接地保护在电气设备中的应用

[摘要]我国现行有关规定:在中性点直接接地的低压配电系统中,为了保证人身和设备的安全,广泛采用将电气设备金属外壳与系统零线直接相连的方式,即电气设备的外壳采用接零保护在中性点不接地的低压系统中,电气装置采用接地保护。本文主要讨论电气安全保护接地、接零技术、重复接地和共同接地的优缺点和应用选择,设计施工注意事项。

[关键词]系统 接地保护 安全

一、引言

一般电气接地按作用分类有两大类,即保护性接地和功能性接地。电气设备接地的目的主要是保护人身和设备的安全,所有电气设备应按规定进行可靠接地。

二、接地、共同接地和重复接地

一般在1kv以下的电力输配线路及设备的接地制式主要有五种类:“IT”、“TT”、“TN-C”、“TN-S”、“TN-C-S”接地方式。

1.IT系统

所谓“IT”接地制式,就是变压器(或电源)低压侧中性点(N)不直接接地或通过阻抗来接地保护,而设备的外壳导体部分与接地连接,但设备的外壳接地与电源中性点接地是不连接的。

2.TT系统

所谓“TT”接地制式,就是电源中性点(N)直接接地(即工作接零),但其设备外壳导体部分的接地保护(PE)线与电源中性点(N)线是不连接的。

3.TN系统

是指中性点直接接地系统中电气设备在正常情况下不带电的金属部分用保护线或中性线与系统中性点相连。按照中性线N与保护线PE的组合情况,TN分为以下三种形式:

(1)TN-C系统

所谓“TN-C”是三相四线接零制式,就是电源中性点(N)与保护中性线(PEN)直接接地(即工作接零),其设备外壳导体部分的接地保护(PE)线与电源中性点(N)线是连接的。

(2)TN-S系统

所谓“TN-S”是三相五线接零制式,就是电源中性点(N)与保护中性线(PEN )直接接地(即工作接零),但其设备外壳导体部分的接地保护(PE)线与电源中性点(N)线不连接的。 应特别注意:在电源端应是三相四线接零制,在电源负载端即为三相五线接零制时,只允许第一只低压柜内的电源中性点(N)线与地保护(PE)线连接,其它禁连接。

(3)TN-C-S系统

所谓“TN-C-S”是三相四线接零制和三相五线接零制结合的接地制式,即在变压器(电源端)中性点与保护中性线(PEN)直接接地(即工作接零)。

应特别注意:在其电源端为三相四线接零制“TN-C”系统时,其设备外壳导体部分的接地保护(PE)线与电源中性点(N)线是连接的。“而电源负载端为三相五线接零制“TN-S”系统,其设备外壳导体部分只允许第一只低压柜内的电源中性点(N)线与接地保护(PE)线连接,其它禁止连接。由于“TN” 接地制式,保护接零技术要求高可能由于保护接零系统的差错,而造成危及人身安全。

4.共同接地

要想用简单可靠的方法保证安全,就应当采取共同接地的方式。共同接地由于必须同时满足电气安全、 防雷、防静电等多个不同系统对接地的要求,因此它的接地电阻应≤1Ω。 设计中应尽可能的利用建筑物或构筑物地表以下的金属结构作为接地体,地表以下的金属结构连接越多,接地电阻就越小,金属结构件的分布面积越大、埋设深度越深,雷击时产生的跨步电压越小,对人体就越安全。

5.重复接地

在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时,将零线上的一点或多点再次与大地作金属性连接,称为重复接地。

重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压,减轻触电的危险。当采用保护接零而零线断裂时,如果在断线后的电力设备有一相碰壳,则后面的零线会带上相电压,造成危险。采用了重复接地后,接在断裂处后面的所有电气设备外壳上的对地电压UE

重复接地

三、接地保护的设计

1.接地电阻

接地保护系统的接地电阻大小的选择是由保护系统的保护功能和系统所通过的电流以及电流的性质决定的。一般情况下用于小接地电流的电气系统的接地其接地电阻只要≤4Ω就可以了。对于较大接地电流的电气系统其接地电阻通常应≤1Ω。对于电气系统并不大,用电设备并不多,可采用直接接地保护作为用电设备的防漏电安全保护。在可能的条件下应尽量采用重复接地作为防漏电安全保护。对于单纯用于防静电、防雷电的接地其接地电阻一般≤30Ω就可以了。

2.装设接地装置的要求

(1)接地线一般用40mm×40mm的镀锌扁钢;

(2)接地体用镀锌钢管或角钢。钢管直径为50mm,管壁厚不小于3.5mm,长度2-3m,角钢以50mm×50mm×5mm为宜;

(3)接地体顶端距地面0.5-0.8m,以避开冻土层,钢管或角钢的根数视接地体周围的土壤电阻率而定, 一般不少两根,每根的间距为3-5m;

(4)接地体距建筑物的跟离在1.5m以上,与独立的避雷针接地体的距离大于3m;

(5)接地线与接地体的联接应使用搭接焊。

3.土壤电阻的判断和降低土壤电阻率的方法

接地系统的好坏不仅和接地体的大小形状有关,接地体埋设地带的土壤电阻的大小更直接影响到接地系统接地电阻的大小。具体措施如下:

(1)改变接地体周围的土壤结构在接地体周围的土壤2-3m范围内,掺入不容于水的、有良好吸水性的物质,如木炭、焦碳煤渣或矿液等;

(2)用食盐、木炭降低土壤电阻率用食盐、

木炭分层夯实。木炭和细掺匀为一层,约10-15cm厚,再铺2-3cm的食盐,共5-8层。铺好后打入接地体。但食盐日久会随流水流失,一般超过两年就要补充一次。

(3)用长效化学降阻剂。

四 、结论

通过对接地、接零、重复接地及共同接地的讨论,目的是探讨在实际工作中应采取何种保护方式,从而最大限度地保证人员的安全。目前,在接地和接零技术的应用中普遍存在着一些误区,特别在工程应用中普遍采用不分接地目的,不根据接地体的尺寸, 不考虑接地点的土壤情况,随便打一根角钢,就叫做完成了电气系统的接地保护。这种根本不合格的做法,其危害性是极其巨大的,它容易使人误以为系统已有可靠的接地保护,从而放松了对电器安全的警惕性,当电气设备的绝缘被破坏后,它极有可能给操作者带来触电伤害,严重时会造成电气火灾、甚至造成人身伤亡等重大事故。因此有必要再三强调接地保护的重要性及其正确设置。

参考文献:

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