【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中性線 N引出，但電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置直接接地，與系統(tǒng)接地線不發(fā)生關(guān)系，如圖 1015(a)所示。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1015 TT系統(tǒng)及保護(hù)接地功能示意圖 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 當(dāng)設(shè)備發(fā)生一相接地故障時(shí)，就會(huì)通過(guò)保護(hù)接地裝置形成單相短路電流 (如圖 1015(b)所示 )。由于電源相電壓為 220 V，如按電源中性點(diǎn)工作接地電阻為 4 Ω、保護(hù)接地電阻為 4 Ω計(jì)算，則故障回路將產(chǎn)生 A的電流。這么大的故障電流，對(duì)于容量較小的電氣設(shè)備而言，所選用的熔絲將會(huì)熔斷或使自動(dòng)開關(guān)跳閘，從而切斷電源，保障人身安全。但是，對(duì)于容量較大的電氣設(shè)備，因所選用的熔絲或自動(dòng)開關(guān)的額定電流較大，所以不能保證切斷電源，也就無(wú)法保障人身安全，這是保護(hù)接地方式的局限性。這種局限性可通過(guò)加裝漏電保護(hù)開關(guān)來(lái)彌補(bǔ)，以完善保護(hù)接地的功能。 )1(kI第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 3) IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地或經(jīng) 1 kΩ阻抗接地的三相三線制系統(tǒng)中的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置單獨(dú)接地，如圖 1016(a)所示。當(dāng)電氣設(shè)備因故障金屬外殼帶電時(shí)，接地電容電流分別經(jīng)接地體和人體兩條支路通過(guò)，如圖 1016(b)所示。由于人體電阻與接地電阻并聯(lián)，且其阻值遠(yuǎn)大于接地電阻值，因此通過(guò)人體的故障電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于流經(jīng)接地電阻的電流，極大地減少了觸電的危害程度。 必須指出，在同一低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地和保護(hù)接零不能混用。否則，當(dāng)采取保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，危險(xiǎn)電壓將通過(guò)大地串至零線及采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼上。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1016 IT系統(tǒng)及保護(hù)接地功能示意圖 (a) IT系統(tǒng)； (b) 一相接地時(shí)的故障電流 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 3. 重復(fù)接地 在電源中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為確保公共 PE線或 PEN線安全可靠，除在中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還應(yīng)在 PE線或 PEN線的下列地方進(jìn)行重復(fù)接地： ① 在架空線路終端及沿線每 1 km處； ② 電纜和架空線引入車間或大型建筑物處。如不重復(fù)接地，則當(dāng) PE線或 PEN線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓，即UE≈Uφ，如圖 1017(a)所示，這是很危險(xiǎn)的。如進(jìn)行重復(fù)接地，如圖 1017(b)所示，則當(dāng)發(fā)生同樣故障時(shí)，斷線后面的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的對(duì)地電壓為 ，危險(xiǎn)程度將大大降低。 ?URIU ???? EEE第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1017 重復(fù)接地功能示意圖 (a) 沒(méi)有重復(fù)接地的系統(tǒng)； (b) 采用重復(fù)接地的系統(tǒng) 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 電氣裝置的接地與接地電阻的要求 1. 電氣裝置的接地 根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電氣裝置應(yīng)接地的金屬部位有如下幾種： (1) 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用具等的金屬底座和外殼； (2) 電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置； (3) 室內(nèi)外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(hù)用的屏及操作臺(tái)等的金屬框架和底座； (5) 交、直流電力電纜的接頭盒、終端頭、膨脹器的金屬外殼、電纜的金屬保護(hù)層、可觸及的電纜金屬保護(hù)管和穿線的鋼管； (6) 電纜橋架、支架和井架； 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) (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(wú)避雷線的小接地電流架空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) 控制電纜的金屬保護(hù)層。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 2. 接地電阻的要求 接地體與土壤之間的接觸電阻以及土壤的電阻之和稱為散流電阻； 散流電阻加上接地體和接地線本身的電阻稱為接地電阻。 對(duì)接地裝置的接地電阻進(jìn)行限定，實(shí)際上就是限制接觸電壓 電力裝置的工作接地電阻應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求。 (1) 在電壓為 1000 V以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備應(yīng)實(shí)行保護(hù)接地。由于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地，因此當(dāng)電氣設(shè)備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時(shí)，將形成單相短路，由繼電保護(hù)裝置將故障部分切除，為確?？煽縿?dòng)作，此時(shí)接地電阻 RE≤ Ω。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) (2) 在電壓為 1000 V以上的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，因此當(dāng)電氣設(shè)備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時(shí)，一般不跳閘而是發(fā)出接地信號(hào)。此時(shí)，電氣設(shè)備外殼對(duì) REIE， IE為接地電容電流。當(dāng)這個(gè)接地裝置單獨(dú)用于 1000 V以上的電氣設(shè)備時(shí)，為確保人身安全，取 REIE為 250 V，同時(shí)還應(yīng)滿足設(shè)備本身對(duì)接地電阻的要求，即 同時(shí) EE250IR ? Ω10E ?R第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 當(dāng)這個(gè)接地裝置與 1000 V以下的電氣設(shè)備公用時(shí)，考慮到1000V以下設(shè)備具有分布廣、安全要求高的特點(diǎn)，所以取 (103) 同時(shí)還應(yīng)滿足 1000 V以下設(shè)備本身對(duì)接地電阻的要求。 EE125IR ?第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) (3) 在電壓為 1000 V以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，考慮到其對(duì)地電容通常都很小，因此，規(guī)定 RE≤4 Ω，即可保證安全。 對(duì)于總?cè)萘坎怀^(guò) 100 kVA的變壓器或由發(fā)電機(jī)供電的小型供電系統(tǒng)，其接地電容電流更小，所以規(guī)定 RE≤10Ω。 (4) 在電壓為 1000 V以下的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備實(shí)行保護(hù)接零。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，由保護(hù)裝置切除故障部分，但為了防止零線中斷時(shí)產(chǎn)生危害，故仍要求有較小的接地電阻，規(guī)定 RE≤4 Ω。同樣對(duì)總?cè)萘坎怀^(guò) 100 kVA的小系統(tǒng)可采用 RE≤10 Ω 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 接地電阻的裝設(shè) 接地體是接地裝置的主要部分，它的選擇與裝設(shè)是保證接地電阻符合要求的關(guān)鍵。 1. 自然接地體 利用自然接地體不但可以節(jié)約鋼材，節(jié)省施工費(fèi)用，還可以降低接地電阻，因此有條件的應(yīng)當(dāng)優(yōu)先利用自然接地體。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，可利用的自然接地體其接地電阻如果能滿足要求，而且又滿足熱穩(wěn)定條件，就不必再裝設(shè)人工接地裝置，否則應(yīng)增加人工接地裝置。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 凡是與大地有可靠而良好接觸的設(shè)備或構(gòu)件，大都可用作自然接地體，如： (1) 與大地有可靠連接的建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋； (2) 敷設(shè)于地下而數(shù)量不少于兩根的電纜金屬外皮； (3) 敷設(shè)在地下的金屬管道及熱力管道，輸送可燃性氣體或液體 (如煤氣、石油 )的金屬管道除外。 利用自然接地體必須保證良好的電氣連接。在建筑物鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合處凡是用螺栓連接的，只有在采取焊接與加跨接線等措施后方可利用。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 2. 人工接地體 當(dāng)自然接地體不能滿足接地要求或無(wú)自然接地體時(shí)，應(yīng)裝設(shè)人工接地體。人工接地體大多采用鋼管、角鋼、圓鋼和扁鋼制作。一般情況下，人工接地體都采取垂直敷設(shè)，特殊情況如多巖石地區(qū)，可采取水平敷設(shè)。 垂直敷設(shè)的接地體的材料常用直徑為 50 mm、長(zhǎng)為 m的鋼管，或者 40 mm 40 mm 4 mm～ 50 mm 50 mm 6 mm的角鋼。 水平敷設(shè)的接地體常采用厚度不小于 4 mm、截面不小于 100 mm2的扁鋼或直徑不小于 10 mm的圓鋼，長(zhǎng)度宜為 5～ 20 m。 如果接地體敷設(shè)處土壤有較強(qiáng)的腐蝕性，則接地體應(yīng)鍍鋅或鍍錫并適當(dāng)加大截面，不能采用涂漆或涂瀝青的方法防腐。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 3. 變配電所和車間的接地裝置的裝設(shè) 由于單根接地體周圍地面電位分布不均勻，在接地電流或接地電阻較大時(shí)，容易使人受到危險(xiǎn)的接觸電壓或跨步電壓的威脅。因此，在變配電所及車間內(nèi)應(yīng)盡可能采用環(huán)路式接地裝置，如圖 1018所示，即在變配電所和車間建筑物四周，距墻腳2～ 3 m處打入一圈接地體，再用扁鋼連成環(huán)路。這樣，接地體間的散流電場(chǎng)將相互重疊而使地面上的電位分布較為均勻，因此，跨步電壓及接觸電壓就很低。當(dāng)接地體之間的距離為接地體長(zhǎng)度的 1～ 3倍時(shí)，這種效應(yīng)更明顯。若接地區(qū)域范圍較大，則可在環(huán)路式接地裝置范圍內(nèi)，每隔 5～ 10 m寬度增設(shè)一條水平接地帶作為均壓連接線，該均壓連接線還可用作接地干線，以使各被保護(hù)設(shè)備的接地線連接更為方便可靠。在經(jīng)常有人出入的地方，應(yīng)加裝帽檐式均壓帶或采用高絕緣路面。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1018 加裝均壓帶的環(huán)路式接地裝置 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 接地電阻的計(jì)算 1. 工頻接地電阻的計(jì)算 工頻接地電流流經(jīng)接地裝置時(shí)所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，可按表 103中的公式進(jìn)行計(jì)算。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 2. 沖擊接地電阻的計(jì)算 雷電流經(jīng)接地裝置泄入大地時(shí)所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為沖擊接地電阻。當(dāng)強(qiáng)大的雷電流泄入大地時(shí)，土壤會(huì)被雷電波擊穿并產(chǎn)生火花，使散流電阻顯著降低，因此，沖擊接地電阻一般小于工頻接地電阻。 沖擊接地電阻 REsh可按式 (104)來(lái)進(jìn)行計(jì)算： (104) 式中， RE為工頻接地電阻； α為換算系數(shù)，其值可由圖 1019確定。 ?EEshRR ?第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1019 確定換算系數(shù) α的曲線 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1019中的 le為接地體的有效長(zhǎng)度，應(yīng)按式 (105)來(lái)進(jìn)行計(jì)算(單位為 m)： (105) 式中， ρ為土壤電阻率，單位為 Ωm 圖 1020中，對(duì)于單根接地體， l為其實(shí)際長(zhǎng)度； 對(duì)于分支線的接地體， l為其最長(zhǎng)分支線的長(zhǎng)度； 對(duì)于環(huán)形接地體， l則為其周長(zhǎng)的一半。如果 lel，則取 le＝ 1，即 α＝１。 ?2e ?l第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 圖 1020 接地體的長(zhǎng)度和有效長(zhǎng)度 (a) 單根水平接地體； (b) 末端接垂直接地體的單根水平接地體； (c) 多根水平接地體； (d) 接多根垂直接地體的多根水平接地體 (l1≤l, l2≤l, l3≤l) 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 3. 接地裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 在已知接地電阻要求值的前提下，所需接地體根數(shù)的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行： (1) 按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，確定允許的接地電阻值 RE。 (2) 實(shí)測(cè)或估算可以利用的自然接地體的接地電阻 RE(nat)。 (3) 計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻 RE(man)，即 (106) 若不考慮自然接地體，則 RE(man) =RE (4) 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步安排接地體的布置，確定接地體和連接導(dǎo)線的尺寸。 (5) 計(jì)算單根接地體的接地電阻 RE(1)。 EE(nat)EE(nat)E(m an) RRRRR??第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) (6) 用逐步漸近法計(jì)算接地體的數(shù)量，即 (107) 式中， ηE為接地體的利用系數(shù)。 (7) 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。對(duì)于大電流接地系統(tǒng)中的接地裝置，應(yīng)進(jìn)行單相短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。由于鋼線的熱穩(wěn)定系數(shù) C＝ 70，因此接地鋼線的最小允許截面 (mm2)為 (108) 式中， 為單相接地短路電流，單位為 A，為計(jì)算方便，可取為三相短路電流； tk為短路電流持續(xù)時(shí)間，單位為 s。 E(m an)EE(1)RRn??