殼是不帶電、安全的，但在 發(fā)生漏電、碰殼等故障時可能會出現(xiàn)危險電壓而導(dǎo)致人觸 電。據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，低壓供電系統(tǒng)中的事故約占全部電氣 事故的 87.5，因此對低壓電氣設(shè)備要進(jìn)行保護(hù)。在我國低 壓配電系統(tǒng)中，存在著保護(hù)接地和保護(hù)接零兩種保護(hù)形式，兩種保護(hù)方式各有優(yōu)缺點。本文將對兩種保護(hù)方式的安全性 進(jìn)行分析，并結(jié)合漏電保護(hù)器在兩種保護(hù)方式中的安裝方式 提出自己的看法，以供參考。一、低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接零、保護(hù)接地存在的缺陷（一）保護(hù)接零系統(tǒng) 所謂保護(hù)接零，是指在電力系統(tǒng)中性點直接接地的低壓 配電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備外殼

3、通過保護(hù)PE線或PEN線與系統(tǒng)中性點相連，這種供電系統(tǒng)稱 TN 系統(tǒng)。保護(hù)接零一般與熔 斷器、斷路器等保護(hù)裝置相配合，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼、短 路時，短路電流就經(jīng)設(shè)備外殼、保護(hù)線流回到電力系統(tǒng)中性 接地點。TN系統(tǒng)接地故障動作特性應(yīng)符合Zs*la uo（Zs接地回路的阻抗，la 保證保護(hù)電器在規(guī)定的時間內(nèi)自動 切斷故障回路的電流，Uo相線對地稱電壓），系統(tǒng)按保 護(hù)線連接的形式不同可分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。1、TN-C 系統(tǒng)在TN-C配電系統(tǒng)中，中性線 N線和保護(hù)線PE線合為 一根 PEN 線（見圖 1），俗稱三相四線制系統(tǒng)，電氣設(shè)備外殼 直接與 PEN 線相連接。 當(dāng)電

4、氣設(shè)備發(fā)生漏電、 短路時， 電流 將通過設(shè)備外殼、 PEN 線、系統(tǒng)中性點形成閉合回路，在一般情況下因短路回路阻抗小、短路電流大，能使設(shè)備的保護(hù) 裝置熔斷器或低壓斷路器可靠動作，將故障設(shè)備與電源切 斷，避免了電氣事故 （見圖 2）。但是也存在若供電范圍廣、 線 路長、 PEN 線阻抗大、故障點遠(yuǎn)等情況造成短路電流較??； 且選擇的熔斷體額定值過大或開關(guān)失靈使電氣設(shè)備不能脫 開電源，或三相負(fù)荷的不平衡， 使 PEN 線接地電位偏移及保 護(hù) PEN 線斷線； 這些都可能發(fā)生漏電時， 使設(shè)備外殼長期帶 電，存在危險。2、TN-S 系統(tǒng)TN-S 是三相五線制配電方式，從電力系統(tǒng)接地中性點 專門引出一條保

5、護(hù)零線 PE 線 （如圖 3）。在整個系統(tǒng)中中性線 N 線和保護(hù)零線 PE 線除了在系統(tǒng)中性點共同接地外，再沒 有連接點。在正常情況下不管三相是否平衡、中性線是否帶 電，保護(hù)零線PE線均不帶電。因此與保護(hù)零線 PE線連接的 電氣外殼同樣不帶電，保障了用電的使用安全。3. TN-C-S 系統(tǒng)在 TN-C-S 配電系統(tǒng)中， 可根據(jù)負(fù)載特點分別采用 TN-C 系統(tǒng)與 TN-S 系統(tǒng)連接方式，電氣設(shè)備外殼分別接至中性線（N）與保護(hù)零線PE線合用的PEN線或分開后的保護(hù)零線 PE線（見圖 4），這種保護(hù)系統(tǒng)兼有節(jié)約投資和較為安全的優(yōu)點但在實際施工過程中，必須注意 PEN 分成 N 線和 PE 線后， 不

6、允許再次合并，否則會造成設(shè)備外殼帶電（二）保護(hù)接地系統(tǒng) 所謂保護(hù)接地，是指將電氣設(shè)備外殼接至與電力系統(tǒng)無 直接關(guān)聯(lián)的接地極上。根據(jù)電力系統(tǒng)中性點接地和不接地， 將保護(hù)接地分為 IT 系統(tǒng)和 TT 系統(tǒng)。1、IT 系統(tǒng)IT 系統(tǒng)是指中性點不接地的電力系統(tǒng)中， 把電氣設(shè)備外 殼直接接至與電力系統(tǒng)無直接關(guān)聯(lián)的接地極上。在這種系統(tǒng) 中，當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生單相接地漏電時，漏電流通過接地電阻 和相線的對地絕緣阻抗形成回路 （見圖 5）。當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣正 常時，漏電設(shè)備對地電壓很低，不會破壞電源電壓的平衡， 所以比較安全。2、TT 系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中性點接地的系統(tǒng)中采用接地保護(hù)，設(shè)備外 殼與接地極連接。當(dāng)用電設(shè)備

7、發(fā)生單相接地時，短路回路通 過接地電阻以及中性接地點的接零電阻形成回路，但故障電 流較小，一般不會使熔斷器和斷路器立即動作，會造成設(shè)備 外殼長期帶電。綜上所述， TN-C 、TN-S 、TN-C-S 系統(tǒng)存在安全問題； 即使達(dá)到了上述保護(hù)的動作要求，也要有0.33s的動作時間，在此期間內(nèi)仍有觸電危險。為從根本上解決這些問題， 國家已推廣在這些保護(hù)的基礎(chǔ)上同時配合使用漏電保護(hù)器。 下面介紹漏電保護(hù)器在不同系統(tǒng)中的安裝。二、漏電保護(hù)器在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用及對接地方式的影 響由于供電的可靠性在實際中大多數(shù)使用電流型漏電保 護(hù)器，國家低壓配電設(shè)計規(guī)范對漏電保護(hù)器安裝作了較 明確的要求，下面主要簡述零序電

8、流型的漏電保護(hù)器的安裝 方式。（一 ）TN-C 系統(tǒng)在 TN-C 系統(tǒng)中裝設(shè)漏電保護(hù)器，將保護(hù)范圍內(nèi)的所有 用電設(shè)備的工作零線、相線必須穿過零序電流互感器。而保 護(hù)零線必須接在零序電流互感器之前，不得穿過它（如圖 6）。當(dāng)出現(xiàn)電氣設(shè)備碰殼時，漏電流經(jīng)漏電保護(hù)器FQ 設(shè)備外殼一PE線流回電源零點，致使 FQ動作，切斷電源；當(dāng)正常 情況下即使三相負(fù)荷不平衡，因為工作零線通過零序電流互 感器，使得電流矢量和為 0，漏電保護(hù)器不致誤動作。（二 ）TN-S 系統(tǒng)在 TN-S 系統(tǒng)中裝設(shè)漏電保護(hù)器，敷設(shè)時應(yīng)注意將相線 和中性線穿過漏電保護(hù)器的零序電流互感器，保護(hù) PE 線應(yīng) 接在零序電流互感器之前。當(dāng)發(fā)生

9、絕緣損壞時，漏電電流經(jīng) 設(shè)備外殼、保護(hù)線回到系統(tǒng)中性點，從而使漏電保護(hù)器檢測 到漏電流而動作。在正常情況下，即使三相負(fù)荷不平衡，因 為工作零線通過零序電流互感器，使得不平衡電流矢量和為 0，漏電保護(hù)器不致誤動作 （見圖 7）。在 TN-S 系統(tǒng)中裝設(shè)漏 電保護(hù)器，專用保護(hù)線 PE 不許斷線，否則形不成回路，在 PE 線裝重復(fù)接地時，也不要經(jīng)過漏電保護(hù)器。（三）TN-C-S在 TN-C-S 系統(tǒng)中安裝漏電保護(hù)器， 嚴(yán)格按 TN-C 和 TN-S 系統(tǒng)接法進(jìn)行接線。（四 ）IT 系統(tǒng)在 IT 系統(tǒng)中安裝漏電保護(hù)器， 必須將保護(hù)范圍內(nèi)的所有 用電設(shè)備的相線穿過零序電流互感器 （見圖 8）。當(dāng)發(fā)生電氣

10、設(shè) 備碰殼時，漏電電流經(jīng)接地電阻、相線的對地絕緣阻抗形成回路，漏電電流不為零從而使保護(hù)動作。（五 ）TT 接地系統(tǒng)在 IT 接地系統(tǒng)中安裝漏電保護(hù)器， 必須將保護(hù)范圍內(nèi)的 所有用電設(shè)備的相線和中性線穿過零序電流互感器。當(dāng)發(fā)生 電氣設(shè)備碰殼時，漏電電流經(jīng)接地電阻、電源中性點接地電 阻形成回路， 漏電電流不為零從而使保護(hù)動作， 如圖 9 所示（六）使用與維護(hù) 漏電保護(hù)器一般沒有磁場防護(hù)裝置，安裝時漏電保護(hù)器 要避開強磁場的影響；選用時，在危險爆炸場所選用防爆型 的；潮濕的場所應(yīng)選用密閉型的；粉塵濃度大的應(yīng)選用防塵 型式或密閉型的。 安裝時連接要牢固， 操作手柄靈活、 可靠 每次使用前，應(yīng)操作試驗按鈕檢驗漏電保護(hù)器的工作特性， 確認(rèn)正常動作后才允許投入使用。使用過程中也應(yīng)定期試 驗，運行中的漏電保護(hù)裝置外殼及各部件、聯(lián)結(jié)端子應(yīng)保持 清潔，完好無損。運行中漏電保護(hù)裝置外殼膠木件最高溫度 不得超過65C,外殼金屬件最高溫度不得超過55