低壓配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的末端,分布廣泛,幾乎遍及建筑的每一角落,平常使用最多的是380/220V的低壓配電系統(tǒng)。 從安全用電等方面考慮,低壓配電系統(tǒng)有三種接地形式,IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)。 TN系統(tǒng)又分為TN—S系統(tǒng)、TN—C系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)三種形式。 1)IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)就是電源中性點不接地、用電設(shè)備外殼直接接地的系統(tǒng),如圖1.3-1所示。IT系統(tǒng)中,連接設(shè)備外殼可導電部分和接地體的導線,就是PE線。 2)TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)就是電源中性點直接接地、用電設(shè)備外殼也直接接地的系統(tǒng),如圖1.3-2所示。通常將電源中性點的接地叫做工作接地,而設(shè)備外殼接地叫做保護接地。TT系統(tǒng)中,這兩個接地必須是相互獨立的。設(shè)備接地可以是每 一設(shè)備都有各自獨立的接地裝置,也可以若干設(shè)備共用一 個接地裝置,圖1.3-2中單相設(shè)備和單相插座就是共用接地裝置的。 3)TN 系統(tǒng) TN系統(tǒng)即電源中性點直接接地、設(shè)備外殼等可導電部分與電源中性點有直接電氣連接的系統(tǒng),它有三種形式,分述如下。 (1)TN—S系統(tǒng) TN—S系統(tǒng)如圖1.3-3所示。圖中中性線N與TT系統(tǒng)相同, 在電源中性點工作接地,而用電設(shè)備外殼等可導電部分通過專門設(shè)置的保護線PE連接到電源中性點上。在這種系統(tǒng)中,中性線N 和保護線PE是分開的。TN—S系統(tǒng)的最大特征是N線與PE線在系統(tǒng)中性點分開后,不能再有任何電氣連接。TN—S系統(tǒng)是我國現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的一種系統(tǒng)(又稱三相五線制)。新樓宇大多采用此系統(tǒng)。 (2)TN-C系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)如圖1.3-4所示,它將PE線和N線的功能綜合起來,由一根稱為保護中性線PEN,同時承擔保護和中性線兩者的功能。在用電設(shè)備處,PEN線既連接到負荷中性點上,又連接到設(shè)備外殼等可導電部分。此時注意火線 (L)與零線(N)要接對,否則外殼要帶電。TN-C現(xiàn)在已很少采用,尤其是在民用配電中已基本上不允許采用TN—C系統(tǒng)。 (3)TN-C-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)是TN-C系統(tǒng)和TN—S系統(tǒng)的結(jié)合形式, 如圖1.3-5所示。 TN-C-S系統(tǒng)中,從電源出來的那一段采用TN-C系統(tǒng)只起能的傳輸作用,到用電負荷附近某一點處,將PEN線分開成單獨的N線和PE線,從這一點開始, 系統(tǒng)相當于TN-S系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)也是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的一種系統(tǒng)。這里采用了重復接地這一技術(shù)。此系統(tǒng) 在舊樓改造適用。 為降低因絕緣破壞而遭到電擊的危險,對于以上不同的低壓配電系統(tǒng)型式,電氣設(shè)備常采用保護接地、保護接零、重復接地等不同的安全措施。 1、接地和接零保護 1)接地保護 按功能分,接地可分為工作接地和保護接地。工作接地是指電氣設(shè)備(如變壓器中性點)為保證其正常工作而進行的接 地;保護接地是指為保證人身安全,防止人體接觸設(shè)備外露部分而觸電的一種接地形式。在中性點不接地系統(tǒng)中,設(shè)備外露部分(金屬外殼或金屬構(gòu)架),必須與大地進行可靠電氣連 接,即保護接地。 接地裝置由接地體和接地線組成,埋入地下直接與大地接觸的金屬導體,稱為接地體,連接接地體和電氣設(shè)備接地螺栓 的金屬導體稱為接地線。接地體的對地電阻和接地線電阻的總 和,稱為接地裝置的接地電阻。 保護接地常用在IT低壓配電系統(tǒng)和TT低壓配電系統(tǒng)的型式中。
2) 保護接零 保護接零是指在電源中性點接地的系統(tǒng)中,將設(shè)備需要接地的外露部分與電源中性線直接連接,相當于設(shè)備外露部分與大地 進行了電氣連接。使保護設(shè)備能迅速動作斷開故障設(shè)備,減少了 人體觸電危險。 保護接零適用于TN低壓配電系統(tǒng)型式。 保護接零的工作原理: 當設(shè)備正常工作時,外露部分不帶電,人體觸及外殼相當于觸及零線,無危險,如圖1 .3-8 所示。 采用保護接零時注意: (1)同一臺變壓器供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備不宜將保護接地和保護接零混用,而且中性點工作接地必須可靠。 (2)保護零線上不準裝設(shè)熔斷器。 區(qū)別:將金屬外殼用保護接地線(PE)與接地極直接連接的叫接地保護;當將金屬外殼用保護接地線(PE)與保護中性線(PEN)相連接的則稱之為接零保護。 3) 重復接地 在電源中性線做了工作接地的系統(tǒng)中,為確保保護接零的可靠,還需相隔一定距離將中性線或接地線重新接地, 稱為重復接地。 從圖1.3-9(a)可以看出,一旦中性線斷線,設(shè)備外露部分帶電,人體觸及同樣會有觸電的可能。而在重復接地 的系統(tǒng)中,如圖1.3-9(b)所示,即使出現(xiàn)中性線斷線,但外露部分因重復接地而使其對地電壓大大下降,對人體的 危害也大大下降。不過應(yīng)盡量避免中性線或接地線出現(xiàn)斷 線的現(xiàn)象。 以上分析的電擊防護措施是從降低接觸電壓方面進行考慮的。但實際上這些措施往往還不夠完善,需要采用其它保護措施作為補充。例如,采用漏電保護器、過電流保護電器等 措施。 2. 漏電保護開關(guān) 1)定義:漏電保護開關(guān)(剩余電流動作保護器RCD)是一種電氣安全裝置。將漏電保護器安裝在低壓電路中,當發(fā) 生漏電和觸電時,且達到保護器所限定的動作電流值時,就 立即在限定的時間內(nèi)動作自動斷開電源進行保護。
2)種類:漏電保護器按不同方式分類來滿足使用的選型。如按動作方式可分為電壓動作型和電流動作型;按動作 機構(gòu)分,有開關(guān)式和繼電器式;按極數(shù)和線數(shù)分,有單極二 線、二極、二極三線等等。按動作靈敏度可分為:高靈敏度: 漏電動作電流在30mA以下;中靈敏度:30~1000mA;低靈敏度:1000mA以上。 漏電保護器的種類很多,這里介紹目前應(yīng)用較多的晶體管放大式漏電保護器。晶體管漏電保護器的組成及工作原理如 圖1.3-10所示,由零序電流互感器、輸入電路、放大電路、執(zhí)行電路、整流電源等構(gòu)成。
漏電保護器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(tǒng)(TT和TN系統(tǒng)),也適用于對地 電容較大的某些中性點不接地的IT系統(tǒng)(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。 在正常情況下(無觸電或漏電故障發(fā)生),三相線和中 性線的電流向量和等于零,即: Ia+Ib+Ic+In=O 因此,各相線電流在零序電流互感器鐵芯中所產(chǎn)生磁通 向量之和也為零,即: Φa+Φb+Φc+Φn=0 當有人觸電或出現(xiàn)漏電故障時,即出現(xiàn)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: Ia+Ib+Ic+In≠0 根據(jù)安全規(guī)程規(guī)定, 下列電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)該接地或接零。 (1) 電機、變壓器、 電器、 照明器具、 攜帶式及移動式 用電器具等的底座和外殼, 如手電鉆、電冰箱、 電風扇、 洗衣機等。 (2) 交流、直流電力電纜的接線盒, 終端頭的金屬外殼, 電線、電纜的金屬外皮, 控制電纜的金屬外皮, 穿線的鋼 管; 電力設(shè)備的傳動裝置, 互感器二次繞組的一個端子及鐵 心。 (3) 配電屏與控制屏的框架,室內(nèi)、外配電裝置的金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土構(gòu)架, 安裝在配電線路桿上的 開關(guān)設(shè)備、電容器等電力設(shè)備的金屬外殼。 (4) 在非瀝青路面的居民區(qū)中, 高壓架空線路的金 屬桿塔、 鋼筋混凝土桿, 中性點非直接接地的低壓電 網(wǎng)中的鐵桿、 鋼筋混凝土桿, 裝有避雷線的電力線路 桿塔。 (5) 避雷針、避雷器、避雷線等。
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