低压配电系统接地型式与保护配置

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　　在《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16－92)、《低压配电设计规范》(GB50054－95)以及IEC/TC64标准中，按接地制式将低压配电系统划分为IT、TN、TT。在现实的生活中，特别是在偏远的县乡级等基层供电单位的供电施工中，仍然存在接地型式错乱，接地、接零混用、剩余电流保护器(以下简称：RCD)选择错误的现象，且时有发生。如我设计的一住宅小区，50栋住宅楼内电源系统均采用TN－C－S电源，而当地电业部门在小区设计建造的低压配电室，仍按TT系统供电，在配电柜的调试中，RCD无法工作，系统不能正常送电，最后只得拆除改造配电柜，造成了不应有的经济损失和工期延误。由此可知，基层的供电系统的个别技术人员，对低压配电接地制式缺乏应有的认识及了解。另一方面，据近几年的有关统计数据看，农村触电死亡人数逐年上升，电气火灾占火灾总数的比例也逐年递增。在纺织、煤炭、面粉、奶粉、制糖等行业的多尘车间里因电气引起的粉尘爆炸，造成的损失也较为严重。基于以上情况，为防止发生伤亡、火灾事故，杜绝因选择接地制式错误而造成的损失，笔者认为很有必要对低压配电系统接地型式以及发生各种故障状况进行系统地分析。
　　1　IT系统
　　电源端带电部分对地绝缘或经电阻接地，而用电设备外露导电部分直接接地，见图1所示。图1a为配电系统中性点与地绝缘；图1b为配电系统中性点经阻抗接地；图1c为配电系统中性点经阻抗接地，设备外露导电部分接到电源的接地体上。
　　1.1　当发生单相短路故障时
　　因IT有三种接线方式，故单独分析。当发生第一次接地故障时：
　　1.1.1　在图1a中，当电气设备发生第一次单相接地故障时(如图中L1相)，故障电流Id为另外两个非故障相对地电容电流的向量和。如供电线路不长，电容电流很小，不会引起保护装置的动作，碰壳处的故障电压Uf=IdRA(式中RA为设备接地电阻Ω)，远小于人体接触电压限值UL(在干燥场所为50V)，不会发生人体被电击或其它事故。IEC364－4－41(1992)中第413·1·5·1条规定，如果满足Id·RA≤UL，则可不需切断电源，但须设置绝缘监视装置，当发生第一次接地故障时，绝缘监视装置检测出故障，使报警设备动作，发出声光报警信号，维修人员应立即采取措施，消除故障，防止再次发生第二次短路故障使供电中断。如供电线路较长，应考虑故障电压的安全性。
　　1.1.2　在图1b中，第一次接地故障电流Id=　，
　　式中Z为配电系统中性点的阻抗；RB为配电系统中性点的接地电阻，一般RB≤4Ω；RA为用电设备的接地电阻，在JGJ/T16－92中，不具体要求数值，为量化计算，在此可取RA≤4Ω；U为电源相电压，220V；ZL为相线阻抗；Zf为相线与外壳之间接触电阻。其中ZL、Zf数值很小，可忽略不计，对Z的阻值，IEC标准推荐采用5倍于相电压的数值，可取Z=1000Ω，则　　　　　　　　　　　　，则电气设备外露导电部分呈现的接触电压Uf=Id·RA≤0.218×4=0.872V。如此小的接触电压是不会造成电击伤害。因此发生第一次接地故障也无须切断电源，只须发出声光报警。该系统可用于供电线路较长的场合，如矿井中，配电变压器设于地面，用电设备设于地下。
　　1.1.3　在图1c中，L1相发生第一次接地故障，因相线和保护线阻抗相对较小，可忽略不计。则接地电流，接触电压Uf数值很小，
可忽略不计，故障电压主要分配在阻抗Z上。
　　1.1.4　配出中性线的IT系统。根据JGJ/T16－92第8·6·6·6“IT系统不宜配出N线，如有N线配出时，需要在N线装设过电流保护器，并用来使包括N线在内的所有导线断电”，如图2所示。同时，IEC标准[IEC364－4－473(1997)第473·3·2·2条]也强烈建议不引出中性线。因为如N线对地短路，线路绝缘监视装置不能发出信号，无法发现其故障，IT系统已按TT系统运行，如再发生相线接地，线路保护装置将切