電氣安全教材-第三章間接接觸電擊防護

..第三章間接接觸電擊防護前面說過,間接接觸電擊即故障狀態(tài)下的電擊。這種電擊在電擊死亡事故中約占二分之一,而這種電擊尚未導(dǎo)致死亡的傷害在電擊傷害中所占的比例要大得多。保護接地,接零、加強絕緣、電氣隔離、不導(dǎo)電環(huán)境、等電位聯(lián)結(jié)、安全電壓和漏電保護都是防間接接觸電擊的技術(shù)措施。其中,保護接地和保護接零是防止間接接觸電擊的基本技術(shù)。這兩種措施還與低壓系統(tǒng)的防火性能有關(guān)。本章重點介紹保護接地和保護接零的技術(shù)問題。第一節(jié)IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)即保護接地系統(tǒng),保護接地是最古老的安全措施。到目前為止,保護接地是應(yīng)用最廣泛的安全措施之一,不論是交流設(shè)備還是直流設(shè)備,不論是高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備,都采用保護接地作為必須的安全技術(shù)措施。一、接地的基本概念所謂接地,就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來。1.接地分類按照接地性質(zhì),接地可分為正常接地和故障接地。正常接地又有工作接地和安全接地之分。工作接地是指正常情況下有電流流過,利用大地代替導(dǎo)線的接地,以及正常情況下沒有或只有很小不平衡電流流過,用以維持系統(tǒng)安全運行的接地。安全接地是正常情況下沒有電流流過的起防止事故作用的接地,如防止觸電的保護接地、防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間的意外連接,如接地短路等。2.接地電流和接地短路電流凡從接地點流入地下的電流即屬于接地電流。系統(tǒng)一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路,這時的接地電流叫做接地短路電流,如0.4kV系統(tǒng)中的單相接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中,接地短路電流可能很大,接到電流500A及以下的稱小接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流大于500A的稱大接地短系統(tǒng)。3.流散電阻和接地電阻接地電流入地下后自接地體向四周流散這個自接地體向四周流散的電流叫做流散電流。流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫做流散電阻。接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的電阻之和。接地線的電阻一般很小,可忽略不計,因此,在絕大多數(shù)情況下可以認為流散電阻就是接地電阻。4.對地電壓和對地電壓曲線電流通過接地體向大地作半球形流散。因為半球面積與半徑的平方成正比,半球的面積隨著遠離接地體而迅速增大,因此,與半球面積對應(yīng)的土壤電阻隨著遠離接地體而迅速減小,至離接地體20m處,半球面積已達2500㎡,土壤電阻己可小到忽略不計。這就是說,可以認為在離開接地體20m以外,電流不再產(chǎn)生電壓降了?；蛘哒f,至遠離接地體20m處,電壓幾乎降低為零。電氣工程上通常說的"地"就是這里的地,而不是接地體周圍20m以內(nèi)的地。通常所說的對地電壓,即帶電體與大地之間的電位差,也是指離接地體20m以外的大地而言的。簡單地說,對地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差。顯然,對地電壓等于接地電流和接地電阻的乘積。如果接地體由多根鋼管組成,則當(dāng)電流自接地體流散時,至電位為零處的距離可能超過20m。從以上的討論可知,當(dāng)電流通過接地體流入大地時,接地體具有最高的電壓。離開接地體后,電壓逐漸降低,電壓降落的速度也逐漸降低。如果用曲線來表示接地體及其周圍各點的對地電壓,這種曲線就叫做對地電壓曲線。圖3-1所示的是單一接地體的對地電壓曲線,顯然,隨著離開接地體,曲線逐漸變平,即曲線的陡度逐漸減小。5.接觸電動勢和接觸電壓接觸電動勢是指接地電流自接地體流散,在大地表面形成不同電位時,設(shè)備外殼與水平距離0.8m處之間的電位差。接觸電壓是指加于人體某兩點之間的電壓,如圖3-1所示。當(dāng)設(shè)備漏電,電流IE自接地體流入地下時,漏電設(shè)備對地電壓為UE,對地電壓曲線呈雙曲線形狀。a觸及漏電設(shè)備外殼,其接觸電壓即其手與腳之間的電位差。如果忽略人的雙腳下面土壤的流散電阻,接觸電壓與接觸電動勢相等。圖3-1中,a的接觸電壓為Uc。如果不忽略腳下土壤的流散電阻,接觸電壓將低于接觸電動勢。6.跨步電動勢和跨步電壓跨步電動勢是指地面上水平距離為0.8m<人的跨距>的兩點之間的電位差。跨步電壓是指人站在流過電流的地面上,加于人的兩腳之間的電壓,圖3-1對地電壓曲線如圖3-1中的Uw1和Uw2.如果忽略腳下土壤的流散電阻,跨步電壓與跨步電動勢相等。人的跨步一般按0.8m考慮；大牲畜的跨步通常按1.0～1.4m考慮。圖3-1中,b緊靠接地體位置,承受的跨步電壓最大；c離開了接地體,承受的跨步電壓要小一些。如果不忽略腳下土壤的流散電阻,跨步電壓也將低于跨步電動勢。二、IT系統(tǒng)的安全原理圖3-2a所示的在不接地配電網(wǎng)中,當(dāng)一相碰殼時,接地電流IE通過人體和配電網(wǎng)對地絕緣阻抗構(gòu)成回路。如各相對地絕緣阻抗對稱,即Z1=Z2=Z3=Z,則運用戴維南定理可以比較簡單地求出人體承受的電壓和流經(jīng)人體的電流。運用戴維南定理可以得出圖3-2b所示的等值電路。等值電路中的電動勢為網(wǎng)絡(luò)二端開路,即沒有人觸電時該相對地電壓。因為對稱,該電壓即相電壓U,該阻抗即Z/3。根據(jù)等值電路,不難求得人體承受的電壓和流過人體的電流分別為Up==〔3.1Ip=〔3.2式中：U—相電壓；Up,Ip—人體電壓和人體電流；Rp—人體電阻；Z—各相對地絕緣阻抗。圖3-2IT系統(tǒng)安全原理<a>示意圖<b>等效電路圖<圖中虛線為有保護接地的情況>絕緣阻抗Z是絕緣電阻R和分布電容C的并聯(lián)阻抗。對于對地絕緣電阻較低,對地分布電容又很小的情況,由于絕緣阻抗中的容抗比電阻大得多,可以不考慮電容。這時,可簡化式<3.1>和式<3.2>,求得人體電壓和人體電流分別為Up=〔3.3Ip=〔3.4對于對地分布電容較大,對地絕緣電阻很高的的情況,由于絕緣阻抗中的電阻比容抗大得多,可以不考慮電阻。這時,也可簡化復(fù)數(shù)運算,求得人體電壓和人體電流分別為Up==〔3.5Ip=〔3.6由以上各式不難知道,在不接地配電網(wǎng)中,單相電擊的危險性決定于配電網(wǎng)電壓、配電網(wǎng)對地絕緣電阻和人體電阻等因素。例如,在前面第一章第四節(jié)的例題中流過人體的電流就是在沒有保護接地情況下得到的,其大小為64.8mA,如有保護接地,且接地電阻RE=4Ω,則人體電流減小為2.3mA。上述做法,即將在故障情況下可能呈現(xiàn)危險對地電壓的金屬部分經(jīng)接地線、接地體同大地緊密地連接起來,把故障電壓限制在安全范圍以內(nèi)的做法就稱為保護接地。在不接地配電網(wǎng)中采用接地保護的系統(tǒng),這種系統(tǒng)即為IT系統(tǒng)。字母I表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地,字母T表示電氣設(shè)備外殼接地。只有在不接地配電網(wǎng)中,由于其對地絕緣阻抗較高,單相接地電流較小,才有可能通過保護接地把漏電設(shè)備故障對地電壓限制在安全范圍之內(nèi)。三、保護接地的應(yīng)用范圍1．各種不接地自己電網(wǎng)保護接地適用于各種不接地配電網(wǎng),包括交流不接地配電網(wǎng)和直流不接地配電網(wǎng),也包括低壓不接地配電網(wǎng)和高壓不接地配電網(wǎng)。在這類配電網(wǎng)中,凡由于絕緣損壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險電壓的金屬部分,除另有規(guī)定外,均應(yīng)接地。它們主要包括：<1>電機、變壓器、電器、攜帶式或移動式用電器具的金屬底座和外殼；<2>電氣設(shè)備的傳動裝置；<3>屋內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架,以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門；<4>配電、控制、保護用的屏<柜、箱>及操作臺等的金屬框架和底座；<5>交、直流電力電纜的金屬接頭盒、終端頭和膨脹器的金屬外殼和電纜的金屬護層,可觸及的金屬保護管和穿線的鋼管；<6>電纜橋架、支架和井架；<7>裝有避雷線的電力線路桿塔；<8>裝在配電線路桿上的電力設(shè)備；<9>在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi),無避雷線的小接地短路電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔；<10>電除塵器的構(gòu)架；<11>封閉母線的外殼及其他裸露的金屬部分；<12>六氟化硫封閉式組合電器和箱式變電站的金屬箱體；<13>電熱設(shè)備的金屬外殼；<14>控制電纜的金屬護層。2.電氣設(shè)備的某些金屬部分電氣設(shè)備下列金屬部分,除另有規(guī)定外,可不接地：<1>在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面,無裸露接地導(dǎo)體的干燥的房間內(nèi),交流額定電壓380V及以下,直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè)備的金屬外殼；但當(dāng)有可能同時觸及上述電氣設(shè)備外殼和已接地的其他物體時,則仍應(yīng)接地；<2>在干燥場所,交流額定電壓127V及其以下,直流額定電壓110V及其以下的電氣設(shè)備的外殼；<3>安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測量儀表、繼電器和其他低壓電器等的外殼,以及當(dāng)發(fā)生絕緣損壞時不會在支持物上引起危險電壓的絕緣子的金屬底座等； <4>安裝在已接地金屬框架上的設(shè)備,如穿墻套管等<但應(yīng)保證設(shè)備底座與金屬框架接觸良好>；<5>額定電壓220V及其以下的蓄電池室內(nèi)的金屬支架；<6>由發(fā)電廠、變電所和工業(yè)企業(yè)區(qū)域內(nèi)引出的鐵路軌道；<7>與已接地的機床、機座之間有可靠電氣接觸的電動機和電器的外殼。此外,木結(jié)構(gòu)或術(shù)桿塔上方的電氣設(shè)備的金屬外殼一般也不必接地。四、接地電阻的確定從保護接地的原理可以知道,保護接地的基本原理是限制漏電設(shè)備外殼對地電壓在安全限值UL以內(nèi),即漏電設(shè)備對地電壓UE=IERE≤UL。各種保護接地的接地電阻就是根據(jù)這個原則來確定的。低壓設(shè)備接地電阻在380V不接地低壓系統(tǒng)中,單相接地電流很小,為限制設(shè)備漏電時外殼對地電壓不超過安全范圍,一般要求保護接地電阻RE≤4Ω。當(dāng)配電變壓器或發(fā)電機的容量不超過100kVA時,由于配電網(wǎng)分布范圍很小,單相故障接地電流更小,可以放寬對接地電阻的要求,取RE≤10Ω。高壓設(shè)備接地電阻<1>小接地短路電流系統(tǒng)。如果高壓設(shè)備與低壓設(shè)備共用接地裝置,要求設(shè)備對地電壓不超過120V,其接地電阻為RE≤<3.7>式中：RE—接地電阻,；IE—接地電流,A。如果高壓設(shè)備單獨裝設(shè)接地裝置,設(shè)備對地電壓可放寬至250V,其接地電阻為RE≤〔3.8小接地短路電流系統(tǒng)高壓設(shè)備的保護接地電阻除應(yīng)滿足式<3.7>和式<3.8>的要求外,還不應(yīng)超過10Ω。以上兩個式子中的IE為配電網(wǎng)的單相接地電流,應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)的特征計算和確定。<2>大接地短路電流系統(tǒng)。在大接地短路電流系統(tǒng)中,由于按地短電流很大,很難限制設(shè)備對地電壓不超過某一范圍,而是靠線路上的速斷保護裝置切除接地故障。要求其接地電阻為RE≤〔3.9但當(dāng)接地短路電流IE>400OA時,可采用RE≤0.5Ω3.架空線路和電纜線路的接地電阻小接地揮路電流系統(tǒng)中,無避雷線的高壓電力線路在居民區(qū)的鋼筋混凝土桿宜接地,金屬桿塔應(yīng)接地,其接地電阻不宜超過30Ω。中性點直接接地的低壓系統(tǒng)的架空線路和高、低壓共桿架設(shè)的架空線路,其鋼筋混凝土桿的鐵橫擔(dān)和金屬桿應(yīng)與零線連接,鋼筋混凝土的鋼筋宜與零線連接。與零線連接的電桿可不另做接地。瀝青路面上的高、低壓線路的鋼筋混凝土和金屬桿塔以及已有運行經(jīng)驗的地區(qū),可不另設(shè)人工接地裝置,鋼筋混凝土的鋼筋、鐵橫擔(dān)和金屬桿塔,也可不與零線連接。三相三芯電力電纜兩端的金屬外皮均應(yīng)接地。變電所電力電纜的金屬外皮可利用主接地網(wǎng)接地。與架空線路連接的單芯電力電纜進線段,首端金屬外皮應(yīng)接地。如果在負荷電流下,末端金屬外皮上的感應(yīng)電壓超過60V,末端宜經(jīng)過接地器或間隙接地。在高土壤電阻率地區(qū)接地電阻難以達到要求數(shù)值時,接地電阻允許值可以適當(dāng)提高。例如,低壓設(shè)備接地電阻允許達到10～30Ω,小接地短路電流系統(tǒng)中高壓設(shè)備接地電阻允許達到30Ω,發(fā)電廠和區(qū)域變電站的接地電阻允許達到15Ω等。五、絕緣監(jiān)視在不接地配電網(wǎng)中,發(fā)生一相故障接地時,其他兩相對地電壓升高,可能接近相電壓,這會增加絕緣的負擔(dān)、增加觸電的危險。這時,如某設(shè)備另一相漏電,即使該設(shè)備上有合格的保護接地,也不可能將其故障電壓限制在安全范圍以內(nèi)。而且,不接地配電網(wǎng)中一相接地的接地電流很小,線路和設(shè)備還能繼續(xù)工作,故障可能長時間存在。這對安全是非常不利的。因此,在不接地配電網(wǎng)中,需要對配電網(wǎng)進行絕緣監(jiān)視<接地故障監(jiān)視>,并設(shè)置聲光雙重報警信號。低壓配電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視,是用三只規(guī)格相同的電壓表來實現(xiàn)的接線如圖3-3所示。配電網(wǎng)對地電壓正常時三相平衡,三只電壓表讀數(shù)均為相電壓,當(dāng)一相接地時,該相電壓表讀數(shù)急劇降低,另兩相則顯著升高。即使系統(tǒng)沒有接地,而是一相或兩相對地絕緣顯著惡化時,三只電壓表也會給出不同的讀數(shù),引起工作人員的注意。為了不影響系統(tǒng)中保護接地的可靠性,應(yīng)當(dāng)采用高內(nèi)阻的電壓表。圖3-4高壓配電網(wǎng)絕緣監(jiān)視圖3-3低壓配電網(wǎng)絕緣監(jiān)視配電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視如圖3-4所示。監(jiān)視儀表<器>通過電壓互感器同配電網(wǎng)連接?；ジ衅饔袃山M低壓線圈：一組接成星形,供絕緣監(jiān)視的電壓表用；另一組接成開口三角形,開口處接信號繼電器。正常時,三相平衡,三只電壓表讀數(shù)相同,三角形開口外電壓為零,信號繼電器KS不動作。當(dāng)一相接地或一、兩相絕緣明顯惡化時,三只電壓出現(xiàn)不同讀數(shù),同時三角形開口處出現(xiàn)電壓,信號繼電器動作,發(fā)出信號。這種絕緣監(jiān)視裝置是以監(jiān)視三相對地平衡為基礎(chǔ)的,對于一相接地故障很敏感,但對三相絕緣同時惡化,即三相絕緣同時降低的故障是沒有反映的。其另一缺點是當(dāng)三相絕緣都在安全范圍以內(nèi),但相互差別較大時,會給出錯誤的指示或信號。由于這兩種情況很少發(fā)生,上述絕緣監(jiān)視裝置還是可用的。在低壓配電網(wǎng)中,為了比較準確地檢測配電網(wǎng)對地絕緣情況,可以借用專用方法測量絕緣阻抗。圖3-5表示一種無源測量裝置的基本線路。按下SB1時,測得該相對地電壓U；按下SB2時,測得該相接地電流I,由此可求得三相配電網(wǎng)對地導(dǎo)納近似為Y==〔3.10如接通SA1,重復(fù)上述測定,通過電壓表讀數(shù)UG和電流表讀數(shù)IG可求得這時三相電網(wǎng)對地導(dǎo)納近似為Y==〔3.11圖3-5配電網(wǎng)絕緣阻抗無源測量如接通SA2,重復(fù)上述測定,可求得Y==〔3.12比較上列各項可求得G=〔3.13B=〔3.14六、過電壓的防護配電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓的原因很多。由于外部原因造成的有雷擊過電壓、電磁感應(yīng)過電壓和靜電感應(yīng)過電壓；由內(nèi)部原因造成的有操作過電壓、諧振過電壓以及來自變壓器高壓側(cè)的過渡電壓或感應(yīng)電壓。對于不接地配電網(wǎng),由于配電網(wǎng)與大地之間沒有直接的電氣連接,在意外情況下可能產(chǎn)生很高的對地電壓。例如,當(dāng)高壓一相與低壓中性點短接時<見圖3-6a>,低壓側(cè)對地電壓將大幅度升高。如該變壓器為10/0.4kV的變壓器,采用Y/Yo-12接法,則低壓中性點對地電壓UNo升高到將近5800V。由電壓相量圖<見圖3-6b>可知,其他各相對地電壓U1E、U2E、U3E也將升高到略低于或略高于5800V。這將給低壓系統(tǒng)的安全運行造成極大的威脅。圖3—6不接地電網(wǎng)高壓竄低壓<a>示意圖<b>相量圖為了減輕過電壓的危險均在不接地低壓配電網(wǎng)中,可把低壓配電網(wǎng)的中性點或者一相經(jīng)擊穿保險器接地。擊穿保險器主要由兩片黃銅電極夾以帶小孔的云母片組成,其擊穿電壓大多不超過額定電壓的2倍。正常情況下,擊穿保險器處在絕緣狀態(tài),配電系統(tǒng)不接地；當(dāng)過電壓產(chǎn)生時,云母片帶孔部分的空氣隙被擊穿,故障電流經(jīng)接地裝置流入大地。這個電流即高壓系統(tǒng)的接地短路電流,它可能引起高壓系統(tǒng)過電流保護裝置動作,切除故障,斷開電源。如果這個電流不大,不足以引起保護裝置動作,則可以通過選定適當(dāng)?shù)慕拥仉娮柚悼刂频蛪合到y(tǒng)電壓升高不超過120V。為此,接地電阻應(yīng)為RE≤〔3.15RE——接地電阻,IHE——高壓系統(tǒng)單項接地短路電流,A。通常情況下,RE≤4Ω是能夠滿足上述要求的。正常情況下,擊穿保險器必須保絕緣良好。否則,不接地配電網(wǎng)變成接地配電網(wǎng),用電設(shè)備上的保護接地將不足以保證安全。因此,對擊穿保險器的狀態(tài)應(yīng)經(jīng)常檢查,或者接入兩只相同的高內(nèi)阻電壓表進行監(jiān)視。正常時,兩只電壓表的讀數(shù)各為相電壓的一半。如果擊穿保險帶內(nèi)部短路,一只電壓表的讀數(shù)降低至零；而另一只電壓表的讀數(shù)上升至相電壓。必要時,防護裝置應(yīng)當(dāng)設(shè)置監(jiān)視擊穿保險器絕緣的聲、光雙重報警信號。為了不降低系統(tǒng)保護接地的可靠性,監(jiān)視裝置應(yīng)具有很高的內(nèi)阻。為了抑制可能的過電壓振蕩,可在不接地配電網(wǎng)的電源中性點或人為中性點與大地之間接一阻抗值為5～6倍相電壓值的阻抗。第二節(jié)TT系統(tǒng)一、TT系統(tǒng)的原理我國絕大部分地面企業(yè)的低壓配電網(wǎng)都采用星形接法的低壓中性點直接接地的三相四線配電網(wǎng),如圖3-7所示。這不僅是因為這種配電網(wǎng)能提供一組線電壓和一組相電壓,便于動力和照明由同一臺變壓器供電,而且還在于這種配電網(wǎng)具有較好的過電壓防護性能,且一相故障接地時單相電擊的危險性較小,故障接地點比較容易檢測等優(yōu)點。低壓中性點的接地常叫做工作接地,中性點引出的導(dǎo)線叫做中性線。由于中性線是通過工作接地與大地連在一起的,因而中性線也叫做零線。這種配電網(wǎng)的額定供電電壓為0.23/0.4kV<相電壓為0.23kV,線電壓為0.4kV>,額定用電電壓為220/380V<相電壓為220V,線電壓為380V>。220V用于照明設(shè)備和單相設(shè)備,380V用于動力設(shè)備。接地的配電網(wǎng)中發(fā)生單相電擊時,人體承受的電壓接近相電壓。也就是說,在接地的配電網(wǎng)中,如果電氣設(shè)備沒有采取任何防止間接接觸電擊的措施,則漏電時觸及該設(shè)備的人所承受的接觸電壓可能接近相電壓,其危險性大于不接地的配電網(wǎng)中單相電擊的危險性。圖3-7TT系統(tǒng)圖3-7所示為設(shè)備外殼采取接地措施的情況。這種做法類似不接地配電網(wǎng)中的保護接地,但由于電源中性點是直接接地的,而與IT系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別。這種配電防護系統(tǒng)稱為TT系統(tǒng)。第一個字母T表示電源是直接接地的。這時,如有一相漏電,則故障電流主要經(jīng)接地電阻RE和工作接地電阻RN構(gòu)成回路。漏電設(shè)備對地電壓和零線對地電壓分別為UE=〔3.16UN=〔3.17<3.28>式中:U——配電網(wǎng)相電壓; Rp——人體電阻。一般情況下,RN《Rp,RE《Rp?？珊喕癁閁E〔3.18UN〔3.19顯然,UE+UN=U,且UE/UN=RE/RN。與沒有接地相比較,漏電設(shè)備上對地電壓有所降低,但零線上卻產(chǎn)生了對地電壓。而且,由于RE和RN同在一個數(shù)量級。二者都可能遠遠超過安全電壓,人觸及漏電設(shè)備或觸及零線都可能受到致命的電擊。另一方面,由于故障電流主要經(jīng)RE和RN構(gòu)成回路,如不計及帶電體與外殼之間的過渡電阻,其大小為IE〔3.20由于RE和RN都是歐姆級的電阻,因此,IE不可能太大。這種情況下,一般的過電流保護裝置不起作用,不能及時切斷電源,使故障長時間延續(xù)下去。例如,當(dāng)RE=RN=4Ω時,故障電流只有27.5A,能與之相適應(yīng)的過電流保護裝置是十分有限的。正因為如此,一般情況下不能采用TT系統(tǒng)。除非采用其他防止間接接觸電擊的措施確有困難,且土壤電阻率較低的情況下,才可考慮采用TT系統(tǒng)。而且在這種情況下,還必須同時采取快速切除接地故障的自動保護裝置或其他防止電擊的措施,并保證零線沒有電擊的危險。二、TT系統(tǒng)的應(yīng)用采用TT系統(tǒng)時,被保護設(shè)備的所有外露導(dǎo)電部分均應(yīng)同接向接地體的保護導(dǎo)體連接起來；采用TT系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保證在允許故障持續(xù)時間內(nèi)漏電設(shè)備的故障對地電壓不超過某一限值,即UE=IERE≤UL〔3.21在第一種狀態(tài)下,即在環(huán)境干燥或略微潮濕、皮膚干燥、地面電阻率高的狀態(tài)下,UL不得超過50V；在第二種狀態(tài)下,即在環(huán)境潮濕、皮膚潮濕、地面電阻率低的狀態(tài)下,UL不得超過25V。故障最大持續(xù)時間原則上不得超過5s。為實現(xiàn)上述要求,可在TT系統(tǒng)中裝設(shè)剩余電流保護裝置<漏電保護裝置>或過電流保護裝置,并優(yōu)先采用前者。 TT系統(tǒng)主要用于低壓共用用戶,即用于未裝備配電變壓器從外面引進低壓電源的小型用戶。第三節(jié)TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)即保護接零系統(tǒng)。由于保護接零和保護接地都是防止間接接觸電擊的安全措施,做法上又存在一些相似之處,因此,有些人沒有嚴格區(qū)分這兩種措施,不能鑒別某些不妥當(dāng)?shù)恼f法和做法。"保護接零"一詞在我國已經(jīng)得到普及。這一名詞有利于明確區(qū)分不接地配電網(wǎng)中的保護接地,還有利于區(qū)分中性線和零線,有利于區(qū)分工作零線和保護零線,有其獨特的科學(xué)性。一、TN系統(tǒng)的安全原理及類別TN系統(tǒng)中的字母N表示電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與配電網(wǎng)中性點之間金屬性的連接,亦即與配電網(wǎng)保護零線<保護導(dǎo)體>的緊密連接。這種做法就是保護接零?；蛘哒fTN系統(tǒng)就是配電網(wǎng)低壓中性點直接接地,電氣設(shè)備接零的保護接零系統(tǒng)。圖3-8保護接零原理〔a原理圖〔b等效電路保護接零的原理如圖3-8所示。當(dāng)某相帶電部分碰連設(shè)備外殼<即外露導(dǎo)電部分>時,通過設(shè)備外殼形成該相對零線的單相短路,短路電流ISS能促使線路上的短路保護元件迅速動作,從而把故障部分設(shè)備斷開電源,消除電擊危險。在三相四線配電網(wǎng)中,應(yīng)當(dāng)區(qū)別工作零線和保護零線。前者即中性線,用N表示；后者即保護導(dǎo)體,用PE表示。如果一根線既是工作零線又是保護零線,則用PEN表示。TN系統(tǒng)分為TN-S,TN-C-S,TN-C三種方式,如圖3-9所示。TN-S系統(tǒng)的保護零線是與工作零線完全分開的；TN-C-S系統(tǒng)干線部分的前一部分保護零線是與工作零線共用的；TN-C系統(tǒng)的干線部分保護零線是與工作零線完全共用的。圖3-9TN系統(tǒng)〔aTN-S系統(tǒng)〔bTN-C-S系統(tǒng)〔cTN-C系統(tǒng)二、TN系統(tǒng)速斷和限壓的要求在接零系統(tǒng)中,單相短電流越大,保護元件動作越快；反之,動作越慢。單相短路電流決定于配電網(wǎng)電壓和相零線回路阻抗。穩(wěn)態(tài)單相短路電流ISS按下式計算:=〔3.22式中:U——配電網(wǎng)相電壓；ZL——相線阻抗；ZPE——保護零線阻抗；ZE——回路中電器元件阻抗；ZT——變壓器計算阻抗；Z——相零線回路阻擾,Z=ZL+ZPE+ZE+ZT。顯然,相零線回路阻抗不能太大,以保證發(fā)生漏電時有足夠的單相短路電流,迫使線路上的保護元件迅速動作。就電流對人體的作用而言,電流通過人體的持續(xù)時間越長,致命的危險性越大,引起心室顫動所需要的電流越小。因此,確定速斷保護的動作時間應(yīng)當(dāng)同時考慮可能的接觸電壓。認為保護接零只起過電流速斷保護作用,而不能降低漏電設(shè)備對地電壓也是不對的。由接零等值電路可以求出保護裝置動作前漏電設(shè)備對地電壓為〔3.23如線路截面較小,保護零線與相線緊鄰敷設(shè)。由于電抗比較小,其范圍也比較容易確定,對地電壓可按下式簡化計算:〔3.24式中：RL——相線電阻；RpE——保護線電阻；Kc——計算系數(shù),0.6～1如令m=,則上式可簡化為：〔3.25如導(dǎo)體材質(zhì)相同,則m即為相線截面與保護線截面之比。對于電纜和絕緣導(dǎo)線,m≈1～3。應(yīng)當(dāng)指出,與不接地配電網(wǎng)不同,在這里欲將漏電設(shè)備對地電壓限制在某一安全范圍內(nèi)是困難的。例如,在相電壓U=220V的條件下,當(dāng)m=1.6667時,UE=110V；當(dāng)m=1.0465時,UE=90V；當(dāng)m=0.7426時,UE=75V等。這些數(shù)值都遠遠超過安全電壓值。但是,如果過電流保護元件能保證上面三種電壓分別不得超過0.2s,0.5S和1s內(nèi)動作,則應(yīng)當(dāng)認為保護是有效的。由于地面對地電壓曲線分布規(guī)律隨接地體特征及其施工方式而異,發(fā)生觸電的位置受工藝過程等因素的影響,最大接觸電壓可能難以確定。為此,國家標準以額定電壓為依據(jù)作了一個比較簡明的規(guī)定:對于相線對地電壓220V的TN系統(tǒng),手持式電氣設(shè)備和移動式電氣設(shè)備末端線路或插座回路的短路保護元件應(yīng)保證相、零線短路持續(xù)時間不超過0.4s；配電線路或固定式電氣設(shè)備的末端線路應(yīng)保證短路持續(xù)時間不超過5s。后者之所以放寬規(guī)定是因為這些線路不常發(fā)生故障,而且接觸的可能性較小,即使觸電也比較容易擺脫的緣故。如配電箱引出的線路中,除固定設(shè)備的線路外,還有手持式、移動式設(shè)備或插座線路,短路持續(xù)時間也不應(yīng)超過0.4S。否則。應(yīng)采取能將故障電壓限制在許可范圍之內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)措施。這里,5s的時限主要是從熱穩(wěn)定的要求考慮的,只是個時間限值,而并非人為延時,這些規(guī)定與國際標準基本符合。為了實現(xiàn)保護接零要求,可以采用一般過電流保護裝置或剩余電流保護裝置。三、保護接零的應(yīng)用范圍保護接零用于中性點直接接地的220/380V三相四線配電網(wǎng)。在這種配電網(wǎng)中,接地保護方式<TT系統(tǒng)>難以保證安全,不能輕易采用。在這種系統(tǒng)中,凡因絕緣損壞而可現(xiàn)危險對地電壓的金屬部分均應(yīng)接零。要求接零和不要求接零的設(shè)備和部位與保護接地的要求大致相同。TN-S系統(tǒng)可用于有爆炸危險、火災(zāi)危險性較大或安全要求較高的場所,宜用于獨立附設(shè)變電站的車間。TN-C-S系統(tǒng)宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站,廠內(nèi)低壓配電的場所及民用樓房。TN-C系統(tǒng)可用于無爆炸危險、火災(zāi)危險性不大、用電設(shè)備較少、用電線路簡單且安全條件較好的場所。在接地的三相四線配電網(wǎng)中,應(yīng)當(dāng)采取接零保護。但在現(xiàn)實中往往會發(fā)現(xiàn)如圖3-10所示的接零系統(tǒng)中個別設(shè)備只接地、不接零的情況,即在TN系統(tǒng)中個別設(shè)備構(gòu)成TT系統(tǒng)的情況。這種情況是不安全的。在這種情況下,當(dāng)接地的設(shè)備漏電時,該設(shè)備和保護零線<包括所有接零設(shè)備>對地電壓分別為圖3-10保護方式選擇UE=U×RE/〔RN＋RE〔3.26UN=U－UE=U×RN/〔RN＋RE〔3.27式中,RE為該設(shè)備的接地電阻；RN為工作接地與零線上所有其他接地電阻的并聯(lián)值。這時的故障電流不太大,不一定能促使短路保護元件動作而切斷電源,危險狀態(tài)將在大范圍內(nèi)持續(xù)存在。因此,除非接地的設(shè)備或區(qū)段裝有快速切斷故障的保護裝置,否則,不得在TN系統(tǒng)中混用TT方式。如果將接地設(shè)備的外露金屬部分再同保護零線連接起來,構(gòu)成TN系統(tǒng),其接面將要介紹的重復(fù)接地,這對安全是有益無害的。在同一建筑物內(nèi),如有中性點接地和中性點不接地的兩種配電方式,則應(yīng)分別接零措施和保護接地措施。在這種情況下,允許二者共用一套接地裝置。四、重復(fù)接地重復(fù)接地指零線上除工作接地以外的其他點的再次接地。按照國際電工委員會的提法,重復(fù)接地是為了保護導(dǎo)體在故障時盡量接近大地電位的在其他附加點的接地。其實質(zhì)與上述的定義基本上是一致的。重復(fù)接地是提高TN系統(tǒng)安全性能的重要措施。1.重復(fù)接地的作用接地總是會限制對地電壓的,但如果僅僅這么說,那就不太具體了。為此,現(xiàn)從以下方面詳細說明重復(fù)接地的作用。圖3-11零線接地與設(shè)備漏電<1>減輕零線斷開或接觸不良時電擊的危險性。在很多情況下,保護零線<PE線、PEN線>斷開或接觸不良的可能性是不能完全排除的。圖3-11a表示沒有重復(fù)接地的接零系；零線斷線。如圖所示,當(dāng)零線斷開,后方又有一相碰殼時,故障電流經(jīng)過觸及設(shè)備的人體；工作接地構(gòu)成回路。因為人體電阻比工作接地電阻RN大得多,所以在斷線處以后,人體幾乎承受全部相電壓。如圖3-11b所示,零線后方有重復(fù)接地Rs,情況就不一樣了。這時,較大的故障電流經(jīng)過Rs和RN構(gòu)成回路。在斷線處以后,設(shè)備對地電壓UNE=IERs；在斷線處以前,設(shè)備對地電壓UNE=IERN。因為USE和UNE都小于相電壓,所以事故嚴重程度一般都減輕一些。圖3-11中的下方是相應(yīng)情況下的電位分布曲線。在保護零線斷線的情況下,即使沒有設(shè)備漏電,而是三相負荷不平衡,也會給人身安全造成很大的威脅。在這方面,重復(fù)接地有減輕危險或消除危險的作用。根據(jù)規(guī)定,在中性點直接接地的配電系統(tǒng)中,單相220V用電設(shè)備應(yīng)均勻地分配在三相線路,由負荷不平衡引起的中性線電流一般不得超過變壓器額定電流的25%。如果零線完好,這25%的不平衡電流只在零線上產(chǎn)生很小的電壓降,對人身沒有傷害。但是,如果零線斷裂,斷線處以后的零線可能會呈現(xiàn)數(shù)十伏乃至接近相電壓的危險電壓。如圖3-12a所示,在兩相停止用電,僅一相保持用電的特殊情況下,如果零線斷線,電流經(jīng)過該相負荷、人體、工作接地構(gòu)成回路。因為人體電阻較大,所以大部分電壓降在人體上,造成觸電危險。如果像圖3-12b那樣,零線或設(shè)備上裝有重復(fù)接地,則設(shè)備對地電壓即為重復(fù)接地上的電壓降。一般情況下,Rs與負載電阻或RN比較不會是太大的數(shù)值,其電壓降只是電源相電壓的一部分,從而減輕或消除了觸電的危險性。例如,假定該相負荷為1kW,則其電阻RL=48.4Ω,再假定RN=4Ω,Rs=10Ω,可求得對地電壓為這個電壓對人來說是沒有太大危險的。在零線斷線情況下,重復(fù)接地一般只能減輕零線斷線時觸電的危險,而不能完全消除觸電的危險。圖3-12零線接地與不平衡負荷<a>無重復(fù)接地<b>有重復(fù)接地〔2降低漏電設(shè)備的對地電壓。同一般接地措施一樣,重復(fù)接地也有降低故障對地電壓<等化對地電位>的作用。圖3–13重復(fù)接地降低設(shè)備漏電對地電壓圖3–13a是沒有裝設(shè)重復(fù)接地的保護接零系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生碰殼短路時,線路保護元件應(yīng)能迅速動作,切斷電源。但是,如因某種原因,保護系統(tǒng)失靈,則危險狀態(tài)將延續(xù)下來。即使保護接零系統(tǒng)沒有失靈,在從發(fā)生碰殼短路起,到保護元件動作完畢止的一段時間內(nèi),設(shè)備外是帶電的。該設(shè)備對地電壓為〔3.28式中：ZPE——中性點至故障點間零線阻抗ZL——中性點至故障點間相線阻抗顯然,零線阻抗越大,設(shè)備對地電壓也越高。這個電壓通常高于安全電壓。應(yīng)當(dāng)指出,企圖用降低零線阻抗的辦法來獲得設(shè)備上的安全電壓是不現(xiàn)實的。例如,如果要求設(shè)備對地電壓UE=50V,則在220/380V系統(tǒng)中,相線電壓降為<220-50>V=170V,零線阻抗與相線阻抗之比為50﹕170≈1﹕3.4,即零線阻抗約為相線的1/3.4,或者說零線導(dǎo)電能力應(yīng)當(dāng)為相線導(dǎo)電能力的3.4倍。這顯然是很不經(jīng)濟,也是不現(xiàn)實的。當(dāng)然,只要條件允許,加大零線總是有利于安全的。正因為如此,通常總是把建筑用金屬結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用金屬裝備同保護零線連接起來,實現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)。在上述情況下,如果像圖3-13b那樣加上重復(fù)接地Rs,則觸電危險可以減輕。這時,短路電流大部分通過零線成回路,導(dǎo)致漏電設(shè)備對地電壓降低,而中性點對地電壓升高,二者分別為〔3.29〔3.30應(yīng)當(dāng)注意,迅速切斷電源是保護接零的基本保護方式。如不能實現(xiàn)這一基本保護方式,即使有重復(fù)接地,往往也只能減輕危險,而難以消除危險,而且危險范圍還有所擴大,見圖3-11和圖3-13中下方的電位分布曲線。<3>縮短漏電故障持續(xù)時間。因為重復(fù)接地和工作接地構(gòu)成零線的并聯(lián)分支,所以當(dāng)發(fā)生短路時能增大單相短路電流,而且線路越長,效果越顯著,這就加速了線路保護裝置的動作,縮短了漏電故障持續(xù)時間。<4>改善架空線路的防雷性能。架空線路零線上的重復(fù)接地對雷電流有分流作用,有利于限制雷電過電壓。2．重復(fù)接地的要求電纜或架空線路引入車間或大型建筑物處、配電線路的最遠端及每1km處、高低壓線路同桿架設(shè)時,共同敷段的兩端應(yīng)做重復(fù)接地。線路上的重復(fù)接地宜采用集中埋設(shè)的接地體,車間內(nèi)宜采用環(huán)形重復(fù)接地或網(wǎng)絡(luò)重復(fù)接地。零線與接地裝置至少有兩點連接,除進線處的一點外,其對角線最遠點也應(yīng)連接,而且車間周圍過長,超過400m者,每200m應(yīng)有一點連接。一個配電系統(tǒng)可敷設(shè)多處重復(fù)接地,并盡量均勻分布,以等化各點電位。每一重復(fù)接地的接地電阻不得超過10Ω；在變壓器低壓工作接地的接地電阻允許不超過10Ω的場合,每一重復(fù)接地的接地電阻允許不超過30Ω,但不得少于三處。五．速斷保護元件具體地說,接零系統(tǒng)中的速斷保護元件是短路保護元件或剩余電流保護<漏電保護>元件。常見短路保護元件是熔斷器和低壓斷路器的電磁式過電流脫扣器。剩余電流保護將在第四章介紹。必須明確,接零系統(tǒng)中的短路保護元件不僅僅是保護設(shè)備和線路,而且是防止間接接觸電擊的主要單元,其動作時間必須滿足本章第二節(jié)的要求。應(yīng)當(dāng)指出,由于相—零線回路阻抗的計算和測量都不是很方便的,取得單相短路電流的準確數(shù)值往往會遇到困難,而接零線路中的保護元件又起著保障人身安全的重要作用,因此,應(yīng)嚴格控制保護元件的動作電流。在不致錯誤切斷線路、不影響正常工作的前提下,保護元件的動作電流越小越好。為了不影響線路正常工作,保護元件應(yīng)能躲過線路上的最大沖擊電流而不動作。如異步電動機的堵轉(zhuǎn)電流高達額定電流的5～7倍,保護元件應(yīng)能躲過電流,不妨礙電動機正常啟動。例如,用熔斷器保護單臺電動機時,熔體的額定電流應(yīng)為電動機額定電流的1.5～2.5倍。斷路器動作很快,應(yīng)要求其瞬時<或短延時>動作過電流脫扣器的整定電流大于線路上的峰值電流。我國新標準<GB50054-95>規(guī)定,如在接零系統(tǒng)中采用熔斷器作為短路保護元件,當(dāng)要求故障持續(xù)時間不超過5S時,單相短路電流Iss與熔體額定電流IFU的比值不應(yīng)小于表3-1所列數(shù)值；當(dāng)要求故障持續(xù)時間不超過0.4S時,單相短路電流Iss與熔體額定電流IFU的比值不應(yīng)小于表3-2所列數(shù)值。當(dāng)中性線導(dǎo)電能力不低于相線導(dǎo)電能力時,不必考慮中性線的過電流保護。即使中性線的導(dǎo)電能力低于相線的導(dǎo)電能力,但相線上的短路保護元件能保護中性線或正常情況下流過中性線的電流比相線電流小得多,亦不必考慮中性線的短路保護。表3-1故障持續(xù)時間≤5s時的Iss/IFU最小值熔體額定電流/A4～1012～6380～20025～500Iss/IFU4.55.06.07.0表3-2故障持續(xù)時間≤0.4s時的Iss/IFU最小值熔體額定電流/A4～1016～3240～6380～200Iss/IFU891011如中性線不能被相線上的保護元件保護,可在中性線上裝設(shè)保護元件。但其動作應(yīng)當(dāng)只能斷開相線或同時斷開相線和中性線,而不能只斷開中性線,不斷開相線。因此,不允許在有保護作用的零線上裝設(shè)單極開關(guān)或熔斷器。例如,在三相四線系統(tǒng)中三相設(shè)備的保護零線,以及在有接零要求的單相設(shè)備的保護零線上,都不允許裝設(shè)單極開關(guān)或熔斷器。如果采用低壓斷路器,只有當(dāng)過電流脫扣器動作后能同時切斷相線時,才允許在零線上裝設(shè)過電流脫扣器。第四節(jié)保護導(dǎo)體保護導(dǎo)體斷開或缺陷除可能導(dǎo)致觸電事故外,還可能導(dǎo)致電氣火災(zāi)和設(shè)備損壞。因此,必須保證保護導(dǎo)體的可靠性。一、保護導(dǎo)體的組成保護導(dǎo)體包括保護接地線、保護接零線和等電位聯(lián)結(jié)線。保護導(dǎo)體分為人工保護導(dǎo)體和自然保護導(dǎo)體。交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用自然導(dǎo)體作保護導(dǎo)體。例如,建筑物的金屬結(jié)構(gòu)<梁、柱等>及設(shè)計規(guī)定的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋,生產(chǎn)用的起重機的軌道,配電裝置的外殼、走廊、平臺、電梯豎井、起重機與升降機的構(gòu)架,運輸皮帶的鋼梁,電除塵器的構(gòu)架等金屬結(jié)構(gòu),配線的銀管,電纜的金屬構(gòu)架及鉛、鋁包皮<通信電纜除外>等均可用作自然保護導(dǎo)體。在低壓系統(tǒng),還可利用不流經(jīng)可燃液體或氣體的金屬管道作保護導(dǎo)體。在非爆炸危險環(huán)境,如自然保護導(dǎo)體有足夠的截面積,可不再另行敷設(shè)人工保護導(dǎo)體。人工保護導(dǎo)體可以采用多芯電纜的芯線、與相線同一護套內(nèi)的絕緣線、固定敷設(shè)的絕緣線或裸導(dǎo)體等。保護干線<保護導(dǎo)體干線>必須與電源中性點和接地體<工作接地、重復(fù)接地>相連。保護支線<保護導(dǎo)體支線>應(yīng)與保護干線相連。為提高可靠性,保護干線應(yīng)經(jīng)兩條連接線與接地體連接。利用母線的外護物作保護導(dǎo)體時,外護物各部分電氣連接必須良好,并不會受到機械破壞或化學(xué)腐蝕,其導(dǎo)電能力必須符合要求,而且每個預(yù)定的分接點應(yīng)能與其他保護導(dǎo)體連接。利用電纜的外護物或?qū)Ь€的穿管作保護零線時,亦應(yīng)保證連接良好和有足夠的導(dǎo)電能力。利用設(shè)備以外的導(dǎo)體作保護零線時,除保證連接可靠、導(dǎo)電能力足夠外,還應(yīng)有防止變形和移動的措施。利用自來水管作保護導(dǎo)體必須得到供水部門的同意,而且水表及其他可能斷開處應(yīng)予跨接。煤氣管等輸送可燃氣體或液體的管道原則上不得用作保護導(dǎo)體。為了保持保護導(dǎo)體導(dǎo)電的連續(xù)性,所有保護導(dǎo)體,包括有保護作用的PEN線上均不得安裝單極開關(guān)和熔斷器；保護導(dǎo)體應(yīng)有防機械損傷和化學(xué)腐蝕的措施；保護導(dǎo)體的接頭應(yīng)便于檢查和測試<封裝的除外>；可拆開的接頭必須是用工具才能拆開的接頭；各設(shè)備的保護<支線>不得串聯(lián)連接,即不得用設(shè)備的外露導(dǎo)電部分作為保護導(dǎo)體的一部分。此外,還應(yīng)注意,一般不得在保護導(dǎo)體上接入電器的動作線圈。二、保護導(dǎo)體的截面積為滿足導(dǎo)電能力、熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕的要求,保護導(dǎo)體必須有足夠的截面積。當(dāng)保護線與相線材料相同時,保護線可以直接按表3-3選取,如果保護線與相線材料不同,可按相應(yīng)的阻抗關(guān)系考慮。除應(yīng)用電纜芯線或金屬護套作保護線外,有機械防護的保護零線不得小于2.5mm2；沒有機械防護的不得小于4mm2。兼作工作零線的保護零線的PEN線的最小截面積除應(yīng)滿足不平衡電流的導(dǎo)電要求外,還應(yīng)滿足保護接零可靠性的要求。為此,要求銅質(zhì)PEN線截面積不得小于10mm2,鋁質(zhì)的不得小于16mm2,如系電纜芯線,則不得小于4mm2。表3-3保護零線截面選擇表SL/mm2SPE/mm2SL≤16SL16<SL≤3516SL>35SL/2三、等電位聯(lián)結(jié)等電位聯(lián)結(jié)指保護導(dǎo)體與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)用的金屬裝備以及允許用作保護線的金屬管道等用于其他目的的不帶電導(dǎo)體之間的聯(lián)結(jié)<包括IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)中各用電設(shè)備金屬外殼之間的聯(lián)結(jié)>。保護導(dǎo)體干線應(yīng)接向總開關(guān)柜?？傞_關(guān)柜內(nèi)保護導(dǎo)體端子排與自然導(dǎo)體之間的聯(lián)結(jié)稱為總等電位聯(lián)結(jié)。總開關(guān)柜以下,如采用放射式配電,則保護導(dǎo)體作為支線分別接向用電設(shè)備或配電箱<配電箱以下都屬于支線>；如采用樹干式配電,應(yīng)從總開關(guān)柜上引出保護導(dǎo)體干線,再從該干線向用電設(shè)備或配電箱引出保護支線。對于用電設(shè)備或配電箱,如其保護接圖3-14等電位聯(lián)結(jié)零難以滿足速斷要求,或為了提高保護接零的可靠性,可將其與自然導(dǎo)體之間再進行聯(lián)結(jié)。這一聯(lián)結(jié)稱為局部等電位聯(lián)結(jié)或輔助等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的組成如圖3-14所示?？偟入娢宦?lián)結(jié)導(dǎo)體的最小截面不得小于最大保護導(dǎo)體的1/2,但不得小于6mm2；如系銅線,也不需大于25mm2。兩臺設(shè)備之間局部等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的最小截面不得小于兩臺設(shè)備保護導(dǎo)體中較小者的截面。設(shè)備與設(shè)備外導(dǎo)體之間的局部等電位聯(lián)結(jié)線的截面不得小于該設(shè)備保護零支線的1/2。通過等電位聯(lián)結(jié)可以實現(xiàn)等電位環(huán)境。等電位環(huán)境內(nèi)可能的接觸電壓和跨步電壓應(yīng)限制在安全范圍內(nèi)。采用等電位環(huán)境時應(yīng)采取防止環(huán)境邊緣處危險跨步電壓的措施,并應(yīng)考慮防止環(huán)境內(nèi)高電位引出和環(huán)境外低電位引入的危險。五、相－零線回路檢測相－零線回路檢測是TN系統(tǒng)的主要檢測項目,主要包括保護零線完好性、連續(xù)性檢查和相－零線回路阻抗測量。測量相－零線回路阻抗是為了檢驗接零系統(tǒng)是否符合規(guī)定的速斷要求。相－零線回路阻抗停電測量法相－零線回路阻抗停電測量接線如圖3-15所示,開關(guān)QS1斷開為切除電力電源,QS2和其他開關(guān)合上以接通試驗回路。試驗變壓器可采用小型電焊變壓器<約65V>或行燈變壓器<50V以下>。試驗變壓器二次線圈接入電流表后再接向一條相線和保護零線。為了檢驗熔斷器FU1,應(yīng)在α處使相線與零線短接,測量回路阻抗。為了檢驗熔斷器FU2,應(yīng)在線路末端,即在b處使相線與零線短接,測量回路阻抗。所測量的阻抗應(yīng)由電壓表讀數(shù)UM和電流表讀數(shù)IM直接算出,即〔3.31圖3-15停電測量相-零線回路阻抗這樣測量得到的結(jié)果不包括配電變壓器的阻擾,計算短路電流時應(yīng)加上變壓器的阻抗。為了減小測量誤差,測量應(yīng)盡量靠近變壓器。如零線上有其他原因產(chǎn)生的不平衡電流流過,這種測量方法將帶有一定的誤差。對此誤差,應(yīng)設(shè)法消除。為了安全,測量用變壓器T應(yīng)采用雙線圈變壓器。因為測量時帶有一定的電壓,而零線的分布,特別是自然保護導(dǎo)體的利用,又可能使測量電壓延伸到意想不到之處,所以測量前應(yīng)掌握零線的大致情況。為確保安全,測量中要集中指揮,并設(shè)專人聯(lián)絡(luò)。相-零錢回路阻抗不停電測量法如果現(xiàn)場停電有困難,則只能應(yīng)用不停電測量法。不停電測量法有輔助負荷法和電壓調(diào)整法。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動較大時,輔助負荷法測量結(jié)果的誤差較大。這里僅介紹電壓調(diào)整法。電壓調(diào)整法需要一套電壓變換設(shè)備,其接線如圖3-17所示。電壓變換設(shè)備把線電壓變換成相電壓。接通開關(guān)S前,調(diào)整電壓變換設(shè)備,使α、b兩端電壓恰好等于相電壓。這時,電壓表讀數(shù)為零。接通開關(guān)后,有電流沿相—零線回路和電阻RP流通,c、b兩點之間的電壓即電阻RP上的電壓降UR,電壓表讀數(shù)UM應(yīng)為相電壓與UR之差,即〔3.32這個電壓即消耗在相—零線回路阻抗上的電壓降。因此,可求得相—零線回路阻抗為〔3.33式中：IM——電流表讀數(shù),即通過電阻RP的電流。圖3-16電壓調(diào)整法測量相-零線回路阻抗不停電測量法測量得到的結(jié)果是包括配電變壓器阻抗在內(nèi)的相一零線回路全阻抗。停電測量相-零線回路阻抗時,如果零線部分有斷裂處或接觸不良,設(shè)備外殼可能呈現(xiàn)不允許的電壓,因此,測量用輔助裝置的電阻和電感都必須有較高的數(shù)值,電阻值和感抗值均在1OkΩ以上。3.零線連續(xù)性測試為了檢查零線的連續(xù)性,即檢查零線是否完整和接觸良好,可以采用低壓試燈法,其原理如圖3-17所示。在外加直流或交流低電壓作用下,電流經(jīng)試燈沿α、b兩點之間的零線構(gòu)成回路。如果試燈很亮,說明a、b兩點之間的零線良好；如果試燈不亮、發(fā)暗或不穩(wěn)定,說明a、b兩點之間的零線斷裂或接觸不良。試燈也可用電流表代替,用電流表的指示來作判斷。外加低壓源可用直流電源,也可從雙線圈變壓器取得交流電源。如果安全條件許可,可適當(dāng)提高試驗電壓。必要時,可配用電流互感器測量試驗電流。圖3-17零線連續(xù)性測試第五節(jié)接地裝置接地裝置是接地體<極>和接地線的總稱。運行中電氣設(shè)備的接地裝置應(yīng)當(dāng)始終保持良好狀態(tài)。自然接地體和人工接地體自然接地體是用于其他目的,且與土壤保持緊密接觸的金屬導(dǎo)體。例如,埋設(shè)在地下的金屬管道<有可燃或爆炸性介質(zhì)的管道除外>、金屬井管,與大地有可靠連接的建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、水工構(gòu)筑物及類似構(gòu)筑物的金屬管、樁等自然導(dǎo)體均可用作自然接地體。利用自然接地體不但可以節(jié)省鋼材和施工費用,還可以降低接地電阻和等化地面及設(shè)備間的電位。如果有條件,應(yīng)當(dāng)優(yōu)先利用自然接地體。當(dāng)自然接地體的接地電阻符合要求時,可不敷設(shè)人工接地體<發(fā)電廠和變電所除外>。在利用自然接地體的情況下,應(yīng)考慮到自然接地體拆裝或檢修時,接地體被斷開,斷口處出現(xiàn)的電位差及接地電阻發(fā)生變化的可能性。自然接地體至少應(yīng)有兩根導(dǎo)體在不同地點與接地網(wǎng)相連<線路桿塔除外>。利用自來水管及電纜的鉛、鋁包皮作接地體時,必須取得主管部門同意,以便互相配合施工和檢修。人工接地體可采用鋼管、角鋼、圓鋼或廢鋼鐵等材料制成。人工接地體宜采用垂直接地體,多巖石地區(qū)可采用水平接地體。垂直埋設(shè)的接地體可采用直徑為40～50mm的鋼管或40mm×40mm×4mm至50mm×50mm×5mm的角鋼。垂直接地體可以成排布置,也可以作環(huán)形布置。水平埋設(shè)的接地體可采用4Omm×4mm的扁鋼或直徑為16mm的圓鋼。水平接地體多呈放射形布置,也可成排布置或環(huán)形布置。變電所經(jīng)常采用以水平接地體為主的復(fù)合接地體,即人工接地網(wǎng)。復(fù)合接地體的外緣應(yīng)閉合,并做成圓弧形。為了保證足夠的機械強度,并考慮到防腐蝕的要求,鋼質(zhì)接地體的最小尺寸見表3-4。電力線路桿塔接地體引出線應(yīng)鍍鋅,截面積不得小于50mm2。表3-4鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺寸材料種類地上地下室內(nèi)室外交流直流圓鋼直徑/mm681012扁鋼截面/mm260100100100厚度/mm3446角鋼厚度/mm2.02.54.06.O鋼管管壁厚度/mm2.52.53.54.5接地線交流電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先利用自然導(dǎo)體作接地線。在非爆炸危險環(huán)境,如自然接地線有足夠的截面積,可不再另行敷設(shè)人工接地線。如果車間電氣設(shè)備較多,宜敷設(shè)接地干線。各電氣設(shè)備外殼分別與接地干線連接,而接地干線經(jīng)兩條連接線與接地體連接。各電氣設(shè)備的接地支線應(yīng)單獨與接地干線或接地體相連,不應(yīng)串聯(lián)連接。接地線的最小尺寸亦不得小于表3-3規(guī)定的數(shù)值。低壓電氣設(shè)備外露接地線的截面積不得小于表3-4所列的數(shù)值。選用時,一般應(yīng)比表中數(shù)值選得大一些。接地線截面應(yīng)與相線載流量相適應(yīng)。表3-4低壓電氣設(shè)備外露銅、鋁接地線截面積材料種類銅/mm2鋁/mm2明設(shè)的裸導(dǎo)線46絕緣導(dǎo)線1.52.5電纜接地芯或與相線包在同一保護套內(nèi)的多芯導(dǎo)線的接地芯1.01.5接地線的涂色和標志應(yīng)符合國家標準。非經(jīng)允許,接地線不得作其他電氣回路使用。不得用蛇皮管、管道保溫層的金屬外皮或金屬網(wǎng)以及電纜的金屬護層作接地線。三、降低接地電阻的施工法1.高土嚷電阻率地區(qū)在高土壤電阻率地區(qū),可采用下列各種方法降低接地電阻。<1>外引接地法。將接地體引至附近的水井、泉眼、水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較低的地方,或者敷設(shè)水下接地網(wǎng),以降低接地電阻。外引接地裝置應(yīng)避開人行道,以防跨步電壓電擊；穿過公路的外引線,埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.8m。外引接地對于工頻接地電流是有效的。對于沖擊接地電流或高頻接地電流,由于外引接地線本身感抗急劇增加,可能達不到預(yù)期的目的。 <2>接地體延長法。延長水平接地體,增加其與土壤的接觸面積,可以降低接地電阻。但采用這種方法同樣應(yīng)當(dāng)注意外