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      城市照明低壓配電系統接地方式探討

      作者: 發布時間: 2015-01-16 228 次瀏覽
        一、路燈常用接地方式: 
        根據 IEC 規定,供電系統的接地方式分為 TT 系統、 TN 系統、 IT 系統。其中 TN 系統又分為 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系統。 
          ( 一 )TT 方式供電系統 
      TT 方式是指將電氣設備的金屬外殼直接接地的保護系統,稱為保護接地系統,也稱 TT 系統。第一個符號 T 表示電力系統中性點直接接地;第二個符號 T 表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯接,而與系統如何接地無關。在 TT 系統中負載的所有接地均稱為保護接地,這種供電系統的特點如下。 
          1 、當電氣設備的金屬外殼帶電 ( 相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電 ) 時,由于有接地保護,可以大大減少觸電的危險性。但是,低壓斷路器 ( 自動開關 ) 不一定能跳閘,造成漏電設備的外殼對地電壓高于安全電壓,屬于危險電壓。 
          2 、當漏電電流比較小時,即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要漏電保護器作保護。 
          3 、TT 系統適用于接地保護占很分散的地方。 
          ( 二 )TN 方式供電系統 
        這種供電系統是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統,稱作接零保護系統,用 TN 表示。它的特點如下。 
          1 、一旦設備出現外殼帶電,接零保護系統能將漏電電流上升為短路電流,這個電流很大,是 TT 系統的 5.3 倍,實際上就是單相對地短路故障,熔斷器的熔絲會熔斷,低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘,使故障設備斷電,比較安全。 
          2 、TN 系統節省材料、工時,在我國和其他許多國家廣泛得到應用,可見其優點比 TT 系統多。 TN 方式供電系統中,根據其保護零線是否與工作零線分開而劃分為 TN-C 和 TN-S 等兩種。 
      (1)TN-C 方式供電系統 
        它是用工作零線兼作接零保護線,可以稱作保護中性線,用 PEN 表示這種供電系統的特點如下: 
          1) 由于路燈配電系統三相負載很難平衡,工作零線上有不平衡電流,對地有電壓,所以與保護線所聯接的電氣設備金屬外殼有一定的電壓。 
          2) 如果工作零線斷線,則保護接零的漏電設備外殼帶電。 
          3) 如果電源的相線碰地,則設備的外殼電位升高,使中性線上的危險電位蔓延。 
          4)TN-C 系統干線上使用漏電保護器時,工作零線后面的所有重復接地必須拆除,否則漏電開關合不上;而且,工作零線在任何情況下都不得斷線。所以,實用中工作零線只能讓漏電保護器的上側有重復接地。 
          5)TN-C 方式供電系統只適用于三相負載基本平衡情況。 
          (2)TN-S 方式供電系統 
        它是把工作零線 N 和專用保護線 PE 嚴格分開的供電系統,稱作 TN-S 供電系統,其特點如下。 
          1)系統正常運行時,專用保護線上不帶電流,只是工作零線上有不平衡電流。 PE 線對地沒有電壓,所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線 PE 上,安全可靠。 
          2)工作零線只用作單相照明負載回路。 
          3)專用保護線 PE 不許斷線 , 也不許進入漏電開關。 
          4)干線上使用漏電保護器,工作零線不得有重復接地,而 PE 線有重復接地,但是不經過漏電保護器,所以 TN-S 系統供電干線上也可以安裝漏電保護器。 
          5)TN-S 方式供電系統安全可靠,適用對安全要求較高的配電線路。 
          (3)TN-C-S 方式供電系統 
        在配電線路中,如果前部分是 TN-C 方式供電,而下一部分采用 TN-S 方式供電系統,則可以在系統后部分現場總配電箱分出 PE 線,這種系統稱為 TN-C-S 供電系統。 TN-C-S 系統的特點如下。 
          1)工作零線 N 與專用保護線 PE 相聯通,當線路不平衡電流比較大時,電氣設備的接零保護受到零線電位的影響。負載越不平衡,燈桿外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大,而且在 PE 線上應作重復接地。 
          2)PE 線在任何情況下都不能進入漏電保護器,因為線路末端的漏電保護器動作會使前級漏電保護器跳閘造成大范圍停電。 
          3)對 PE 線除了在總箱處必須和 N 線相接以外,其他各分箱處均不得把 N 線和 PE 線相聯, PE 線上不允許安裝開關和熔斷器。 
        通過上述分析, TN-C-S 供電系統是在 TN-C 系統上臨時 變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平衡時, TN-C-S 系統在施工用電實踐中效果還是可行的。但是,在三相負載不平衡,工地有專用的電力變壓器時,必須采用 TN-S 方式供電系統。 
          二、 TN-S 系統重復接地分析: 
        現實生活中部分電氣施工人員對 TN-S 系統中重復接地的有關問題及要求不甚了解,在實際施工中出現一些問題。集中表現為:就 TN-S 系統的重復接地問題中是對 N 線重復接地,還是對 PE 重復接地莫衷一是,提法不明確。 
        對于 TN-S 系統,重復接地就是對 PE 線的重復接地,分析如下: 
          1 、如不進行重復接地,當 PE 斷線時,系統處于既不接零也不接地的無保護狀態。而對其進行復重接地以后,當 PE 正常時,系統處于接零保護狀態;當 PE 斷線時,如果斷線處在重復接地前側,系統則處在接地保護狀態。進行了重復接地的 TN-S 系統具有一個非常有趣的雙重保護功能,即 PE 斷線后由 TN-S 轉變成 TT 系統的保護方式 (PE 斷線在重復接地前側 ) 。 
          2 、當相線斷線與大地發生短路時,由于故障電流的存在造成 PE 線電位升高,當斷線點與大地間電阻較小時, PE 線的電位很有可能遠遠超過安全電壓。這種危險電壓沿 PE 線傳至燈桿設備等外殼乃至危及人身安全。而進行重復接地以后,由于重復接地電阻與電源工作接地電阻并聯后的等效電阻小于電源工作接地電阻,使得相線斷線接地處的接地電阻分擔的電壓增加,從而有效降低 PE 線對地電壓,減少觸電危險。 
          3 、PE 線的重復接地可以降低當相線碰殼短路時的設備外殼對地的電壓,相線碰殼時,外殼對地電壓即等于故障點 P 與變壓器中性點間的電壓。假設相線與 PE 線規格一致,設備外殼對地電壓則為 110V 。而 PE 線重復接地后,從故障點 P 起, PE 線阻抗與重復接地電阻 RE 同工作接地電阻 RA 串聯后的電阻相并聯。在一般情況下,由于重復接地電阻 RE 同工作接地電阻 RA 串聯后的電阻遠大于 PE 線本身的阻抗,因而從 P 至變壓器中性點的等效阻抗,仍接近于從 P 至變壓器中性點的 PE 線本身的阻抗。如果相線與 PE 線規格一致,則 P 與變壓器中性點間的電壓 UPO 仍約為 110V ,而此時設備外殼對地電壓 UP 僅為故障 P 點與變壓器中性點間的電壓 UPO 的一部分,可表示為: UP=UPO×RERA+RE 。假設重復接地電阻 RE 為 10 劍  
         如果只是對 N 線重復接地,它不具有上述第 1 項與第 3 項作用,只具有上述第 2 項的作用。對于 TN-S 系統,其用電設備外殼是與 PE 線相接的,而不是 N 線。因此,我們所關心的更主要的是 PE 線的電位,而不是 N 線的電位, TN-S 系統的重復接地不是對 N 線的重復接地。 
          如果將 PE 線和 N 線共同接地,由于 PE 線與 N 線在重復接地處相接,重復接地前側 ( 接近于變壓器中性點一側 ) 的 PE 線與 N 線已無區別,原由 N 線承擔的全部中性線電流變為由 N 線和 PE 線共同承擔 ( 一小部分通過重復接地分流 ) ??梢哉J為,這時重復接地前側已不存在 PE 線,只有由原 PE 線及 N 線并聯共同組成的 PEN 線,原 TN-S 系統實際上已變成了 TN-C-S 系統,原 TN-S 系統所具有的優點將喪失,故不能將 PE 線和 N 線共同接地。 
        在工程實踐中,對于 TN-S 系統,很少將 N 線和 PE 線分別重復接地。其原因主要為: 
          1 、將 N 線和 PE 線分別重復接地僅比 PE 線單獨重復接地。其原因主要為:多一項作用,即可以降低當 N 線斷線時產生的中性點電位的偏移作用,有利于用電設備的安全,但是這種作用并不一定十分明顯,并且一旦工作零線重復接地,其前側便不能采用漏電保護。 
          2 、如果要將 N 線和 PE 線分別重復接地,為保證 PE 線電位穩定,避免受 N 線電位的影響, N 線的重復接地必須與 PE 線的重復接地及燈桿基礎鋼筋保持足夠的距離,最好為 20m 以上,而在路燈實際施工中很難做到這一點。
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