電力裝置接地

PAGEPAGE42電力裝置接地第一節(jié)功能接地與保護接地1.電氣裝置接地電氣裝置接地涉及兩個方面：一方面是電源功能接地，如電源系統(tǒng)接地，多指發(fā)電機組、電力變壓器等中性點的接地，一般稱為系統(tǒng)接地，或稱系統(tǒng)工作接地。另一方面是電氣裝置外露可導電部分接地，起保護作用，故習慣稱為保護接地。功能接地的主要作用：－為大氣或操作過電壓提供對地泄放的回路，避免電氣設備絕緣被擊穿；－提供接地故障回路，當發(fā)生接地故障時，產生較大的接地故障電流，迅速切斷故障回路；－中性點不接地系統(tǒng)，當發(fā)生接地故障時，雖能保證供電連續(xù)性，但非故障相對地電壓升高1.73倍，系統(tǒng)中的設備及線路絕緣均較中性點接地系統(tǒng)絕緣水平高，增加投資費用；－中性點不接地系統(tǒng)，需大量安裝絕緣監(jiān)測裝置。保護接地的主要作用：－降低預期接觸電壓；－提供工頻或高頻泄漏回路；－為過電壓保護裝置提供安裝回路；－等電位聯結。圖14.1－1電氣裝置功能接地與保護接地根據電氣裝置的要求，接地配置可以兼容或分別地承擔保護和功能兩種目的。對于保護的目的要求，始終應當予以優(yōu)先地考慮。接地配置的設施的選擇和安裝應滿足：－接地電阻值符合電氣裝置的功能和保護要求，并預計長期有效；－能承受接地故障電流和對地泄漏電流而無危險，特別是熱的、熱－機械應力、電機械應力引起的危害；－有足夠的強度或有附加的機械保護，以適應所在場所的外部的影響；－應采取措施，防止由于電腐蝕作用對接地配置的設施和其它金屬部分造成危害。2.金屬接地體的腐蝕(1)原電池原電池是借助化學變化得到電流的裝置，將化學能量轉換成電能的裝置。任何兩種不同金屬（金屬或另一種導電材料），插入任何電解質溶液中，都可以組成原電池。較活潑的金屬為負極，較不活潑的金屬為正極。例如，將銅片和鋅片插入稀硫酸溶液中，并在兩金屬之間連上導線，就構成一個原電池。這就是伏打電池，如下圖所示：圖14.1－2伏打電池示意圖因為鋅比銅活潑，所以鋅是負極，銅是正極。電極反應是：負極：Zn-2e=Zn2+正極：2H＋＋2e=H2↑伏打電池總反應：Zn+2H＋=Zn2++H2↑從上述原電池可看出，電子由負極流向正極，負極與正極之間存在電位差。兩種金屬的化學活潑性相差越大，其電位差也越大。常見金屬電極電位見下表：表14.1－1常見金屬標準電極電位表（25℃）金屬名稱化學符號電極電位（伏）鉀K-2.934鈣Ca-2.76鈉Na-2.71鎂Mg-2.375鋁Al-1.706錳Mn-1.029鋅Zn-0.7628鐵Fe-0.409鎳Ni-0.23錫Sn-0.1364鉛Pb-0.1263氫H±0.00銅Cu+0.3402銀Ag+0.7996(2)金屬接地體的腐蝕金屬接地體和周圍的氣體或液體等介質接觸時，所發(fā)生的化學破壞過程稱為金屬接地體腐蝕。其腐蝕可分為：1)化學腐蝕：金屬接地體與干燥空氣（O2、SO2、H2S、Cl2等）或非電解質接觸，發(fā)生化學作用，引起的腐蝕稱為化學腐蝕。在金屬接地體表面形成一層氧化物?；瘜W腐蝕與溫度有關，溫度越高腐蝕加快。2)電化學腐蝕：不純的金屬或合金與電解質溶液接觸，發(fā)生原電池反應，較活潑的金屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕。以鋼質接地體為例來說明電化學腐蝕，鋼除含鐵外，還含有C、Si、Mn等雜質。這些雜質都比鐵不易失去電子，但又有導電性，這些雜質與鐵可構成原電池的兩極。鋼質接地體與潮濕空氣接觸，在其表面形成一層水膜，水膜中又溶有空氣中的CO2、SO2、H2S等氣體，使水膜中H＋離子濃度大大增加，形成電解液，鐵和雜質形成微原電池。圖14.1－3鋼的電化學腐蝕示意圖在微電池中，水膜為電解液，鐵為負極，雜質為正極。鐵和雜質直接接觸，等于用導線將兩極接通。負極：鐵失去電子形成Fe2＋離子接入水膜中，同時將鐵上多余電子轉移到雜質上，其反應是：Fe-2e=Fe2+正極：雜質不易失去電子，只起傳遞電子的作用，所以水膜中的的H+離子從正極獲得電子成為H2放出，其反應是：2H＋＋2e=H2↑在一般情況下，水膜中含有氧氣，這時：在負極上鐵被氧化成Fe2+離子，其反應是：2Fe-4e=2Fe2+在正極上獲得電子的不是H+離子，主要是溶解水膜中的氧氣，從正極獲得電子，而后與水合成OH－離子，其反應是：O2+2H2O+4e=4OH－其腐蝕總反應是：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe(OH)2被空氣中氧氣為Fe(OH)3,其反應是：Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3生成Fe2O3﹒xH2O，是紅褐色鐵銹的主要成分。3.金屬接地體防電化學腐蝕措施(1)暗敷設金屬接地體處于相同的場所同一種金屬暗敷設在不同場所，電極電位是不相同的。暗敷設常用金屬接地體電極電位見下表：表14.1－2在土層內或混凝土內常用金屬電極電位表金屬名稱電解液對銅硫酸銅的電位（伏）鉛土層濕度-0.5~-0.7鐵（鋼）土層濕度-0.0~-0.8鐵（生銹的）土層濕度-0.4~-0.6鑄鐵（生銹的）土層濕度-0.2~-0.4鋅（包括鍍鋅鐵）土層濕度-0.7~-1.0銅土層濕度±0.0~-0.2混凝土內鐵水泥濕度-0.1~-0.3從上表可以看出混凝土內的鋼筋電極電位為－0.1～－0.3V，而在土壤中敷設的鍍鋅鐵電極電位為－0.7～－1.0V，如果將兩處的接地體連接起來，形成原電池，其電位差為－0.4～－0.9V之間。土壤中敷設的鍍鋅鐵接地體的鍍鋅層被腐蝕掉，變成生銹鐵，其電極電位為－0.4～－0.6V，兩部分接地體間電位差為－0.1～－0.5V之間。繼續(xù)不斷腐蝕土壤中的接地體，腐蝕程度取決與兩部分接地體面積的比例，利用混凝土內的鋼筋面積越大，土壤中敷設的接地體被腐蝕越塊。為了減小電化學腐蝕，在土壤中敷設的接地體應該用混凝土包圍，使接地體完全敷設在相同的場所內，使兩部分接地體具有同一電極電位，不產生電化學腐蝕。(2)金屬接地體使用相同材質敷設在土壤中的接地體同時采用銅和鍍鋅鐵時，銅金屬在土壤中的電極電位為±0.00～－0.2V，鍍鋅鐵在土壤中的電極電位為－0.7～－1.0V，最大的電位差為－0.5～－1.0V，其電化學腐蝕過程與上述相同，不贅述。為了提高高頻接地效果，使用銅金屬作為接地體，不應再與其它金屬接地體相連接。(3)電化學腐蝕的保護根據原電池正極不被腐蝕的原理，可使被保護金屬接地體作為正極，以免受電化學腐蝕。采用鐵金屬接地體系統(tǒng)中，加入鋅板也作為接地體，鋅板在土壤中電極電位為－0.7～－1.0V，而鐵在土壤中電極電位為－0.4～－0.6V，顯然鐵為原電池的正極，鋅板為原電池的負極。鋅板發(fā)生電化學腐蝕，定期更換鋅板以保護鐵金屬接地體不受腐蝕。第二節(jié)10kV系統(tǒng)的接地方式10kV系統(tǒng)中性點接地可分為：中性點不接地系統(tǒng)（中性點非有效接地系統(tǒng)）(包括中性點不接地系統(tǒng)、經消弧線圈接地系統(tǒng)、高電阻接地系統(tǒng))；中性點接地系統(tǒng)（中性點有效接地系統(tǒng)）(中性點直接接地系統(tǒng)或經低電阻接地系統(tǒng))。1.10kV系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)(1)接地故障特點配電系統(tǒng)在正常運行時，三相基本平衡電壓作用下，各相對地電容電流ICL1、ICL2、ICL3相等，分別超前相電壓90°，ICL1＝ICL2＝ICL3＝UΦωC，其ICL1＋ICL2＋ICL3＝0，系統(tǒng)中性點與地有相同電位。如L1相發(fā)生接地故障，忽略接地過渡電阻，視為金屬性接地，10kV系統(tǒng)各支路的電容電流的流向如下圖所示：圖14.2-110kV系統(tǒng)接地故障示意從10kV系統(tǒng)接地故障示意圖可以得出結論：a)全系統(tǒng)所有非故障的各支路，故障相的電容電流均為零，非故障相均有電容電流；b)在故障支路，故障相流過所有各支路的電容電流的總和；c)故障支路的電容電流其方向由負載流向電源，非故障各支路的電容電流其方向由電源流向負載；d)故障支路檢測的零序電流為各非故障支路電容電流總和；e)接地故障電流大小與接地故障點的位置無關，只與接地故障點的過渡電阻有關。10kV系統(tǒng)接地故障，電壓與電流矢量關系如下圖所示：圖14.2-210kV系統(tǒng)接地故障矢量圖L1相發(fā)生接地故障，相當于在L1相上加上U0＝－UL1，L2相L3相也加上U0＝－UL1，非故障相對地電壓升高倍，其夾角由120°變成60°，合成的電容電流增大倍，接地故障電流為單相電容電流的3倍，Id＝3UΦωC。(2)優(yōu)缺點a)接地故障引起系統(tǒng)內部過電壓可達3.5倍相電壓，易使設備和線路絕緣被擊穿。b)油浸紙絕緣電力電纜達20A，聚乙烯絕緣電力電纜達15A，交聯聚乙烯絕緣電力電纜達10A，接地故障電流引燃電弧則不能自熄，引起間歇性電弧，產生過電壓易產生相間短路或火災；c)非故障相對地電壓升高倍。系統(tǒng)內設備或電纜絕緣等級相應提高，例如，10kV電力電纜應選用8.7/10kV而不是6/10kV；無間隙氧化鋅避雷器，提高持續(xù)運行電壓數值或加串聯保護間隙等；d)發(fā)生接地故障時，報警而不切斷故障支路，保證供電的連續(xù)性；e)接地故障在一段時間內存在，接地故障電壓易使人遭受電擊或引起火災，如下圖14.2-3所示。圖14.2-3高壓接地故障電壓傳導到低壓側系統(tǒng)內發(fā)生接地故障時的接地故障電流Id與接地故障點位置無關，不能采用零序電流速斷保護來實現保護的選擇性，而應采用不同時限的零序電流保護來實現保護的選擇性。機械式繼電器延時時限：出線為0.5s；母聯為1.0s；主進線為1.5s～2.0s。采用電子式保護器延時時限選定為0.2s～0.3s，整定值范圍大且整定精確，建議采用電子式保護器作為零序電流保護。2.10kV系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地電流在故障處可能產生穩(wěn)定的或間歇性的電弧，實踐證明，當接地電流大于30A時，一般形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀線路和可能引起多相相間短路。如果接地電流大于5A～10A，但小于30A，則有可能形成間歇性電弧，這是由于電網中電感和電容形成了諧振回路所致。間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，從而危及整個電網的絕緣。如果接地電流在5A以下，當電流經過零值時，電弧就會自然熄滅。中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng),所謂消弧線圈，其實就是具有氣隙鐵芯的電抗器，它裝在變壓器或發(fā)電機中性點與地之間，如圖14.2-4a)所示。由于裝設了消弧線圈，構成了另一回路，接地點接地電流中增加了一個電感性電流分量，它和裝設消弧線圈前的電容性電流分量相抵消，減小了接地點的電流，使電流易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。從圖14.2-4b)可看出，例如L1相接地時，中性點電壓U0變?yōu)?UL1，消弧線圈在U0作用下產生電感電流IL(滯后于U090°)，其數值為式中Uφ—電網的相電壓；Lar、Xar—消弧線圈的電感和電抗。a)示意圖b)相量圖圖14.2-4中性點經消弧線圈接地的系統(tǒng)單相接地故障示意圖和相量圖中性點經消弧線圈接地，系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈與系統(tǒng)相線對地的分布電容形成串聯諧振回路，如圖所示。中性點位移電壓U0為：式中ρ－電網不對稱度，其中a為復數算子，，CL1、CL2、CL3分別為L1相、L2相、L3相對地分布電容，F。設CL1＋CL2＋CL3＝3C；υ－補償脫諧度，；d－電網阻尼度，；Uφ－電網相電壓，V；g－電網每相對地漏電導。S；L－消弧線圈補償電感，H；gL－消弧線圈有功損耗等效電導，S。圖14.2-4(A)中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)正常運行時等效電路圖14.2-4(B)中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)接地故障時等效電路中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，消弧線圈與系統(tǒng)的分布電容組成并聯諧振電路，如圖所示。補償后的接地故障殘余電流Id為：按消弧線圈對系統(tǒng)容性電流補償大小可分為：a)，稱全補償。b)，稱欠補償；c)，稱過補償。全補償方式，接地故障殘余電流Id最小，有利接地故障點電弧自熄；但補償脫諧度υ為零，系統(tǒng)中性點位移電壓U0最大，當電網不對稱度ρ較大時，系統(tǒng)中性點有較高的電壓，出現虛幻的接地現象。欠補償方式，接地故障殘余電流Id較大，接地故障點電弧自熄較困難。因故障或運行需要切除部分回路，易產生串聯諧振過電壓。在實際運行中，欠補償方式不被采用。過補償方式，接地故障殘余電流Id較大，不利于接地故障點電弧自熄，但它不易產生串聯諧振過電壓。實際運行中，過補償方式常被采用。系統(tǒng)在運行中，經常接通或切除部分回路，系統(tǒng)中分布電容電流有較大的變化，滿足脫諧度的要求，消弧線圈的電感也相應改變，需人工改變消弧線圈的抽頭位置，接地故障殘余電流Id小于5A～10A以下，系統(tǒng)出現諧振過電壓可能性降低。發(fā)生接地故障時，非故障相對地電壓升高倍。圖14.2-4(C)10kV消弧線圈接地系統(tǒng)經消弧線圈接地系統(tǒng)應滿足：(1)消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運行情況下，中性點的長時間電壓位移不應超過系統(tǒng)標稱相電壓的15%。(2)消弧線圈接地系統(tǒng)故障點的殘余電流不宜超過10A，必要時可將系統(tǒng)分區(qū)運行。消弧線圈宜采用過補償運行方式。(3)消弧線圈的容量應根據系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應按下式計算：式中：W——消弧線圈的容量，kVA；IC——接地電容電流，A；Un——系統(tǒng)標稱電壓，kV。(4)系統(tǒng)中消弧線圈裝設地點應符合下列要求：1)應保證系統(tǒng)在任何運行方式下，斷開一、二回線路時，大部分不致失去補償。2)不宜將多臺消弧線圈集中安裝在系統(tǒng)中的一處。3)消弧線圈宜接于YN，d或YN，yn，d接線的變壓器中性點上，也可接在ZN，yn接線的變壓器中性點上。接于YN，d接線的雙繞組或YN，yn,d接線的三繞組變壓器中性點上的消弧線圈容量，不應超過變壓器三相總容量的50%，并不得大于三繞組變壓器的任一繞組的容量。如需將消弧線圈接于YN,yn接線的變壓器中性點，消弧線圈的容量不應超過變壓器三相總容量的20%，但不應將消弧圈接于零序磁通經鐵芯閉路的YN，yn接線的變壓器，如外鐵型變壓器或三臺單相變壓器組成的變壓器組。4)如變壓器無中性點或中性點未引出，應裝設專用接地變壓器，其容量應與消弧線圈的容量相配合。接有消弧線圈的系統(tǒng)，單相接地時的零序電流分布將發(fā)生很大的變化，由于實際應用中采用過補償5%~10%的做法，因此這時故障線路上零序電流的方向不再是由線路向母線，而是由母線流向線路。由于零序電流中存在較高的5次諧波分量，五次諧波感抗比基波感抗擴大了5倍，五次諧波容抗比基波容抗小了5倍，此時電感對五次諧波相當于開路，電感可忽略，因此對于五次諧波電流仍滿足故障與非故障線路反向的特點。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，通常有以下特征:a)系統(tǒng)零序電壓升高，正常運行時零序電壓接近于零，接地后將產生零序電壓。b)非接地線路零序電流為本身的容性電流，相位超前零序電壓近900。c)接地線路零序電流理論上最大，為所有非接地線路零序電流之和，相位滯后零序電壓近900。d)以上幾點不受運行方式、負荷變化、接地電阻的影響。e)有消弧線圈系統(tǒng)，由于基波被補償，5次諧波分量所占比例遠大于非接地線路。裝置幅值越限電壓整定值（可在12~100V之間任選）默認為25V。當一段母線的出線數不少于三條時，利用一個電壓，一個電流來判斷故障出線路號。當采用零序電流互感器時，首先要估算系統(tǒng)零序電流的大小，其估算方法如下：a）架空線的電容電流計算式中：Un——電網的標稱電壓（單位:kV）；l——線路長度（單位:km）；IC——接地電容電流(單位:A)。b)電纜線的電容電流計算一般來講，電纜要比同樣長度的架空線的電容電流大25倍（三芯電纜）~50倍（單芯電纜），在近似計算中可采用式中：Un——電網的標稱電壓（單位:kV）；l——線路長度（單位:km）；IC——接地電容電流(單位:A)。上述電容電流的計算值只能用于某些對準確度要求不很高的場合.通過上述估算,可知道系統(tǒng)的總的零序電流，然后進行電流互感器的選擇，電流互感器選擇的基本原則是：線路發(fā)生單相故障時，安裝在該線路的零序電流電流互感器二次側能提供大于10mA,且小于800mA的零序電流。零序電流的檢測，架空出線是采用三相電流組成濾過器來檢測零序電流，接線如圖14.2-5所示；電纜出線是采用零序電流互感器，電纜穿過零序電流互感器內孔，電纜頭的接地線務必穿過零序電流互感器后再接地，接線如圖14.2-6所示。圖14.2-5三相電流組成濾過器(架空線路)圖14.2-6零序電流互感器(電纜線路)3.10kV系統(tǒng)中性點經低電阻接地系統(tǒng)根據接地故障電流大小，劃分低電阻或高電阻接地。當接地故障電流大于或等于100A而小于或等于1000A時，為低電阻接地方式；接地故障電流小于10A時，為高電阻接地方式。低電阻接地方式的接地故障電流一般情況下選擇為300A～800A，10kV系統(tǒng)低電阻接地方式接地電阻不同地區(qū)選擇為10Ω或16Ω。中性點經低電阻接地方式，接地故障電流Id較大，切斷故障回路時間內，有較大的接地故障電壓Uf，低壓系統(tǒng)接地型式為TN系統(tǒng)時，外露可導電部分與變壓器低壓中性點共用接地體，接地故障電壓Uf傳導到低壓側，易引起人身電擊或火災，如圖14.2-7所示。低壓系統(tǒng)接地型式為TT系統(tǒng)時，外露可導電部分與變壓器低壓中性點有相互獨立的接地體，接地故障電壓Uf傳導到低壓側，易引起工頻過電壓如圖14.2-8所示。IEC標準規(guī)定，一般低壓電氣設備允許工頻過電壓與故障電路切斷時間要求：允許承受的工頻過電壓為U0＋250V時，切斷故障電路時間大于5s；允許承受的工頻過電壓為U0＋1200V時，切斷故障電路時間小于或等于5s。圖14.2-7高壓系統(tǒng)的接地故障電壓傳導到TN系統(tǒng)內圖14.2-8高壓系統(tǒng)的接地故障電壓引起TT系統(tǒng)工頻過電壓中性點經低電阻接地方式，系統(tǒng)內發(fā)生接地故障，立即切斷故障電路，供電的連續(xù)性得不到保證。根據以上的所述，10kV不接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓幅值不高，但存在時間很長。低壓采用TN系統(tǒng)供電時，故障電壓沿PEN線或PE線傳導，采取主等電位聯結措施降低預期接觸電壓。10kV經低電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓雖時間不長，但幅值很高。低壓采用TN系統(tǒng)供電時，應采取以下措施：變電所內設置兩組接地極；采用主等電位聯結措施；在主等電位聯結范圍外供電時，采用局部TT系統(tǒng)供電。低壓采用TT系統(tǒng)供電時，變電所的外露可導電部分的接地電阻不超過1Ω或帶有已接地的合適的有金屬護層的高壓電纜和低壓電纜總長度超過1km。4.10kV系統(tǒng)中性點經高電阻接地系統(tǒng)圖14.2-9中性點經電阻接地接地故障等值電路中性點經電阻接地接地故障等值電路中，若忽略電源的零序阻抗，則接地故障電流Id為：對于金屬性接地故障，可認為，上式變?yōu)椋喝?，則中性點經高電阻接地系統(tǒng)，系統(tǒng)中容性電流達7.5A～10A時，則接地故障電流Id為10.6A～14.1A。低壓系統(tǒng)接地電阻4Ω時，傳導到低壓側接地故障電壓Uf為42.3V～56.4V。因接地故障長期存在，供電的連續(xù)性得到保證，但高電阻接地系統(tǒng)僅適用于系統(tǒng)容性電流小于7.5A系統(tǒng)。發(fā)電機內部發(fā)生單相接地故障不要求瞬時切機時，宜采用高電阻接地方式。電阻器一般接在發(fā)電機中性點變壓器的二次繞組上。接地電阻是通過接地變壓器TV接入系統(tǒng)的，如圖14.2-10所示。U1為高壓系統(tǒng)的相電壓，I1接地故障電流，選定為5A，接地變壓器的容量ST＝U1?I1（應考慮變壓器容量的過載系數）。接地變壓器付端電壓U2選定為100V，接地變壓器付端電流I2＝U2/U1·I1，則Rn＝U2/I2。雖然Rn不到1Ω，但歸算到一次側，則有數百Ω，仍為中性點經高電阻接地系統(tǒng)。圖14.2-10中性點經高電阻接地系統(tǒng)中性點經高電阻接地系統(tǒng)中，安裝絕緣監(jiān)測裝置。發(fā)生接地故障時，絕緣監(jiān)測裝置發(fā)出信號，運行管理人員找出接地故障回路，及時排除故障。第三節(jié)變配電所的接地1.需保護接地的范圍下列電氣裝置外露可導電部分，除另有規(guī)定者外，均應保護接地：－電機、變壓器、電器、攜帶式及移動式用電器具等的底座和外殼；－電氣設備傳動裝置；－互感器的二次繞組；－配電屏（箱）、控制屏（箱）、各類箱體操作臺等金屬的框架；－戶內外配電裝置的金屬構架和鋼筋混凝土構架以及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門等；－封閉式組合電器和箱式變電站的金屬箱體；－電力電纜和控制電纜的金屬護套，穿線的金屬管；－電氣用各類金屬構架、支架等；－電纜橋架、電纜線槽及金屬支架；－電涌保護器；－發(fā)電機中性點外殼、發(fā)電機出線柜和封閉式母線（密集型或空氣絕緣型）金屬外護層；－裝有避雷線的電力線路桿塔；－在非瀝青地面的居民區(qū)，無避雷線小接地電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔；－安裝在配電線路桿塔上的開關設備、電容器等電力設備。2.不需保護接地的范圍下列電氣裝置外露可導電部分，除另有規(guī)定者外，可不做保護接地：－電氣裝置安裝在非導電場所，其地板和墻體對地絕緣電阻：額定電壓500V時，絕緣電阻不小于50kΩ；額定電壓超過500V時，絕緣電阻不小于100kΩ，可使用0類設備。在該場所內，人體伸臂2.5m范圍內，不會同時觸及兩個外露可導電部分或一個外露可導電部分和任何一個外部可導電部分；在伸臂的范圍外，該距離可縮短至1.25m。在外露可導電部分和外部可導電部分之間設置有效的阻擋物。如能將需越過阻擋物的距離擴大到上述款所述之值，則阻擋物將是足夠有效的。阻擋物不應連接到地或外露可導電部分；它們應盡可能是絕緣材料制作。將外部可導電部分絕緣，或采用絕緣配置。絕緣應有足夠的機械強度并能經受至少2000V的試驗電壓。在正常使用情況下，泄漏電流不應超過1mA。必需采取措施防止通過外部可導電部分在該場所之外出現電位。－特低電壓（SELV）用電設備；－安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測量儀表、繼電器和其它低壓電器等的外殼，以及當發(fā)生絕緣損壞時，在支持物上不會引起危及人身安全電壓的絕緣子金屬底座等；－安裝在已接地的金屬構架上的設備，如套管等（應保證電氣接觸良好）；－額定電壓220V及以下的蓄電池室內的支架；－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外殼；－雙重絕緣的用電設備；－采用電氣隔離保護方式供電的用電設備，隔離變壓器的每個繞組，只供電給單臺設備；每個繞組供電給多臺設備時，各設備間應做不接地的等電位聯結。不接地的等電位聯結目的是：隔離供電的設備外露可導電部分不有意識地接地，當其中一臺用電設備一相導體碰外殼，保護電器并不動作；而同時另一臺設備的另一相導體也碰外殼，保護電器并也不動作。但同時發(fā)生故障的兩臺設備在人體伸臂的范圍內，人體有可能受到電擊。當采用不接地的等電位聯結后，兩臺設備同時發(fā)生異相導體碰外殼故障時，保護的電器動作，杜絕電擊事故的發(fā)生。圖14.3-1電氣隔離采用不接地等電位聯結示意圖電器產品按防電擊措施劃分四類，防間接接觸電擊措施見下表：表14.3-1電氣設備和電氣裝置電擊防護措施設備類別防護措施設備部分裝置部分基本防護附加防護0基本絕緣－非導電場所每臺設備電氣隔離Ⅰ基本絕緣保護聯結自動切斷電源Ⅱ基本絕緣附加絕緣－加強絕緣或等效結構配置Ⅲ限制電壓－SELV和PELV3.電氣裝置接地電阻的要求(1)有效接地和低電阻接地系統(tǒng)電氣裝置保護接地的接地電阻宜符合下列要求：1)一般情況下，接地裝置的接地電阻應符合下式式中：R—考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻，Ω；I—計算用的流經接地裝置的入地短路電流，A。公式中計算用流經接地裝置的入地短路電流，采用在接地裝置內、外短路時，經接地裝置流入地中的最大短路電流對稱分量最大值，該電流應按5～10年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運行方式確定，并應考慮系統(tǒng)中各接地中性點間的短路電流分配，以及避雷線中分走的接地短路電流。2)當接地裝置的接地電阻不符合要求時，可通過技術經濟比較增大接地電阻，但不得大于5Ω。(2)不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護接地的接地電阻應符合下列要求：1)高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產用低壓電氣裝置共用的接地裝置應符合下式但不應大于4Ω。2)高壓電氣裝置的接地裝置，應符合下式式中：Ｒ——考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻，Ω；Ｉ——計算用的接地故障電流，A。但不宜大于10Ω。注：變電所的接地電阻值，可包括引進線路的避雷線接地裝置的散流作用。3)消弧線圈接地系統(tǒng)中，計算用的接地故障電流應采用下列數值：①對于裝有消弧線圈的發(fā)電廠、變電所電氣裝置的接地裝置，計算電流等于接在同一接地裝置中同一系統(tǒng)各消弧線圈額定電流總和的1.25倍。②對于不裝消弧線圈的發(fā)電廠、變電所電氣裝置的接地裝置，計算電流等于系統(tǒng)中斷開最大一臺消弧線圈或系統(tǒng)中最長線路被切除時的最大可能殘余電流值。4.配電電氣裝置接地電阻的要求(1)工作于不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)、向建筑物電氣裝置供電的配電電氣裝置，其保護接地的接地電阻應符合下列要求：1)與建筑物電氣裝置系統(tǒng)電源接地點共用的接地裝置。a)配電變壓器安裝在由其供電的建筑物外時，應符合下式的要求：式中：R—考慮到季節(jié)變化接地裝置最大接地電阻，Ω；I—計算用的單相接地故障電流；消弧線圈接地系統(tǒng)為故障點殘余電流。但不應大于4Ω。b)配電變壓器安裝在由其供電的建筑物內時，不宜大于4Ω。2)非共用的接地裝置，應符合式的要求，但不宜大于10Ω。(2)低電阻接地系統(tǒng)的配電電氣裝置，其保護接地的接地電阻應符合式的要求。(3)保護配電變壓器的避雷器其接地應與變壓器保護接地共用接地裝置。(4)保護配電柱上斷路器、負荷開關和電容器組等的避雷器的接地線應與設備外殼相連，接地裝置的接地電阻不應大于10Ω。5.低壓電力設備低壓電力設備接地裝置的接地電阻，不得超過4Ω。使用同一接地裝置的并列運行的發(fā)電機、變壓器等電力設備，當其總容量不超過100kVA時，接地電阻不宜大于10Ω。架空線路的干線和分支線的終端以及沿線每1km處；電纜和架空線在建筑物的引入處，PEN線應重復接地（但距接地點不超過50m者除外）。重復接地的接地電阻不應大于10Ω。在電力設備接地裝置的接地電阻允許達到10Ω的電力網中，每一重復接地裝置的接地電阻不應超過30Ω，但重復接地不應少于三處。(1)TT系統(tǒng)受同一保護器保護的所有外露可導電部分應連同其保護導體一起接至這些部分共同的接地極上。當幾個保護電器串聯使用時，上述要求分別適用于被每個保護器保護的所有外露可導電部分。應滿足以下條件：RA×Ia≤50V式中RA－外露可導電部分的保護導體和接地極電阻之和，Ω；Ia－使保護電器自動動作的電流，A。當保護電器是剩余電流保護器時，Ia是額定剩余動作電流I△n，為實施選擇性目的，S型剩余電流保護器可與普通型剩余電流保護器串聯使用。為得到S型剩余電流保護器的選擇性，在配電回路中允許剩余電流保護器動作時間不超過1s。當保護電器是過電流保護電器時，它應在以下二者取一：反時限特性的電器，Ia應是保證5s內自動動作的電流，A，或瞬動特性的電器，Ia應是保證瞬時動作的最小電流，A。(2)IT系統(tǒng)在IT系統(tǒng)中，裝置應與地絕緣或通過足夠大的阻抗接地。接地點或是系統(tǒng)的中性點，或是一個人工中性點。如果零序阻抗足夠高，人工中性點可直接接地。當不存在中性點時，可將一個相導體通過一個阻抗接地。因此在發(fā)生對外露可導電部分或對地的單一故障時，故障電流小，切斷電源并不是必需的。但是應采取措施，以避免同時存在兩個故障時，人體同時觸及不同的可導電部分，出現有害的病理生理效應。外露可導電部分應單獨地、成組地或集中地接地。應滿足以下條件：RA×Id≤50V式中RA－外露可導電部分的接地極電阻，Ω；Id－相導體和外露可導電部分之間第一次出現阻抗可忽略的故障時的故障電流，A。Id的值計及了泄漏電流和裝置的主接地阻抗的影響。6.接觸電壓、跨步電壓計算方法(1)接觸電位差與跨步電位差電力設備發(fā)生接地故障時，接地故障電流流過接地裝置，在大地表面形成分布電位，地面上距設備水平距離0.8m處與沿設備外殼垂直距離1.8m處兩點間的電位差，稱為接觸電位差；人體接觸該兩點時所承受的電壓，稱為接觸電壓。地面上水平距離0.8m的兩點間的電位差，稱為跨步電位差；人體兩腳接觸該兩點時承受的電壓，稱為跨步電壓。確定發(fā)電廠、變電所接地裝置的型式和布置時，考慮保護接地的要求，應降低接觸電位差和跨步電位差，并應符合下列要求：1)在110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6kV～35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點兩相接地時，發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應超過下列數值：式中Ut－接觸電位差，V；Us－跨步電位差，V；ρf－人腳站立處地表面的土壤電阻率，Ω.ｍ；t－接地短路（故障）電流的持續(xù)時間，s。2)3kV～66kV不接地、經消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后，當不迅速切除故障時，此時發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應超過下列數值：3)在條件特別惡劣的場所，例如水田中，接觸電位差和跨步電位差的允許值宜適當降低。(2)接觸電位差與跨步電位差的計算1)接地故障時接地裝置的電壓可按下式計算：式中Ug－接地裝置的電壓，V；I－計算用入地短路電流，A；R－接地裝置（包括人工接地網及與其連接的所有其他自然接地極）的接地電阻，Ω。2)均壓帶等間距布置時接地網（見圖14.3-2）地表面的最大接觸電位差、跨步電位差的計算。圖14.3-2接地網的形狀a)接地網地表面的最大接觸電位差，即網孔中心對接地網接地極的最大電位差，可按下式計算：式中Utmax－最大接觸電位差，V；Ktmax－最大接觸電位差系數。當接地極的埋設深度h=0.6m～0.8m時，Ktmax可按下式計算：式中Kd、KL、Kn、Ks－系數，對30×30m2≤S≤500×500m2的接地網，其系數可按下式計算：方孔接地網長孔接地網式中n－均壓帶計算根數；d－均壓帶等效直徑，m；L1、L2－接地網的長度和寬度，m；S－接地網總面積，m2；b)接地網外的地表面最大跨步電位差可按下式計算：式中Usmax－最大跨步電位差，V；Ksmax－最大跨電位差系數。正方形接地網最大跨步電位差系數可按下式計算：而T＝0.8m，即跨步距離。對于矩形接地網，值由下式計算：式中L0－接地網的外緣邊線總長度，m；L－水平接地極的總長度，m。3)均壓帶非等間距布置時接地網地表面的最大接觸電位差、跨步電位差的計算從略。第四節(jié)接地裝置配置接地裝置一般是由接地極、接地導體和主接地端子（主接地母排）等構成的。主接地端子（主接地母排）通過接地導體與諸多接地極連接，實現電氣裝置需接地部分與地的連接，又可通過保護導體、保護聯結導體與電氣裝置內外露可導電部分、電氣裝置外可導電部分的聯結，實現主等電位聯結。主接地端子（主接地母排）是建筑物內電氣裝置參考電位點。接地裝置配置、保護導體及保護聯結導體連接方式見下圖。圖14.4-1接地裝置配置示意圖索引M外露可導電部分設備可觸及到的通常不帶電，但在基本絕緣損壞時可變?yōu)閹щ姷目蓪щ姴糠?。C外部可導電部分不屬于電氣裝置的一部分且易于引入一個電位(通常是局部電位)的可導電部分。C1外部進來的金屬的水管C2外部進來的金屬的排廢棄物、排水管道C3外部進來的帶絕緣插管金屬可燃氣體管道C4空調C5供熱系統(tǒng)C6金屬水管，比如浴室里的金屬水管C7在外露可導電部分的伸臂范圍內的外部可導電部分B主接地端子（主接地母線）電氣裝置接地配置的一部分，用于與若干接地用的導體實行電氣連接的端子或母線。T接地極埋在特殊的導電介質（例如，混凝土或焦炭）中，與大地有電氣接觸的導電部分。T1基礎接地T2LPS(防雷裝置)的接地極，如果需要的話保護導體為安全目的(如電擊防護)而設置的導體。保護聯結導體為保護性等電位聯結而設的保護導體。用作輔助聯結用的保護聯結導體LPS(防雷裝置)的引下線接地導體在系統(tǒng)、裝置或設備的給定點與接地極之間提供導電通路或部分導電通路的導體。1.接地極(1)對接地極的材料和尺寸的選擇，應使其既耐腐蝕又具有適當的機械強度。從腐蝕和機械強度的考慮，對于埋入土壤的常用材料接地極的最小尺寸，見表14.4-1。表14.4-1考慮了腐蝕和機械強度，對于埋入土壤的常用材料的接地極的最小尺寸材料表面形狀最小尺寸直徑mm截面積mm2厚度mm鍍層/護層的厚度μm單個值平均值鋼鍍鋅a或不銹鋼a,b帶狀c9036370型材9036370深埋接地極用的圓棒166370淺埋接電極用的圓線g1050e管狀2524755銅護套深埋接地極用的圓棒152000電積鍍銅護層深埋接地極用的圓棒1490100銅裸露a帶狀502淺埋接電極用的圓線g25f絞線單根1.825管狀202鍍錫絞線每根1.82515鍍鋅帶狀d5022040a也能用作埋在混凝土中的電極。b不適于電鍍。c例如，帶圓邊的軋制板條或切割的板條。d帶圓邊的板條。e在目前技術條件下，對于連續(xù)浸鍍，僅能鍍到50μm厚。f經驗表明，在腐蝕性和機械損傷極低的場所，16mm2的圓線是可以用的。g當埋設深度不超過0.5m時，被認為是表層電極。表14.4—1B鋼接地體和接地線最小規(guī)格類別地上地下屋內屋外圓鋼直徑mm688/10扁鋼截面mm2扁鋼厚度mm244848344角鋼厚度mm22.54鋼管管壁厚度2.52.53.5/2.5注：1.地下部分圓鋼的直徑，其分子、分母數據分別對應于架空線路和發(fā)電廠、變電所的接地裝置；2.地下部分鋼管的壁厚，其分子、分母數據分別對應于埋于土壤和埋于室內素混凝土地坪中；3.架空線路桿塔的接地極引出線，其截面不應小于50mm2，并應熱鍍鋅。此表摘自<<DL/T621-1997中的表1<接地裝置導體的最小尺寸>>>。24.2.2當設計無要求時，接地裝置的材料采用為鋼材，熱浸鍍鋅處理，最小允許規(guī)格、尺寸應符合表24.2.2的規(guī)定：表24.2.2最小允許規(guī)格、尺寸種類、規(guī)格及單位敷設位置及使用類別地上地下室內室外交流電流回路直流電流回路圓鋼直徑（mm）681012扁鋼截面（mm2）60100100100厚度（mm）3446角鋼厚度（mm）22.546鋼管管壁厚度（mm）2.52.53.54.5此表摘自《GB50303-2002建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范》(2)任何一種接地極，其功效都取決于當地的土壤條件。應根據土壤條件和所要求的接地電阻值，應選擇一個或多個接地極。(3)可采用的接地極舉例如下：——嵌入地礎的地下結構金屬結構網（基礎接地）；——金屬板；——埋在地下的鋼筋混凝土（預應力的混凝土除外）中的鋼筋；——金屬棒或管子；——金屬帶或線；——根據當地條件或要求所設電纜的金屬護套和其它金屬護層；——根據當地條件或要求所設置的其它適用的地下金屬網。(4)在選擇接地極類型和確定其埋地深度時，應考慮到當地的條件和相關規(guī)定，以防止在土壤干燥和凍結的情況下，接地極的接地電阻增加到有損電擊防護措施的阻值（見GB14821.1）。(5)應注意在接地配置中采用不同材料時的電解腐蝕問題。(6)用于輸送可燃液體或氣體的金屬管道，不應用作接地極。2.接地導體(1)接地導體應符合4.(1)的規(guī)定；而且，對于埋入土壤里的接地導體，其截面積應按表14.4-2確定。在TN系統(tǒng)中，若預期通過接地極的故障電流不明顯，則接地導體尺寸可按接到主接地端子的保護聯結導體最小截面積確定。表14.4-2——埋在土壤中的接地導體的最小截面積有防機械損傷保護無防機械損傷保護有防腐蝕保護銅：2.5mm2鐵：10mm2銅：16mm2鐵：16mm2無防腐蝕保護銅：25mm2鐵：50mm2(2)接地導體與接地極的連接應牢固，且有良好的導電性能。這種連接應采用鋁熱焊、壓接器、夾具或其它的機械連接器。機械接頭應按廠家的說明書安裝。若采用夾具，則不得損傷接地極或接地導體。3.主接地端子(1)在采用保護聯結的每個裝置中都應配置有主接地端子，并應將下列導體與其連接：——保護聯結導體；——接地導體；——保護導體；——功能接地導體（如果相關的話）。(2)接到主接地端子上的每根導體，都應能被單獨地拆開。這種連接應當牢固可靠，而且只有用工具才能拆開。4.保護導體(1)保護導體最小截面積每根保護導體的截面積都應滿足GB14821.1的413.1中關于自動切斷電源所要求的條件，而且能承受預期的故障電流。保護導體的截面積可按(2)的公式計算，也可按表14.4-3進行選定。這兩種方法都應考慮(3)的要求。連接保護導體的端子尺寸，應能容納按本條所規(guī)定尺寸的導體。表14.4-3——保護導體的最小截面積線路導體截面積S／mm2相應保護導體的最小截面積／mm2保護導體與相導體使用相同材料保護導體與相導體使用不同材料S≤16S16<S≤3516aS>35其中：k1是相導體的k值，它是根據導體和絕緣材料由相應的表中選取的。k2是保護導體的k值，它由表中的相應參數選擇的。a對于PEN導體，其截面積僅在符合中性導體尺寸確定原則（見GB16895.6）的前題下，才允許減小。(2)保護導體的截面積不應小于由如下兩者所確定的值：——按IEC60949；——或僅對切斷時間不超過5s時，可由下列公式所確定：式中:S－截面積，單位為平方毫米（mm2）；I－通過保護電器的阻抗可忽略的故障產生的預期故障電流(見IEC60909-0)交流有效值，單位為安培(A)；t－保護器自動切斷時的動作時間，單位為秒(s)；注1：需要考慮線路阻抗的限流影響和保護電器I2t的限值。k－由保護導體、絕緣和其它部分的材料以及初始和最終溫度決定的系數（k值的計算見有關表格）。若用公式求得的尺寸是非標準的，則應采用較大標準截面積的導體。注2：對處于有潛在爆炸性危險環(huán)境中的裝置的溫度限制，見IEC60079－0。注3：按IEC60702－1，礦物絕緣電纜的金屬護套承受接地故障的能力大于相導體承受接地故障電流的能力，且把這種金屬護套用作保護導體時，則不必計算其截面積。(3)不屬于電纜的一部分或不與相導體共處于同一外護物之內的每根保護導體，其截面積不應小于下述相應尺寸：——有防機械損傷保護，則銅，2.5mm2；鋁，16mm2；——沒有防機械損傷保護，則銅，4mm2；鋁，16mm2；。(4)當兩個或更多個回路共用一個保護導體時，其截面積應按如下要求來確定：——考慮到在這些回路中遭受最嚴重的預期故障電流和動作時間，其截面積按4.(1)計算；或——對應于回路的最大相導體截面積，其截面積按表14.4-3選定。5.保護導體類型(1)保護導體由下列的一種或多種導體組成：——多芯電纜中的導體；——與帶電導體共用的外護物(絕緣的或裸露的導體)；——固定安裝的裸露的或絕緣的導體；——屬于在(2)的a)項和b）項規(guī)定條件的金屬的電纜護套、電纜屏蔽層、電纜鎧裝、金屬編織物、同心導體、電纜導管。(2)如果裝置中包括帶金屬外護物的設備，例如低壓開關柜、控制設備組件或母線槽系統(tǒng)，若其金屬外護物或框架同時滿足如下三項要求，則可用作保護導體：a)應能利用結構或適當的連結，使對機械、化學或電化學損傷的防護性能得到保證，從而保證它們的電氣連續(xù)性；b)它們應符合4.(1)的要求；c)在每個預留的分接點上，應允許其它保護導體的連接(3)下列金屬部分不允許用作保護導體或保護聯結導體：——金屬水管；——含有可燃性氣體或液體的金屬管道；——正常使用中承受機械應力的結構部分；——柔性或可彎曲的金屬導管（用于保護接地或保護聯結目的而特別設計的除外）；——柔性金屬部件；——支撐線。6.PEN導體(1)PEN導體只能在固定的電氣裝置中采用，而且，考慮到機械強度原因，其截面積不應小于：銅，10mm2或鋁，16mm2。(2)PEN導體應按它可能遭受的最高電壓加以絕緣。(3)如果從裝置的任一點起，中性導體和保護導體分別采用單獨的導體，則不允許將該中性導體再連接到裝置的任何其它的接地部分（例如，由PEN導體分接出的保護導體）。然而，允許由PEN導體分接出的保護導體和中性導體都超過一根以上。對保護導體和中性導體，可分別設置單獨的端子或母線。在這種情況下，PEN導體應接到為保護導體預設的端子或母線上。(4)外部可導電部分不應用作PEN導體。第五節(jié)低壓配電系統(tǒng)的接地型式1.接地型式低壓系統(tǒng)接地型式以拉丁字母作代號，其意義如下：第一個字母表示電源端與地的關系：T－電源端有一點直接接地；I－電源端所有帶電部分不接地或有一點通過高阻抗接地。第二個字母表示電氣裝置的外露可電導部分與地的關系：T－電氣裝置的外露可電導部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點；N－電氣裝置的外露可電導部分與電源端接地點有直接電氣連接。－后的字母用來表示中性導體與保護導體的組合情況：S－中性導體和保護導體是分開的；C－中性導體和保護導體是合一的。2.TN系統(tǒng)電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可電導部分通過中性導體或保護導體連接到此接地點。根據中性導體和保護導體的組合情況，TN系統(tǒng)的有以下三種型式：a)TN－S系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導體和保護導體是分開的（見圖14.5-1）。b)TN－C系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的中性導體和保護導體是合一的（見圖14.5-2）。c)TN－C－S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（見圖14.5-3）。圖14.5-1TN－S系統(tǒng)圖14.5-2TN－C系統(tǒng)圖14.5-3TN－C－S系統(tǒng)3.TT系統(tǒng)電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可電導部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點（見圖14.5-4）。圖14.5-4TT系統(tǒng)4.IT系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點通過高阻抗接地，電氣裝置的外露可電導部分直接接地（見圖14.5-5）。圖14.5-5IT系統(tǒng)14.5.5適用范圍TN－C系統(tǒng)特點：－PEN線兼有N線和PE線的作用，節(jié)省一根導線；－重復接地，減小系統(tǒng)總的接地電阻；－PEN線產生電壓降，外露可導電部分對地有電壓；－PEN線在系統(tǒng)內傳導故障電壓；－過電流保護兼作接地故障保護。使用場所：三相負載均衡，并有熟練的維修技術人員。TN－S系統(tǒng)特點－PE線與N線分開，PE線非故障時不流過電流，外露可電導部分不帶電壓，比較安全，但多一根導線；－PE線在系統(tǒng)內傳導故障電壓。使用場所：防電擊要求高，爆炸和有火災危險場所，建筑物內裝有大量信息技術設備。TT系統(tǒng)特點－外露可電導部分有獨立的接地保護，不傳導故障電壓；－由于電源系統(tǒng)有兩個獨立接地體，發(fā)生接地故障時接地故障電流較小，不能采用過電流保護兼作接地故障保護，而采用剩余電流保護器；－因采用剩余電流保護器保護線路，雙電源（雙變壓器、變壓器與柴油發(fā)電機組）轉換時采用四極開關：－易產生工頻過電壓。使用場所：等電位聯結有效范圍外的戶外用電場所，城市公共用電，高壓中性點經低電阻接地的變電所。IT系統(tǒng)特點（不引出中性線）－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的電容電流，其值很小，外露可導電部分對地電壓不超過50V，不需要立即切斷故障回路，保證供電的連續(xù)性；－發(fā)生接地故障時，對地電壓升高1.73倍；－220V負載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源專供；－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)院手術室等。第六節(jié)信息技術設備接地1.供電系統(tǒng)的接地型式選擇在安裝或可能安裝有重要信息技術設備的建筑物中，為了把信號電纜中通過的中性線電流所引起的EMC問題（以及在極端情況下的過電流可能性）減到最低程度，應考慮在電源進線點之后，使用單獨的保護導體（PE）和中性導體（N），見圖14.6-2。1）對PEN的電壓降ΔU；2）有限范圍的環(huán)路；3）裝置外可導電部分。注：在TN－S系統(tǒng)中電流將通過中性導體流動；而在TN－C系統(tǒng)中，電流將通過信號電纜中的屏蔽或參考地導體、外露可導電部分和裝置外可導電部分（例如建筑物的金屬構件）流動。圖14.6-1建筑物中的TN－C系統(tǒng)和TN－C－S系統(tǒng)如果變壓器、電動機－交流發(fā)電機組、不間斷電源（UPS）或類似電器作為建筑物電氣裝置的組成部分以TN－C系統(tǒng)來供電，那么當它們僅用來為信息技術設備供電時，其輸出應為TN－S系統(tǒng)。1）沿PE導體避免了電壓降ΔU；2）有限范圍的環(huán)路；注：在TN－S系統(tǒng)中避免中性導體電流的分流。圖14.6-2在建筑物系統(tǒng)中采用TN－S系統(tǒng)以避免在聯結結構中出現中性導體電流2.信息技術設備的接地IEC標準規(guī)定，在一個建筑物內的電氣裝置只允許有一個共用的接地裝置，并采取等電位聯結，消除或減少電位差。信息技術設備只能通過PE線與共用接地裝置連接，并實施等電位聯結，以等電位聯結系統(tǒng)的電位作為信息技術設備的參考電位。IEC標準認為，50mm2銅質導體作為接地干線，是材料成本與阻抗之間最好的結合，10mm2銅質導體作為功能接地最小截面。信息技術設備接地方法及等電位聯結方法，如以下所述：(1)環(huán)形連接的保護導體如圖14.6-3-1所示，等電位聯結網絡是等電位聯結環(huán)形導體，用電設備保護接地與功能接地就進與等電位聯結環(huán)形導體連接，等電位聯結環(huán)形導體的敷設應方便連接。圖14.6-3－1環(huán)形連接的保護導體(2)放射狀連接的保護導體如圖14.6-3-2所示，此法使用了與電源導體在一起的保護導體。每臺設備的保護導體為電磁干擾（電源帶來的瞬變除外）提供了一個阻抗相對較高的通路，從而使信息技術設備間的信號電纜承受著大部分引入的噪聲。因此設備本身必需具有令人滿意的高抗干擾性能。由于信息技術設備提供了專用的電源回路和接地系統(tǒng)，而它們與其他電源回路和接地系統(tǒng)及外部金屬物體相隔離，因此使引入的干擾大量減小。在某些情況下信息技術設備的放射狀連接的功能接地和保護導體的星狀接地點（如相關配電盤中的PE母線），可以通過連接到主接地端子的一個單獨的專用絕緣導體接地。圖14.6-3－2放射狀連接的保護導體(3)局部網狀－放射狀連接的等電位聯結系統(tǒng)如圖14.6-4所示，將信息技術系統(tǒng)的各組成部分等電位聯結到一個局部網上，能使常規(guī)的保護導體作用得到了補充。這樣做能夠在靠近等電位網上為信號互聯的各組成部分之間提供一個低阻抗的參考電位平面，其阻抗取決于頻率和網孔間隔。與方法1相同，由于整個信息技術系統(tǒng)的電源回路和接地系統(tǒng)，包括等電位聯結網，與其他電源回路和接地系統(tǒng)以及外部可導電部分（如建筑物金屬件）相隔離，因此抗干擾性能得到了提高。相互間有連接信號電纜或控制電纜的用電設備應置于局部網狀范圍內。圖14.6-4局部網狀－放射狀連接的等電位聯結系統(tǒng)(4)網狀－放射狀連接的等電位聯結系統(tǒng)如圖14.6-5所示，這種方法可提供足夠低的阻抗，解決只具有一般抗干擾能力的設備上的大部分噪聲問題，解決效果取決于工作和干擾頻譜及網孔間隔。相互間有連接信號電纜或控制電纜的用電設備或無連接信號電纜或控制電纜的用電設備都可置于網狀范圍內。圖14.6-5網狀－放射狀連接的等電位聯結系統(tǒng)(5)信息技術設備供電信息技術設備電源大部分采用低壓交流經降壓變壓器降壓后整流（如圖14.6-6所示）直流供電或經開關電源供電（如圖14.6-7所示），但在交流側均加L、C組成的高通濾波器，對地有泄漏電流。圖14.6-6降壓變壓器的直流電源示意圖圖14.6-7開關電源示意圖接至信息技術設備電源的PE導體完好無損時，濾波器中的電容器通過PE導體泄漏微量電流，信息技術設備外露可導電部分為低電位，對人體不產生電擊，如圖14.6-8所示。圖14.6-8PE導體完好無損時不產生電擊示意圖圖14.6-9PE導體折斷時產生電擊示意圖接至信息技術設備電源的PE導體因某種原因折斷，如圖14.6-9所示，交流供電的相導體經濾波器中的電容器、信息技術設備外露可導電部分、人體的阻抗ZT、人體的接地電阻RS、配電變壓器中性點的接地電阻RB形成回路，對人體產生電擊。為了避免此類故障發(fā)生，設備泄漏電流超過10mA時，應采取以下措施：1)高度牢靠的保護（接地）回路保護導體應具有熱穩(wěn)定所要求的截面或符合下述規(guī)定的截面，在兩者中取較大者。a)當采用獨立的保護導體時，應是一根截面積不小于10mm2的導體或是兩根有獨立端頭的，每根截面積不小于4mm2的導體。b)當保護導體與供電導體合在一根多芯電纜中時，電纜中所有導體截面積總和應不小于10mm2.c)當保護導體裝在剛性或柔性金屬導管內并與導管并接時，應采用不小于2.5mm2的導體。d)符合要求的剛性或柔性金屬導管、金屬母線槽和槽盒以及金屬屏蔽層和鎧裝。2)使用雙繞組變壓器當設備是通過雙繞組變壓器供電或通過其它輸入與輸出回路相互隔開的機組（如電動發(fā)電機）供電時，其二次回路建議采用TN－S系統(tǒng)。目的是使泄漏電流的通路局部化和減少該通路連續(xù)性被中斷的可能性。為易于表達，圖14.6-10中只畫了單相系統(tǒng),系統(tǒng)可以是三相的。初級和次級回路的控制和保護措施未在圖中標示。C為濾波電容器。L1和L2（或N）是接至電源進線的連接導體。PE是從設備的可觸及部分到電氣裝置主接地端子的連接導體，它既用作Ⅰ類設備的保護導體，也用作Ⅱ類設備的功能接地導體。因隔離變壓器后的PE導體在用電設備使用范圍內，便于觀察與檢測；隔離變壓器前PE導體折斷時，采用隔離變壓器供電，不會產生電擊。圖14.6-10隔離變壓器的連接方法第七節(jié)等電位聯結與特低電壓1.等電位聯結將建筑物電氣裝置內外露可導電部分、電氣裝置外可導電部分、人工或自然接地體用導體連接起來以達到減少電位差稱為等電位聯結。等電位聯結也有不與人工或自然接地體連接的，稱為不接地的等電位聯結。等電位聯結有主等電位聯結、局部等電位聯結和輔助等電位聯結之分。所謂主等電位聯結乃是將建筑物內的下列導電部分匯接到進線配電箱近旁的接地母排(主接地端子板)上而互相聯結：——進線配電箱的PE（PEN）母排；——自接地極引來的接地干線（如需要）；——建筑物內的公用設施金屬管道，如煤氣管道、上下水管道，以及暖氣、空調等的干管；——建筑物的金屬結構；——鋼筋混凝土內的鋼筋網。需要說明，煤氣管和暖氣管可進行主等電位聯結，但不允許用作接地體。因為煤氣管道在入戶后應插入一段絕緣部分，并跨接一過電壓保護器；戶外地下暖氣管因包有隔熱材料，與地非良好接觸。局部等電位聯結是在建筑物內的局部范圍內按主等電位聯結的要求再做一次等電位聯結。輔助等電位聯結則是在伸臂范圍內有可能出現危險電位差的可同時接觸的電氣設備之間或電氣設備與裝置外可導電部分(如金屬管道、金屬結構件)之間直接用導體作聯結。圖14.7-1主等電位聯結示意2等電位聯結作用(1)降低預期接觸電壓圖14.7-2TN系統(tǒng)等電位聯結作用以接地型式TN－C－S系統(tǒng)為例加以說明，圖14.7-2為常用的TN-C-S系統(tǒng)，在電源進線處PEN線分成PE線和N線(N線從此處開始與PE線絕緣)，設有重復接地，不安裝主等電位聯結,如果設備發(fā)生接地故障，忽略接地故障點的阻抗，RA與RB串聯后再與ZPEN并聯，RA+RB>>ZPEN；人體阻抗Zh與鞋襪和地板電阻Rp串聯后再與ZPE并聯，Zh+Rp>>ZPE，接地故障電流Id流經相線和PE線、PEN線，返回變壓器低壓繞組，即式中－U0相對地標稱電壓，V；－ZT變壓器零序阻抗，Ω；－ZL相線阻抗，Ω；－ZPE電氣裝置內部PE線阻抗，Ω；－ZPEN電氣裝置外部PEN線阻抗，Ω。預期故障電壓UT1可用下式計算：

做了主等電位聯結后預期接觸電壓為從以上兩式可知，做了主等電位聯結后，減少的預期接觸電壓為從圖14.7-2可知，做了主等電位聯結后，在主等電位聯結區(qū)內，作為主等電位聯結組成部分的建筑物基礎鋼筋、金屬結構件、金屬管道、金屬電纜橋架、電纜金屬護套、敷設電纜或導線金屬管等自然接地體，接地電阻值較小，已起到重復接地的作用。IEC標準沒有規(guī)定必須為重復接地做人工接地體，也沒有明確規(guī)定重復接地的電阻值。電源線路中PEN線上的電壓降雖不在建筑物內產生接觸電壓，但它能使接地母排對地電位升高。由于在主等電位聯結范圍內電氣裝置外露可導電部分和裝置外可導電部分都和接地母排相連通，其電位都同樣升高而基本處于同一電位上，人體接觸這些導電部分時，沒有接觸不同電位，自然不存在電擊危險的。(2)消除自建筑物外沿PEN線或PE線竄入的危險故障電壓TN系統(tǒng)內因絕緣損壞發(fā)生接地故障后有三種可能情況：一是故障點相接觸的兩金屬部分因數百以至數千安的電流通過，熔化成團而脫離接觸，接地故障自然消失；二是兩金屬部分熔化成團脫離接觸后引燃電弧，形成大故障點阻抗的電弧性接地故障，由于相當大一部分的線路電壓降落在電弧上，接觸電壓相對減少，它的后果大多是火災而非人身電擊；三是兩金屬部分熔化后互相焊牢，使故障繼續(xù)存在，其故障點阻抗可忽略不計，其后果大多是人身電擊，這就是接地故障。正是由于接地故障電壓存在，沿PEN線或PE線竄入的危險故障電壓易引起的電擊。－保護裝置未動作而引起的接地故障電壓；－當電源干線中的PEN線折斷時(俗稱斷零)，由于三相負荷不均衡，負荷側中性點漂移，也能使PEN線和設備外殼對地帶電位。如果建筑物內有主等電位聯結，使外露可導電部分都處于該電位，同樣也可消除由此引起的電擊危險；－高壓系統(tǒng)中性點不接地或經消弧線圈接地發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓；－高壓系統(tǒng)中性點經低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障引起的低壓系統(tǒng)接地故障電壓。雖然PEN線或PE線上存在危險故障電壓，但由于PEN線或PE線在建筑物內均已等電位聯結，在等電位聯結范圍內人體同時可觸及的電氣裝置內、外外露可導電部分基本上處于同一電位，火災及人身電擊自然不會產生。(3)減少保護裝置據拒動帶來的危害保護裝置據拒動是由于：－保護裝置內的電子元器件的老化，溫度漂移或干擾等；－保護裝置的動作值改變，裝置投入運行后，增加供電容量或串級保護需要，電子脫扣器受環(huán)境溫度的影響等；－增加供電的線路長度，阻抗加大；－保護裝置開斷較大的短路電流，觸頭表面被拉毛，觸頭接觸電阻加大；－保護裝置脫扣器供電電源與發(fā)生接地故障同相序，接地故障造成脫扣器供電電壓低于要求值。等電位聯結可以降低故障回路阻抗，縮短保護裝置的動作時間，降低接觸電壓。<<低壓配電設計規(guī)范>>（GB50054－95）第4.4.4條明確規(guī)定，采用接地故障保護時，應做等電位聯結，也符合IEC標準將等電位聯結規(guī)定為自動切斷故障電源后備措施，以防止電擊發(fā)生。(4)等電位聯結是電磁兼容（EMC）主要措施之一1）有利于消除雷擊電磁脈沖干擾等電位聯結減小需要防雷空間內各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。穿過各防雷區(qū)界面的金屬物和系統(tǒng)，以及在一個防雷區(qū)內部的金屬物及系統(tǒng)均應在界面處做符合要求的等電位聯結。圖14.7-3各防雷保護區(qū)間的等電位聯結示意圖2）信息技術設備的電磁兼容信息技術裝置或設備可能因為在設備中或互連的設備間感應產生的電流或電壓而出錯。干擾的原因包括雷電或負載的通斷、靜電放