昆山水電安裝中低壓配電系統接地是一項復雜、事關安全的工程,接地形式與接地故障保護息息相關,有關技術人員一定要按有關國家標準、規范執行,做到概念清楚、具體分析、準確把握,才能有效地防止觸電和火災發生,提高安全用電水平。
低壓配電接地系統是配電系統中很重要的組成部分,能否正確選用直接影響到整個系統的可靠性和安全性。20世紀90年代我國制定和修訂了有關電氣技術規范、標準,基本上等同IEC標準。但是,目前建筑電氣設計和施工中仍存在接地形式混亂、接地做法欠合理、剩余電流保護器(RCD)接線錯誤等問題,電氣事故時有發生。
1 低壓配電系統接地形式
1.1 IT系統
電源端帶電部分不接地或經高電阻、電抗或阻抗接地,而用電設備外露導電部分直接接地。IT系統供電的可靠性高、安全性好,適用對不間斷供電要求高的某些場所,如重要的連續生產裝置,尤其適合于礦井井下。近幾年逐步應用于大醫院手術室等重要場所的動力
和照明系統。
1.2 TT系統
電源中性點直接接地,電氣設備的外露導電部分接至與電源中性點接地無電氣聯系的接地極上。該系統中性線N和PE線沒有電的聯系,在正常運行時,N線帶電情況下,PE線不會帶電。TT系統可適用于用電設備容量小且很分散的農村居住區。個別城市由公用低壓線路供電的用戶按供電部門的規定采用TT系統。
1.3 TN系統
電源有一點直接接地,受電設備的外露可導電部分通過保護線與電力系統接地點連接。按中性線與保護線組合情況,又可分為以下3種形式。
(1)TN-S系統 整個系統的中性線(N)與保護線(PE)是分開的。系統正常運行時,專用保護線上沒有電流,只是中性線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓,所以電氣設備金屬外殼接地保護是接在專用的保護線PE上,安全可靠。通常建筑物內設有獨立變配電所時采用該系統。
(2)TN-C系統 整個系統的中性線與保護線是合一的。如果三相負載不平衡,N線上有不平衡電流,在線路上產生一定的電位差,與保護線所連接的電氣設備金屬外殼對大地有一定的電壓。TN-C系統只適用于三相負荷基本平衡、有專職電工負責維護的工業廠房。
(3)TN-C-S系統 系統中有一部分保護線與中性線是合一的,當PE線與N線從某點(一般為進戶處)分開后就不能再合并,且N線絕緣水平應與相線L 相同。該系統一般用在建筑物電源由區域變電所引來的場所。
2 接地故障保護
為了防止人身間接電擊及電氣火災、線路損壞等事故,還應設置能自動切斷故障電路的保護措施,即接地故障保護。接地故障保護電器的選擇應根據配電系統的接地形式(TN、TT、IT系統),移動式、手握式或固定式電氣設備使用的使用情況,以及電氣回路中保護線截面確定。在電氣裝置或建筑物內,不論采用何種接地系統,都要實施總等電位聯結??偟入娢宦摻Y的作用是使各外露導電部分與地面的電位趨于接近,不存在電位差,從而降低接觸電壓,另外還能消除或降低自外部導入的危險電壓。
2.1 TN系統的接地故障保護
TN系統配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式:SIa≤Uo
式中 ZS——接地故障回路阻抗(Ω);
Ia——保證保護電器在表1規定的時間內自動切斷故障回路的電流(A);
Uo——相線對地標稱電壓(V)。
可認為符合表1要求。TN系統的接地故障多為金屬性短路,故障電流較大,可利用作過負荷保護和短路保護的過電流保護電器(熔斷器、低壓斷路器),兼作接地故障保護。但在某些情況下,如線路長、導線截面小的情況,過電流保護電器常不能滿足表1要求,則應采用漏電保護器作接地故障保護。
2.2 TT系統的接地故障保護
TT系統配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式
sIa≤50 V
式中 RA——外露導電部分所接接地極和PE線電阻之和(Ω);
Ia——保證保護電器切斷故障回路的動作電流(A)。
由于TT系統的故障電流不易準確計算,長延時過電流保護Ia值實際上難以確定,而TT系統的故障電流較小,過電流保護難以滿足靈敏度要求,因此TT系統中應采用漏電保護器作接地故障保護。
2.3 IT系統的接地故障保護
IT系統發生第一次一相接地故障時,故障電流為另兩相對地電容電流的相量和,故障電流很小,外露導電部分的故障電壓限制在50 V及以下,不需要中斷供電,只需設置絕緣監視裝置進行聲光報警,以便盡快排除故障。
第一次接地故障時保護電器動作特性應符合下式
AId≤50 V
式中 RA——外露導電部分所接接地極的接地電阻(Ω);
Id——發生第一次接地故障時的故障電流(A)。
當發生第二次異相接地故障時,當IT系統外露導電部分為單獨接地,其防電擊要求和TT系統相同;若外露導電部分為共同接地,其防電擊要求和TN系統相同。
3 典型錯誤實例分析
3.1 TN 系統中TN-C-S、TN-S接地形式混淆
某廠區采用TN系統配電,低壓電纜從變電所引出至各廠房,采用了TN-S接地形式,即引出五線,各單體建筑的進線處未設重復接地。這種做法違反了《民規》JGJ/T16-1992第14.5.3.1款的規定(注意只有距接地點在50 m之內,才能這樣做)。也有的設計同樣采取TN-S系統,在單體進線處設PE線重復接地,雖然沒有違反規范,但是從設計合理性上講,筆者認為不可取,多用了一根線,應該采用TN-C-S形式,即三相四線,單體進線處作PEN線重復接地。
3.2 剩余電流保護器(RCD)接線錯誤
TN系統中總電源進線處,應在裝漏電保護裝置前,PEN線嚴格分成PE 線和N 線,N 線要和相線一起穿過RCD 的電流互感器。若保護線PE接在漏電保護的負載側,當發生接地故障時,因整個回路均穿過漏電保護裝置,檢測不出剩余電流,漏電保護裝置不動作。同時漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地,如有重復接地,部分正常負荷電流將流經大地,對剩余電流動作保護器形成剩余電流而使其在無故障情況下發生誤動作。
對TT系統裝設漏電保護裝置時,要認真檢查線路上重復接地設施。在漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地,否則將造成漏電保護裝置的誤動和拒動。筆者設計的某辦公樓,TN-C-S接地系統,交付使用后,用戶反映總電源進線斷路器經常無故跳閘,有人懷疑漏
電保護裝置300 mA動作電流值是否太小,抑或延時0.5 s 太短。筆者認為以上原因可能性不大,經檢查發現是RCD接線錯誤。還有的出現類似問題后不細查原因,干脆甩掉漏電保護裝置,其防止電氣火災的功能就無法實現,留下用電安全隱患。
3.3 低壓配電系統前、后接地形式不一致
某住宅小區,住宅樓內系統設計均采用TN -C-S形式,而小區變電所是由供電部門設計建造,按TT系統供電,則變電所TT系統的安全保護措施難以適應,系統不能正常工作。
在做住宅小區設計時,設計人員要先弄清楚整個小區供電方式,如果是由供電部門以低壓供電,就應按供電部門的要求采用接地系統,與當地的接地系統協調一致,否則后果不堪設想。