配電系統的接地與漏電保護器的配置技術
時間:2008-06-10 10:02:00來源:fenghy
導語:?文章論述了配電系統的接地方式及適用范圍,并在簡述了RCD原理后,指出了正確使用RCD的方法
摘 要: 文章論述了配電系統的接地方式及適用范圍,并在簡述了RCD原理后,指出了正確使用RCD的方法。
電能是一種即發即用、便于傳輸、使用的清潔能源。我國電力工業發展速度2000年全國發電量為1368.5TWH發電裝機容量達到319GW,居世界第二位。電氣化水平也得到了極大提高。電能已經成為我國各方面建設及人們生活中不可缺少的能源。電能的使用已遍及各行各業。如:電能用于金屬熔煉、焊接、切割及金屬熱處理,用于電解、電鍍及電化加工,電能還用于運輸工業、醫療及農業灌溉等。現在,電能正愈來愈多地用來改善居住環境等。
1 接地方式
長期以來,電力安全運行及正確使用電能一直是人們關心的問題,而配電系統的正確接地及有效保護技術又是安全利用電能的重要方面。
電力系統中,有兩種接地方式,即中性點直接接地(亦稱大電流接地系統),另一種是中性點不接地(或經消弧線圈接地,亦稱小電流接地系統)。在110kV及以上的高壓或超高壓電力系統中,一般采用中性點直接接地,這是為了降低高壓電器設備的絕緣水平,也可以防止在發生接地故障后產生的過電壓,可免除單相接地后的不對稱性。這種接地方式下,接地故障所產生的零序電流足夠使繼電保護靈敏動作,所以保護可靠。
中壓配電系統一般中性點不接地,所以,一旦發生單相接地故障,系統還能在不對稱方式下運行二個小時。但是地下電力電纜大量使用及城市用電負荷急增,不少地方已開始采用中性點接地方式。
對380/220V的低壓配電系統,除某些特殊情況外,絕大部分是中性點接地系統,其目的是為了防止絕緣損壞后運行人員遭受觸電的危險。
這里舉一例說明,低壓三相四線制變壓器二次側中性點經接地,電氣設備外殼不接地。當外殼帶電時,有人觸及外殼,此時流過人體的電流為:
Iren=
式中:ux——相電壓(V)
rren——人體電阻(Ω)
r0——接地裝置電阻(Ω)
由于r0<<rren≈1500Ω,則Iren≈≌0.147A,結果遠大于安全允許值。
2 漏電保護器
國家標準GB16917.1—97《家用或類似用途帶過電流保護的剩余電流動作斷路器的一般要求》等標準規定,漏電保護器可分:
(1)漏電動作開關(僅有漏電保護的保護器);
(2)漏電動作斷路器(帶過載、短路和漏電三種功能保護器);
(3)漏電繼電器(僅有漏電報警功能的保護器)。
2.1 保護器的工作原理
漏電保護是一種電流動作型漏電保護,它適用于電源變壓器中性點接地系統(TT和TN系統),也適用于對地電容較大的某些中性點不接地的IT系統(對相-相觸電不適用)。
漏電保護器工作原理。三相線A,B,C和中性線N穿過零序電流互感器,零序電流互感器的副邊線圈接中間環節及脫扣器。
在正常情況下(無觸電或漏電故障發生),由克氏電流定律知道:三相線和中性線的電流向量和等于零,即:
+++=O
因此,各相線電流在零序電流互感器鐵芯中所產生磁通向量之和也為零,即:
+++=0
當有人觸電或出現漏電故障時,即出現漏電電流,這時通過零序電流互感器的一次電流向量和不再為零,即:
Δ+++≠0
零序電流互感器中磁通發生變化,在其副邊產生感應電動勢,此信號進入中間環節,如果達到整定值,使勵磁線圈通電,驅動主開關,立即切斷供電電源,達到觸電保護。
2.2 漏電保護器性能參數說明
2.2.1 額定漏電動作電流(I△n)
它是指在規定條件下,漏電保護器必須可靠動作的漏電動作電流值。國家標準(GB6829—86)規定為0.006、0.01、0.015、0.03、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.5、1、3、5、10、20A計15個等級,在0.03A(30mA)以下為高靈敏度,0.03~1A為中靈敏度,1A以上為低靈敏度。
2.2.2 額定漏電不動作電流(I△n0)
這是為防止漏電保護器誤動作的必需技術參數,即在電網正常運行時允許的三相不平衡漏電流。國家標準規定I△n0不得低于I△n的1/2。
2.2.3 漏電動作分斷時間
動作時間是從突然施加漏電動作電流開始到被保護主電路完全被切斷為止。為達到人身觸電時的安全保護作用和適應分級保護的需要,漏電保護器分快速型、延時型及反時限型三種。
2.2.4 靈敏度α
一般漏電信號電流不可能很大,又要保證人身安全,我國規定的30mA信號電流可直接接觸保護,國外可小到6mA。
采取加大鐵芯截面積,增加匝數N1,可以增加勵磁阻抗Zm,及增加負載阻抗ZL,則可以得到高的靈敏度。
3 低壓配電系統的接地
3.1 三種接地系統
在我國的《民用電氣設計規范》(JGJ/T16—92)標準中將低壓配電系統分為三種,即TN、TT、IT三種形式。其中,第一個大寫字母T表示電源變壓器中性點直接接地;I則表示電源變壓器中性點不接地(或通過高阻抗接地。第二個大寫字母T表示電氣設備的外殼直接接地,但和電網的接地系統沒有聯系;N表示電氣設備的外殼與系統的接地 中性線相連。
TN系統:電源變壓器中性點接地,設備外露部分與中性線相連。
TT系統:電源變壓器中性點接地,電氣設備外殼沒有專用保護接地線(PE)。
IT系統:電源變壓器中性點不接地(或通過高阻抗接地),而電氣設備外殼沒有專用保護接地線(PE)。
3.2 TN系統
電力系統的電源變壓器的中性點接地,根據電氣設備外露導電部分與系統連接的不同方式又可分三類:即TN—C系統、TN—S系統、TN—C—S系統。下面分別進行介紹。
3.2.1 TN—C系統
其特點是:電源變壓器中性點接地,保護零線(PE)與工作零線(N)共用。
(1)它是利用中性點接地系統的中性線(零線)作為故障電流的回流導線,當電氣設備相線碰殼,故障電流經零線回到中點,由于短路電流大,因此可采用過電流保護器切斷電源。TN—C系統一般采用零序電流保護;
(2)TN—C系統適用于三相負荷基本平衡場合,如果三相負荷不平衡,則PEN線中有不平衡電流,再加一些負荷設備引起的諧波電流也會注入PEN,從而中性線N帶電,且極有可能高于50V,它不但使設備機殼帶電,對人身造成不安全,而且還無法取得穩定的基準電位;
(3)TN—C系統應將PEN線重復接地,其作用是當接零的設備發生相與外殼接觸時,可以有效地降低零線對地電壓。
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