【文章內容簡介】 中性線 N引出，但電氣設備的不帶電金屬部分經各自的接地裝置直接接地，與系統(tǒng)接地線不發(fā)生關系，如圖 1015(a)所示。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 圖 1015 TT系統(tǒng)及保護接地功能示意圖 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 當設備發(fā)生一相接地故障時，就會通過保護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，如按電源中性點工作接地電阻為 4 Ω、保護接地電阻為 4 Ω計算，則故障回路將產生 A的電流。這么大的故障電流，對于容量較小的電氣設備而言，所選用的熔絲將會熔斷或使自動開關跳閘，從而切斷電源，保障人身安全。但是，對于容量較大的電氣設備，因所選用的熔絲或自動開關的額定電流較大，所以不能保證切斷電源，也就無法保障人身安全，這是保護接地方式的局限性。這種局限性可通過加裝漏電保護開關來彌補，以完善保護接地的功能。 )1(kI第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 3) IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)是在中性點不接地或經 1 kΩ阻抗接地的三相三線制系統(tǒng)中的保護接地方式，電氣設備的不帶電金屬部分經各自的接地裝置單獨接地，如圖 1016(a)所示。當電氣設備因故障金屬外殼帶電時，接地電容電流分別經接地體和人體兩條支路通過，如圖 1016(b)所示。由于人體電阻與接地電阻并聯(lián)，且其阻值遠大于接地電阻值，因此通過人體的故障電流遠遠小于流經接地電阻的電流，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，保護接地和保護接零不能混用。否則，當采取保護接地的設備發(fā)生故障時，危險電壓將通過大地串至零線及采用保護接零的設備外殼上。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 圖 1016 IT系統(tǒng)及保護接地功能示意圖 (a) IT系統(tǒng)； (b) 一相接地時的故障電流 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 3. 重復接地 在電源中性點直接接地系統(tǒng)中，為確保公共 PE線或 PEN線安全可靠，除在中性點進行工作接地外，還應在 PE線或 PEN線的下列地方進行重復接地： 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。如不重復接地，則當 PE線或 PEN線斷線且有設備發(fā)生單相接地故障時，接在斷線后面的所有設備外露可導電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，即UE≈Uφ，如圖 1017(a)所示，這是很危險的。如進行重復接地，如圖 1017(b)所示，則當發(fā)生同樣故障時，斷線后面的設備外露可導電部分的對地電壓為 ，危險程度將大大降低。 ?URIU ???? EEE第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 圖 1017 重復接地功能示意圖 (a) 沒有重復接地的系統(tǒng)； (b) 采用重復接地的系統(tǒng) 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 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)我國國家標準規(guī)定，電氣裝置應接地的金屬部位有如下幾種： (1) 電機、變壓器、電器、攜帶式或移動式用具等的金屬底座和外殼； (2) 電氣設備的傳動裝置； (3) 室內外裝置的金屬或鋼筋混凝土構架以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門； (4) 配電、控制、保護用的屏及操作臺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、電纜的金屬保護層、可觸及的電纜金屬保護管和穿線的鋼管； (6) 電纜橋架、支架和井架； 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 (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備； (9) 在非瀝青地面的居民區(qū)內，無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) 電熱設備的金屬外殼； (14) 控制電纜的金屬保護層。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 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。 對接地裝置的接地電阻進行限定，實際上就是限制接觸電壓 電力裝置的工作接地電阻應滿足以下幾個要求。 (1) 在電壓為 1000 V以上的中性點接地系統(tǒng)中，電氣設備應實行保護接地。由于系統(tǒng)中性點接地，因此當電氣設備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時，將形成單相短路，由繼電保護裝置將故障部分切除，為確?？煽縿幼鳎藭r接地電阻 RE≤ Ω。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 (2) 在電壓為 1000 V以上的中性點不接地系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中性點不接地，因此當電氣設備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時，一般不跳閘而是發(fā)出接地信號。此時，電氣設備外殼對 REIE， IE為接地電容電流。當這個接地裝置單獨用于 1000 V以上的電氣設備時，為確保人身安全，取 REIE為 250 V，同時還應滿足設備本身對接地電阻的要求，即 同時 EE250IR ? Ω10E ?R第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 當這個接地裝置與 1000 V以下的電氣設備公用時，考慮到1000V以下設備具有分布廣、安全要求高的特點，所以取 (103) 同時還應滿足 1000 V以下設備本身對接地電阻的要求。 EE125IR ?第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 (3) 在電壓為 1000 V以下的中性點不接地系統(tǒng)中，考慮到其對地電容通常都很小，因此，規(guī)定 RE≤4 Ω，即可保證安全。 對于總容量不超過 100 kVA的變壓器或由發(fā)電機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以下的中性點接地系統(tǒng)中，電氣設備實行保護接零。當電氣設備發(fā)生接地故障時，由保護裝置切除故障部分，但為了防止零線中斷時產生危害，故仍要求有較小的接地電阻，規(guī)定 RE≤4 Ω。同樣對總容量不超過 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 接地電阻的裝設 接地體是接地裝置的主要部分，它的選擇與裝設是保證接地電阻符合要求的關鍵。 1. 自然接地體 利用自然接地體不但可以節(jié)約鋼材，節(jié)省施工費用，還可以降低接地電阻，因此有條件的應當優(yōu)先利用自然接地體。經實地測量，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，就不必再裝設人工接地裝置，否則應增加人工接地裝置。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 凡是與大地有可靠而良好接觸的設備或構件，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構、混凝土基礎中的鋼筋； (2) 敷設于地下而數(shù)量不少于兩根的電纜金屬外皮； (3) 敷設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。在建筑物鋼結構結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 2. 人工接地體 當自然接地體不能滿足接地要求或無自然接地體時，應裝設人工接地體。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，特殊情況如多巖石地區(qū)，可采取水平敷設。 垂直敷設的接地體的材料常用直徑為 50 mm、長為 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，長度宜為 5～ 20 m。 如果接地體敷設處土壤有較強的腐蝕性，則接地體應鍍鋅或鍍錫并適當加大截面，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 3. 變配電所和車間的接地裝置的裝設 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，容易使人受到危險的接觸電壓或跨步電壓的威脅。因此，在變配電所及車間內應盡可能采用環(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。當接地體之間的距離為接地體長度的 1～ 3倍時，這種效應更明顯。若接地區(qū)域范圍較大，則可在環(huán)路式接地裝置范圍內，每隔 5～ 10 m寬度增設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，以使各被保護設備的接地線連接更為方便可靠。在經常有人出入的地方，應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 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 接地電阻的計算 1. 工頻接地電阻的計算 工頻接地電流流經接地裝置時所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，可按表 103中的公式進行計算。 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 第 10章 供配電系統(tǒng)的安全技術 2. 沖擊接地電阻的計算 雷電流經接地裝置泄入大地時所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為沖擊接地電阻。當強大的雷電流泄入大地時，土壤會被雷電波擊穿并產生火花，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)來進行計算： (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 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 圖 1019中的 le為接地體的有效長度，應按式 (105)來進行計算(單位為 m)： (105) 式中， ρ為土壤電阻率，單位為 Ωm 圖 1020中，對于單根接地體， l為其實際長度； 對于分支線的接地體， l為其最長分支線的長度； 對于環(huán)形接地體， l則為其周長的一半。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 圖 1020 接地體的長度和有效長度 (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 3. 接地裝置的設計計算 在已知接地電阻要求值的前提下，所需接地體根數(shù)的計算可按下列步驟進行： (1) 按設計規(guī)范要求，確定允許的接地電阻值 RE。 (2) 實測或估算可以利用的自然接地體的接地電阻 RE(nat)。 (3) 計算需要補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)設計經驗，初步安排接地體的布置，確定接地體和連接導線的尺寸。 (5) 計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 (6) 用逐步漸近法計算接地體的數(shù)量，即 (107) 式中， ηE為接地體的利用系數(shù)。 (7) 校驗短路熱穩(wěn)定度。對于大電流接地系統(tǒng)中的接地裝置，應進行單相短路熱穩(wěn)定校驗。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，為計算方便，可取為三相短路電流； tk為短路電流持續(xù)時間，單位為 s。 E(m an)EE(1)RRn??