低壓系統(tǒng)接地保護

1、單元三單元三 課題三課題三低壓系統(tǒng)的接地保護低壓系統(tǒng)的接地保護 一、接地型式代號一、接地型式代號（GB140502008）和術語和術語n1 1、接地型式代號、接地型式代號n（1 1）第一個字母表示電源端與地的關系：）第一個字母表示電源端與地的關系：T T一電源端有一點直接接地；一電源端有一點直接接地；II電源端所有帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地。電源端所有帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地。（2 2）第二個字母表示電氣裝置的外露可導電部分與地的）第二個字母表示電氣裝置的外露可導電部分與地的關系：關系：TT電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點

2、在電氣上獨立于電源端的接地點；電氣上獨立于電源端的接地點；NN電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接。電氣連接。（3 3）（）后的字母用來表示中性導體與保護導體的）（）后的字母用來表示中性導體與保護導體的組合情況：組合情況：SS中性導體和保護導體是分開的；中性導體和保護導體是分開的；CC中性導體和保護導體是合一的。中性導體和保護導體是合一的。2、三相交流電導體的術語、三相交流電導體的術語nN中性導體中性導體，連接到系統(tǒng)中性點上并能提供傳輸，連接到系統(tǒng)中性點上并能提供傳輸電能的導體。電能的導體。nPE保護導體保護導體，用于故障情況下防止電

3、擊所采用，用于故障情況下防止電擊所采用保護措施的導體。保護措施的導體。n指與下列任一部分作電氣連接的導體：外露可導電部指與下列任一部分作電氣連接的導體：外露可導電部分；裝置外的可導電部分；接地端子或主接地導體；分；裝置外的可導電部分；接地端子或主接地導體；接地極；電源接地點或人工中性點。接地極；電源接地點或人工中性點。PEN保護接地中性導體：保護接地中性導體：同時具有中性導體和保同時具有中性導體和保護接地導體功能的導體（是由保護導體符號護接地導體功能的導體（是由保護導體符號PE和中和中性導體符號性導體符號N組合而成的）。組合而成的）。二、低壓系統(tǒng)接地型式二、低壓系統(tǒng)接地型式n國際電工委員會（國

4、際電工委員會（IECIEC）統(tǒng)一規(guī)定）統(tǒng)一規(guī)定分為：分為：nTTTT系統(tǒng)、系統(tǒng)、TNTN系統(tǒng)、系統(tǒng)、ITIT系統(tǒng)。系統(tǒng)。n其中其中TNTN系統(tǒng)又分為系統(tǒng)又分為TN-CTN-C、TN-TN-S S、TN-C-STN-C-S系統(tǒng)三種。系統(tǒng)三種。1、 TN系統(tǒng)系統(tǒng)n概念：概念：n電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護中性導體或保護導體可導電部分通過保護中性導體或保護導體連接到此接地點的低壓電力系統(tǒng)。連接到此接地點的低壓電力系統(tǒng)。n類型：類型：n根據(jù)中性導體和保護導體的組合情況，根據(jù)中性導體和保護導體的組合情況，TNTN系統(tǒng)的型式有系統(tǒng)的型式有TN-

5、CTN-C、TN-STN-S、TN-C-STN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng)三種。三種。 （1）TNS系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導體和保系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導體和保護導體是分開的。護導體是分開的。特點特點n這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于PE線在正常情況下不通過負荷線在正常情況下不通過負荷電流，它只在發(fā)生接地故障時才帶電位，安全性高，電流，它只在發(fā)生接地故障時才帶電位，安全性高，而且不會對接地而且不會對接地PE線上其它設備產(chǎn)生電磁干擾。線上其它設備產(chǎn)生電磁干擾。n所以這種系統(tǒng)適用于居民住宅、數(shù)據(jù)處理，精密檢測所以這種系統(tǒng)適用于居民住宅、數(shù)據(jù)處理，精密檢測裝置等使用。在裝置等使用。在N線斷線也并不影響線斷線也并

6、不影響PE線上設備的安線上設備的安全，這種系統(tǒng)多作于環(huán)境條件較差，對安全可靠性要全，這種系統(tǒng)多作于環(huán)境條件較差，對安全可靠性要求較高及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。求較高及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。n但是這種系統(tǒng)不能解決對地故障電壓蔓延和相對地短但是這種系統(tǒng)不能解決對地故障電壓蔓延和相對地短路引起中性點電位升高等問題。路引起中性點電位升高等問題。（2） TN-C系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導體和保護導體是合一的體和保護導體是合一的 n由于投資較少，又節(jié)約導電材料，因此在過去我國應由于投資較少，又節(jié)約導電材料，因此在過去我國應用比較普遍。用比較普遍。n當三相負荷不平衡或只有單相

7、用電設備時，當三相負荷不平衡或只有單相用電設備時，PENPEN線上線上有正常負荷電流流過，有時還要通過三次諧波電流，有正常負荷電流流過，有時還要通過三次諧波電流，其在其在PENPEN線上產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在用電設備外殼上，使線上產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在用電設備外殼上，使其帶電位，對地呈現(xiàn)電壓。其帶電位，對地呈現(xiàn)電壓。正常工作時，這種電壓視正常工作時，這種電壓視情況為幾伏到幾十伏，低于安全電壓情況為幾伏到幾十伏，低于安全電壓50V50V，但，但當發(fā)生當發(fā)生PENPEN線斷或相對地短路故障時，使線斷或相對地短路故障時，使PENPEN線電位升高，其線電位升高，其對地電壓大于安全電壓，使觸電危險加大對地電壓大于安

8、全電壓，使觸電危險加大。n同時，同一系統(tǒng)內(nèi)同時，同一系統(tǒng)內(nèi)PENPEN線是相通的，故障電壓會沿線是相通的，故障電壓會沿PENPEN線傳至其它未發(fā)生故障處，可能會引起新的電氣故障，線傳至其它未發(fā)生故障處，可能會引起新的電氣故障，另外由于該系統(tǒng)全部用另外由于該系統(tǒng)全部用PENPEN線作設備接地，它無法實線作設備接地，它無法實現(xiàn)電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全，在國際上現(xiàn)電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全，在國際上基本不被采用，名存實亡?；静槐徊捎茫鎸嵧?。（3）TNCS系統(tǒng)：系統(tǒng)中一部分線系統(tǒng)：系統(tǒng)中一部分線路的中性導體和保護導體是合一的。路的中性導體和保護導體是合一的。 特點特點n這種系統(tǒng)

9、兼有這種系統(tǒng)兼有TNC系統(tǒng)和系統(tǒng)和TNS系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)的特點，電源線路結構簡單，又保證一定安全水平，常電源線路結構簡單，又保證一定安全水平，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設備的場所。等設備的場所。n因因PE線帶有前端線帶有前端PEN線上某種程度電壓，這線上某種程度電壓，這樣設備外殼就帶上電壓，人體接觸后有電擊的樣設備外殼就帶上電壓，人體接觸后有電擊的可能?？赡?。應用應用nTN-C-S供電系統(tǒng)是在供電系統(tǒng)是在TN-C系統(tǒng)上臨時變通系統(tǒng)上臨時變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平

10、衡時，三相負載比較平衡時，TN-C-S系統(tǒng)在施工用系統(tǒng)在施工用電實踐中效果還是可行的。電實踐中效果還是可行的。n但是，在三相負載不平衡、有專用的電力變壓但是，在三相負載不平衡、有專用的電力變壓器時，必須采用器時，必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。方式供電系統(tǒng)。2、TT系統(tǒng)系統(tǒng)n電源端有一點直電源端有一點直接接地，電氣裝接接地，電氣裝置的外露可導電置的外露可導電部分直接接地，部分直接接地，此接地點在電氣此接地點在電氣上獨立于電源端上獨立于電源端的接地點。的接地點。3、IT系統(tǒng)系統(tǒng)n電源端的帶電電源端的帶電部分不接地或部分不接地或有一點通過阻有一點通過阻抗接地，電氣抗接地，電氣裝置的外露可裝置的外露可

11、導電部分直接導電部分直接接地。接地。二、低壓系統(tǒng)的接地保護二、低壓系統(tǒng)的接地保護n1、接地保護的概念：、接地保護的概念：n將電氣裝置（設備）外露可導電部分將電氣裝置（設備）外露可導電部分（正常情況下不帶電正常情況下不帶電）依規(guī)定的方式接地，）依規(guī)定的方式接地，以防止當某一相絕緣損壞使其帶電、人以防止當某一相絕緣損壞使其帶電、人體觸及時發(fā)生觸電事故的技術措施。體觸及時發(fā)生觸電事故的技術措施。n實踐證明，采用保護接地是當前我國低壓電力實踐證明，采用保護接地是當前我國低壓電力網(wǎng)中的一種行之有效的安全保護措施。網(wǎng)中的一種行之有效的安全保護措施。由于絕緣破壞或其它原因而可由于絕緣破壞或其它原因而可能呈現(xiàn)

12、危險電壓的金屬部分，都應能呈現(xiàn)危險電壓的金屬部分，都應采取接地保護措施。采取接地保護措施。如電機、變壓器、開關設備、如電機、變壓器、開關設備、照明器具及其它電氣設備的金屬外照明器具及其它電氣設備的金屬外殼都應予以接地。殼都應予以接地。2、應用：、應用：3、電氣裝置（設備）外露可導電部分的、電氣裝置（設備）外露可導電部分的保護接地方式保護接地方式nGB14050-2008GB14050-2008規(guī)定，低壓系統(tǒng)電氣裝置（設備）規(guī)定，低壓系統(tǒng)電氣裝置（設備）外露可導電部分的接地方式有兩種。外露可導電部分的接地方式有兩種。n第一種是電氣裝置（設備）外露可導電部分直接第一種是電氣裝置（設備）外露可導電部

13、分直接接地，并強調(diào)接地，并強調(diào)“此接地點在電氣上獨立于電源端此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點的接地點”，簡稱簡稱“直接接地直接接地”或或“獨立接地獨立接地”；n第二種是電氣裝置（設備）外露可導電部分與電第二種是電氣裝置（設備）外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接，源端接地點有直接電氣連接，簡稱簡稱“與電源端接與電源端接地點連接的接地地點連接的接地”。 4 4、ITIT（中性點不接地）系統(tǒng)采用直接接地（中性點不接地）系統(tǒng)采用直接接地n（1 1）電氣設備的外殼）電氣設備的外殼無保護接地時，例如電無保護接地時，例如電動機因某種原因，其金動機因某種原因，其金屬外殼帶電并長期存在屬外殼帶電并長

14、期存在著電壓，該電壓數(shù)值接著電壓，該電壓數(shù)值接近于相電壓，當人體觸近于相電壓，當人體觸及電動機的外殼時，電及電動機的外殼時，電流全部通過人體，流全部通過人體，就要就要發(fā)生單相觸電事故，發(fā)生單相觸電事故，如如圖所示。圖所示。中性點不接地系統(tǒng)的保護接地原理中性點不接地系統(tǒng)的保護接地原理（a）無保護接地時；）無保護接地時； （b）有保護接地時）有保護接地時（2）保護接地的作用）保護接地的作用n當電動機裝設了接地保護時，如圖所示，如果電動機外殼帶電，當電動機裝設了接地保護時，如圖所示，如果電動機外殼帶電，則接地短路電流將同時沿著接地體和人體與電網(wǎng)對地絕緣阻抗則接地短路電流將同時沿著接地體和人體與電網(wǎng)對

15、地絕緣阻抗Z Z形形成兩條通路，流過每一條通路的電流值將與其電阻大小成反比，成兩條通路，流過每一條通路的電流值將與其電阻大小成反比，即即n式中式中 I Ir r流過人體的電流；流過人體的電流；n I Id d流過接地體的電流；流過接地體的電流； n R Rd d接地體的接地電阻；接地體的接地電阻；n R Rr r一人體的電阻。一人體的電阻。)(rdrddrRRRRII中性點不接地的等效電路中性點不接地的等效電路ZRdRr220Vn由上式可以看出，接地體的接地電阻由上式可以看出，接地體的接地電阻Rd越小，越小，流經(jīng)人體的電流也就越小，只要控制接地電阻流經(jīng)人體的電流也就越小，只要控制接地電阻的阻值

16、，就能使流過人體的電流小于安全電流，的阻值，就能使流過人體的電流小于安全電流，把人體的接觸電壓降低到安全值以下，從而保把人體的接觸電壓降低到安全值以下，從而保證人身安全。證人身安全。n一般低壓系統(tǒng)中，一般低壓系統(tǒng)中，保護接地電阻值小于保護接地電阻值小于4歐姆，歐姆，而人體電阻一般為幾千歐，大部分電流通過接而人體電阻一般為幾千歐，大部分電流通過接地電阻入地，通過人體的電流很小，就能很好地電阻入地，通過人體的電流很小，就能很好的保護人體的保護人體。IT系統(tǒng)特點（不引出中性線）系統(tǒng)特點（不引出中性線）n（1）發(fā)生第一次接地故障時，接地故障電流僅為非）發(fā)生第一次接地故障時，接地故障電流僅為非故障相對地

17、的電容電流，其值很小，外露導電部分對故障相對地的電容電流，其值很小，外露導電部分對地電壓不超過地電壓不超過50V，不需要立即切斷故障回路，保證，不需要立即切斷故障回路，保證供電的連續(xù)性；供電的連續(xù)性；n（2）發(fā)生接地故障時，對地電壓升高）發(fā)生接地故障時，對地電壓升高1.73倍；倍；n（3）220V負載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源專負載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源專供；供；n（4）安裝絕緣監(jiān)察器。）安裝絕緣監(jiān)察器。使用場所：供電連續(xù)性要求較高，如應急電源、醫(yī)院使用場所：供電連續(xù)性要求較高，如應急電源、醫(yī)院手術室等。手術室等。應用應用nTT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的方式供電系統(tǒng)在

18、供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好?？煽啃愿?、安全性好。n一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術室、地下礦井（地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電室、地下礦井（地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮）等處。纜易受潮）等處。n運用運用IT方式供電系統(tǒng)，使電源中性點不接地，一方式供電系統(tǒng)，使電源中性點不接地，一旦設備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電旦設備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的

19、系統(tǒng)還安全。安全。n但是，如果用在供電距離很長時，供電線路對但是，如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。大地的分布電容就不能忽視了。n在負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，在負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護設備不一定動漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護設備不一定動作，這是危險的。作，這是危險的。n只有在供電距離不太長時才比較安全。只有在供電距離不太長時才比較安全。n這種供電方式在施工工地上很少見。這種供電方式在施工工地上很少見。5 TT系統(tǒng)的保護接地系統(tǒng)的保護接地n在中性點直接接地的在中性點直接接地的電網(wǎng)（電網(wǎng)（TT系統(tǒng)）中情系統(tǒng)）中情

20、況則有所不同。況則有所不同。中性點接地的等效電路中性點接地的等效電路RdRrRg220Vn如果電動機外殼帶電，則接地短路電流將同時沿著接如果電動機外殼帶電，則接地短路電流將同時沿著接地體和人體與電網(wǎng)中性線電阻地體和人體與電網(wǎng)中性線電阻R Rg g形成兩條通路，而一形成兩條通路，而一般中性線的電阻要求要很小般中性線的電阻要求要很小( (小于小于4)4)，即，即rdrdgRRRRRR)( 5 .2717004170044220ARRRRRgURUIrdrd)(11045 .27220VRIUUgxr)(651700110mARrUIrrn此時，通過人體的電流此時，通過人體的電流65mA和加在人體上

21、的和加在人體上的電壓電壓110V對人均是很危險的，且故障電流對人均是很危險的，且故障電流I=275A，在多數(shù)情況下，是不足以使電路，在多數(shù)情況下，是不足以使電路中的過流保護裝置動作的。中的過流保護裝置動作的。n因此在中性點直接接地的低壓電網(wǎng)中，電氣設因此在中性點直接接地的低壓電網(wǎng)中，電氣設備不采用保護接地是危險的，但采用了保護接備不采用保護接地是危險的，但采用了保護接地，僅能減輕觸電的危險程度，不能完全保證地，僅能減輕觸電的危險程度，不能完全保證人身安全。人身安全。n必須配合使用剩余電流動作保護裝置！必須配合使用剩余電流動作保護裝置！應用應用n正因為如此，一般情況下不能采用正因為如此，一般情況

22、下不能采用TTTT系統(tǒng)。如系統(tǒng)。如確有困難，不得不采用確有困難，不得不采用TTTT系統(tǒng)，則必須采取措系統(tǒng)，則必須采取措施防止施防止N N線帶電的危險，并裝設能自動切斷電線帶電的危險，并裝設能自動切斷電源的保護裝置，將故障持續(xù)時間限制在允許范源的保護裝置，將故障持續(xù)時間限制在允許范圍內(nèi)。圍內(nèi)。nTTTT系統(tǒng)中可裝設剩余電流保護裝置或過電流保系統(tǒng)中可裝設剩余電流保護裝置或過電流保護裝置，并優(yōu)先采用前者。護裝置，并優(yōu)先采用前者。nTTTT系統(tǒng)主要用于未裝備配電變壓器，直接從外系統(tǒng)主要用于未裝備配電變壓器，直接從外面引進低壓電源的低壓用戶。面引進低壓電源的低壓用戶。6、TN系統(tǒng)的保護接地系統(tǒng)的保護接地

23、n（1）外露可導電部分不）外露可導電部分不接地接地n在電源中性點直接接地在電源中性點直接接地的系統(tǒng)中，若電氣設備的系統(tǒng)中，若電氣設備或裝置的外殼未采取接或裝置的外殼未采取接地措施，則設備發(fā)生絕地措施，則設備發(fā)生絕緣擊穿，外殼帶電時，緣擊穿，外殼帶電時，如圖如圖3-143-14所示，當人體所示，當人體觸及設備外殼時，發(fā)生觸及設備外殼時，發(fā)生單相觸電，流過人體的單相觸電，流過人體的電流為：電流為：)(rRrXrgXrRRRURRUI式中式中 UX相電壓，相電壓， Rg電網(wǎng)中性點接地電阻，電網(wǎng)中性點接地電阻， Rr-人體電阻。人體電阻。若人體電阻以若人體電阻以1000計，計，Rg 甚小略去不計，則當

24、甚小略去不計，則當UX為為220V時，流過人體電流為時，流過人體電流為 這個數(shù)值顯然已大大超過人體所能承受的最大電流值。這個數(shù)值顯然已大大超過人體所能承受的最大電流值。AIr22. 01000220(2) 外露可導電部分與電源端接地點連接的接地外露可導電部分與電源端接地點連接的接地 保護原理保護原理n如圖所示，如果某相絕緣損壞，導致相線碰到如圖所示，如果某相絕緣損壞，導致相線碰到外殼，接地短路電流外殼，接地短路電流I Id d將通過該相和將通過該相和PEPE（PENPEN）線構成回路。線構成回路。由于由于PEPE（PENPEN）線阻抗很小，所）線阻抗很小，所以單相短路電流很大，可大大超過低壓斷

25、路器以單相短路電流很大，可大大超過低壓斷路器或繼電保護裝置的整定值，或超過熔斷器額定或繼電保護裝置的整定值，或超過熔斷器額定電流的幾至幾十倍，從而使線路上的保護裝置電流的幾至幾十倍，從而使線路上的保護裝置迅速動作，切斷電源，使設備外殼不再帶電，迅速動作，切斷電源，使設備外殼不再帶電，消除了人體觸電的危險，起到保護作用。消除了人體觸電的危險，起到保護作用。（3）保護接地電阻）保護接地電阻n在電源中性點不接地或經(jīng)阻抗接地的低壓系統(tǒng)在電源中性點不接地或經(jīng)阻抗接地的低壓系統(tǒng)中，保護接地電阻不宜超過中，保護接地電阻不宜超過4。n當配電變壓器的容量不超過當配電變壓器的容量不超過100kVA時，由于時，由于

26、系統(tǒng)布線較短，保護接地電阻可放寬到系統(tǒng)布線較短，保護接地電阻可放寬到10。土壤電阻率高的地區(qū)土壤電阻率高的地區(qū)(沙土、多石土壤沙土、多石土壤)，保，保護接地電阻可允許不大于護接地電阻可允許不大于30。三、關于PE（PEN）線注意事項）線注意事項 n(1)對三相用電設備：對三相用電設備：n在保護接PE（PEN）線）線系統(tǒng)中，PE（PEN）線）線線起著十分重要的作用。一旦出現(xiàn)PE（PEN）線線斷線，接在斷線處后面一段線路上的電氣設備，相當于沒接地地保護保護。如果在斷線處后面有的電氣設備外殼漏電，則不能構成短路回路，使熔斷器熔斷，不但這臺設備外殼長期帶電，而且使接在斷線處后面的所有作保護接PE（PE

27、N）線）線設備的外殼都存在接近于電源相電壓的對地電壓，觸電的危險性將被擴大，如圖 (a)所示。、PE（PEN）線不許斷開）線不許斷開。n(2)對于單相用電設備：對于單相用電設備：n在在TN-C系統(tǒng)中采用接系統(tǒng)中采用接PEN線的保護措施，線的保護措施，即使外殼沒漏電，在即使外殼沒漏電，在PEN線斷開的情況下，線斷開的情況下，相電壓也會通過負載相電壓也會通過負載和斷線處后面的一段和斷線處后面的一段N線，出現(xiàn)在用電設備線，出現(xiàn)在用電設備的外殼上，如圖（）的外殼上，如圖（）所示。所示。2、PE（PEN）線要有重復接地）線要有重復接地n在采用保護接PE（PEN）線線的系統(tǒng)中，還要在電源中性點進行工作接地和在PE（PEN）線）線的一定間隔距離及終端進行重復接地。n是當電氣設備外殼漏電時可以降低PE（PEN）線的對地電壓。n可以縮短故障持續(xù)時間，進一步加強了保護作用。n 當PE（PEN）線斷線時，斷線點后面的設備相當于有外殼保護接地，也可減輕觸電的危險。n注意：注意：2005年后，我國家庭住宅配電系年后，我國家庭住宅配電系統(tǒng)已將剩余電流動作保護器作為強制性統(tǒng)已將剩余電流動作保護