IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)保護(hù)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

./IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)保護(hù)接地系統(tǒng)水利建設(shè)工地大多分散在郊區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū),施工場(chǎng)地大,設(shè)備和人員分散,施工季節(jié)性強(qiáng),施工單位的安全管理水平參差不齊,臨時(shí)工和外來(lái)民工較多,這些都給現(xiàn)場(chǎng)的安全供用電帶來(lái)極為不利的影響,水利工地電氣事故時(shí)有發(fā)生,安全用電形勢(shì)嚴(yán)峻。因此必須積極貫徹預(yù)防為主的方針,認(rèn)真研究運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)措施和管理措施,提高供用電系統(tǒng)的安全水平,營(yíng)造工地電氣安全環(huán)境,保障廣大水利建設(shè)者的安全。1施工用電380/220V低壓系統(tǒng)的接地方式380-220V低壓系統(tǒng)有三種接地方式。1．1IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是電源端中性點(diǎn)不直接接地,電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)〔見(jiàn)圖1。圖1IT系統(tǒng)1．2TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是電源系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地,電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)〔見(jiàn)圖2。圖2TT系統(tǒng)1．3TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)為電源系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地,電氣裝置外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)導(dǎo)體連接到電源接地點(diǎn)的系統(tǒng)。根據(jù)中性線和保護(hù)線的布置,TN系統(tǒng)有三種形式：1．3．1TN-C系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)是中性線與保護(hù)線合一的三相四線制系統(tǒng)〔圖3。圖3TN-C系統(tǒng)1．3．2TN-S系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)為三相五線制,系統(tǒng)中的保護(hù)線與中性線是從電源端開(kāi)始完全分開(kāi)的〔見(jiàn)圖4。圖4TN-S系統(tǒng)1．3．3TN-C-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)的特點(diǎn)是一部分中性線與保護(hù)線合一,一部分中性線與保護(hù)線分開(kāi)〔見(jiàn)圖5。圖5TN-C-S系統(tǒng)2保護(hù)接地和保護(hù)接零2．1保護(hù)接地TT系統(tǒng)中的接地方式稱為保護(hù)接地圖6是TT系統(tǒng)保護(hù)接地原理圖,U為相電壓,Rde為工作接地電阻,Rpe為保護(hù)接地電阻,M為用電裝置,當(dāng)M絕緣損壞外殼帶電時(shí),不計(jì)線路及電源電阻,則有圖6TT系統(tǒng)保護(hù)接地原理Ie=U/〔Rde+Rpe取U=220V,Rde=Rpe=4Ω,則Ie=27.5A在接地短路電流Ie的作用下,電路中保護(hù)裝置動(dòng)作切斷電源,從而保障了安全。當(dāng)保護(hù)裝置是額定電流為10A的普通熔斷器,流過(guò)27.5A電流后,10s左右熔體熔斷切斷了電源,M外殼沒(méi)有危險(xiǎn)電壓。如果M未接地而漏電,人體接觸M外殼時(shí)的接觸電壓為220V,設(shè)人體電阻為1000Ω,則通過(guò)人體電流達(dá)220mA,是十分危險(xiǎn)的。此外,TT系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),零線電位可達(dá)50V以上,M外殼電位為零,保護(hù)接地對(duì)系統(tǒng)中存在的直接觸電危險(xiǎn)沒(méi)有防范作用。從以上分析可知,在TT系統(tǒng)中采用保護(hù)接地,當(dāng)故障電流足夠大,能使保護(hù)裝置動(dòng)作切斷系統(tǒng)電源,則不會(huì)發(fā)生觸電事故；當(dāng)故障電流不夠大,無(wú)法及時(shí)切斷電源時(shí),保護(hù)接地可降低危險(xiǎn)電壓,危險(xiǎn)電壓為50~110V。如果不保護(hù)接地,則危險(xiǎn)電壓高達(dá)220V。可見(jiàn)保護(hù)接地是較好的安全防范措施,但不夠完善。為更好發(fā)揮保護(hù)接地的功能,可以采取以下措施：2．1．1降低接電阻,以提高故障電流。2．1．2根據(jù)保護(hù)電器的安秒特性,選用合適的熔體或自動(dòng)開(kāi)關(guān),使得在故障電流較小時(shí)也能及時(shí)切斷電源。選用保護(hù)電器時(shí),應(yīng)當(dāng)滿足系統(tǒng)對(duì)選擇性和可靠性的要求,達(dá)到發(fā)生故障時(shí)能切斷電源,非故障情況能保障系統(tǒng)正常供用電的目的。2．1．3經(jīng)常檢查用電裝置的絕緣狀況,做好運(yùn)行維護(hù)工作。水利工地用電裝置用電量較小,接地故障電流容易滿足保護(hù)電器的動(dòng)作要求。工地往往在江湖河海地區(qū),地壤電阻率較低,降低接地電阻也容易實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出,如果建設(shè)工地用100kVA及以下變壓器供電,或用發(fā)電機(jī)發(fā)電,電網(wǎng)容量較小,分布電容也小,這時(shí)采用IT系統(tǒng)保護(hù)接地,能有效的防止間接觸電。2．2保護(hù)接零TN系統(tǒng)中的接零方式稱為保護(hù)接零。當(dāng)設(shè)備外殼漏電時(shí),因?yàn)榻饘偻鈿づcPEN線連結(jié),形成了相零通路,短路電流足夠大,設(shè)備的保護(hù)電器能迅速切斷故障設(shè)備的電源,防止觸電事故。保護(hù)接地和保護(hù)接零都是依靠足夠大的故障短路電流來(lái)切斷電源的,保護(hù)接地受到接地電阻的制約,往往不能產(chǎn)生足夠大的故障電流,保護(hù)電器不能及時(shí)動(dòng)作,甚至故障會(huì)長(zhǎng)期存在,保護(hù)接零則沒(méi)有這種缺陷。TN-C系統(tǒng)保護(hù)接零對(duì)直接觸電沒(méi)有防護(hù)作用,該系統(tǒng)M外殼電位等于工作零線電位,故障電流小,保護(hù)裝置不能動(dòng)作。當(dāng)工作零線斷開(kāi)后,三相負(fù)載不平衡,PEN線中等序電流較大而呈現(xiàn)較高電壓,可能燒毀單相設(shè)備,且接零的設(shè)備外殼帶電,嚴(yán)重危及人身安全。TN-C系統(tǒng)發(fā)生斷零故障時(shí),漏電保護(hù)器也不起作用,所以在水利建設(shè)工地,不應(yīng)采用TN-C保護(hù)接零系統(tǒng)。在TN-S系統(tǒng)中,由于保護(hù)導(dǎo)體和中性導(dǎo)體是分開(kāi)的,在正常情況下,保護(hù)零線上無(wú)零序電流,與三相負(fù)載是否平衡無(wú)關(guān)。零線斷線也不影響PE保護(hù)線路功能,同時(shí)不限制漏電保護(hù)器的使用,因此TN-S系統(tǒng)對(duì)預(yù)防觸電事故和保障系統(tǒng)正常運(yùn)行更為安全可靠。但TN-S系統(tǒng)比其它系統(tǒng)多敷設(shè)和管理工作量,成本較高,全面采用TN-S系統(tǒng)有一個(gè)過(guò)程。在安全功效方面,TN-S系統(tǒng)對(duì)直接觸電不具備防范作用,當(dāng)故障電流較小,不能滿足保護(hù)器的動(dòng)作要求時(shí),仍有可能存在觸電隱患,因此采用TN-S保護(hù)接零時(shí),需注意使保護(hù)零線電阻足夠小并確保不斷線。

TN-C-S系統(tǒng)中,部分保護(hù)線與中性線是合一的,并按TN-C的方式保護(hù)接零；部分保護(hù)線與中性線是分設(shè)的,并按TN-S的方式保護(hù)接零。TN-C-S保護(hù)接零兼有TN-S和TN-C的特征,實(shí)際上不能完全消除TN-C系統(tǒng)的缺陷,漏電保護(hù)器的使用仍受到限制,但少敷設(shè)一根專用保護(hù)線,比TN-S系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)?？傊?保護(hù)接地和保護(hù)接零是防止觸電危險(xiǎn)的技術(shù)措施,保護(hù)接地保護(hù)線中通過(guò)的是漏電電流,保護(hù)接零的保護(hù)線中通過(guò)的是短路零序電流。TN-S系統(tǒng)保護(hù)接零技術(shù)較為安全可靠,但系統(tǒng)較復(fù)雜,投入較多。3漏電保護(hù)技術(shù)漏電保護(hù)器是檢測(cè)線路中泄漏電流,判斷是否存在故障的裝置,當(dāng)泄漏電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí),其執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)切斷電源,防止發(fā)生電氣事故。漏電保護(hù)器具有防止直接觸電和間接觸電的功能,彌補(bǔ)了接地保護(hù)措施的不足,漏電保護(hù)器可以應(yīng)用在IT、TT、TN-S系統(tǒng)中,以及TN-C-S系統(tǒng)的TN-S部分。盡管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)〔GB50195-93沒(méi)有提及漏電保護(hù)技術(shù),但該技術(shù)發(fā)展已趨于成熟,水利建設(shè)工地應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這一技術(shù),提高電氣安全水平。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)供用電系統(tǒng)的具體情況確定漏電保護(hù)級(jí)別和保護(hù)范圍,選用不同規(guī)格的漏電保護(hù)器。如果只在末級(jí)用電設(shè)備安裝漏電保護(hù)器,保護(hù)器因漏電故障斷開(kāi)線路后,停電范圍小,但保護(hù)面也小,且此級(jí)保護(hù)器失效后缺乏后備保護(hù)。如果在前級(jí)干線上安裝漏電保護(hù)器,保護(hù)器因漏電故障斷開(kāi)線路后,會(huì)造成大面積停電,影響正常供用電,且不容易查找故障。因此,應(yīng)當(dāng)按線路和負(fù)載的重要程度及負(fù)載的容量,在電網(wǎng)干線、支線和用電設(shè)備處分別安裝不同規(guī)格的漏電保護(hù)器,形成分級(jí)漏電保護(hù)網(wǎng)。分級(jí)保護(hù)一般分為二級(jí)保護(hù)和三級(jí)保護(hù)方式,水利工地適宜采用二級(jí)保護(hù)方式。二級(jí)漏電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中,電網(wǎng)的干線和分支線路交界處作為第一級(jí),線路末端作為第二級(jí)。第一級(jí)設(shè)在支線配電箱處,第二級(jí)設(shè)在末級(jí)配電箱的負(fù)載電源進(jìn)線端。按照保護(hù)性能的不同,第一級(jí)漏電動(dòng)作電流和時(shí)間應(yīng)當(dāng)大于第二級(jí),選用中靈敏度延時(shí)性漏電保護(hù)器,動(dòng)作電流為100~300mA,延時(shí)動(dòng)作進(jìn)是0.2~2s。第二級(jí)應(yīng)選用高靈敏度快速型漏電保護(hù)器,動(dòng)作電流為30mA,延時(shí)動(dòng)作時(shí)間為0.1s。4應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題4．1凡因絕緣損壞可能造成觸電危險(xiǎn)的設(shè)備和裝置的金屬外殼應(yīng)可靠接地或接零。4．2下列情形無(wú)需做接地、接零保護(hù)或漏電保護(hù)；4．2．1設(shè)備安裝在已接地、接零的金屬框架上,且設(shè)備外殼與金屬框架的電氣連接可靠。4．2．2設(shè)備安裝在高度超過(guò)2.2m的不導(dǎo)電的建筑材料機(jī)座上。4．2．3只有電氣人員檢查維護(hù)時(shí)才可能接觸到的電氣設(shè)備。4．2．4具有雙重絕緣的電氣設(shè)備不必進(jìn)行接地、接零保護(hù),但可以考慮采用漏電保護(hù)。4．2．5由安全電壓供電的設(shè)備。4．3對(duì)于大容量的設(shè)備和特殊條件下運(yùn)行的設(shè)備以致無(wú)法采用保護(hù)接地和接零時(shí),可以在施工場(chǎng)地采取隔離圍護(hù)及電氣絕緣的措施。4．4應(yīng)當(dāng)合理選擇保護(hù)電器,了解系統(tǒng)正常泄漏電流和故障短路電流,運(yùn)用保護(hù)電器的安秒特性,保證系統(tǒng)故障時(shí)能切斷電源,無(wú)故障時(shí)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。4．5在選擇接地或接零保護(hù)方式時(shí)要了解施工地區(qū)有關(guān)部門的規(guī)定。5小結(jié)水利建設(shè)工地的電氣安全取決于技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)三方面的因素,安全用電工作應(yīng)運(yùn)用合理的技術(shù)措施,以較少的經(jīng)濟(jì)投入,適當(dāng)?shù)墓芾硎侄?以取得滿意的效果。表1為低壓系統(tǒng)安全