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弱電設備接地技術介紹

發布時間:2008-07-29

1.概述 

接地在電氣技術中是指用導體與大地相連。在電子技術中的接地,可能就與大地毫不相關,它隻是電路中的一個等電位。如電子設備中的地,它隻是線路裏的一個電位基準點。而在弱點設備的接地不但包含上述兩種接地,還有其它的接地。例如智能建築中安裝有多個子係統如通信自動化係統,火災報警及消防聯動控製係統,樓宇自動化係統,保安監控係統,辦公自動化係統,閉路電視係統等,各個子係統對接地的理解和要求都不太相同。按接地的作用可分為功能性接地和保護性接地。為保證電氣設備正常運行或電氣係統低噪聲接地,稱為功能性接地,功能性接地又有工作接地、邏輯接地、信號接地和屏蔽接地等。為了防止人、畜或設備因電擊而造成傷亡或損壞的接地稱為保護性接地,保護性接地有保護接地、防雷接地和防靜電接地。有弱點設備構成的係統這幾種接地類型都會遇到。

2.電源工作接地

電子設備供電係統的接地關係到操作人員的人身安全和電子設備的安全穩定運行,電子設備的供電係統的接地通常包括工作接地和保護接地。工作接地是係統電源某一點的接地,這個點通常是電源(變壓器、發電機)的中性點,工作地的主要作用是使供電係統正常運行。而保護接地是供電係統負荷側金屬的電氣設備外殼和敷設用的金屬套管、線槽等電氣裝置外露不導電部分的接地。如果不做保護接地,故障電壓可達係統的相電壓;做了保護接地後故障電壓僅為PE線和接地電阻(RA)上的電壓降,大大的低於相電壓,接地電阻(RA)還為故障電流Id提供返回電源的通路,使保護電器及時切斷電源,從而起到防電擊和防電氣火災的保護作用。目前低壓供電係統設計選用較多的接地係統有TN、TT係統。

2.1工作接地的目的

電力係統由於運行和安全的需要,常將中性點(N線)接地,這種接地方式稱為工作接地。工作接地有下列目的:

2.1.1降低觸電電壓;

在中性點不接地的係統中,當一相接地而人體觸此及另外兩相之一時,觸電電壓為相電壓的1.732倍。而在中性點接地的係統中,觸電電壓就降低到等於或接近相電壓。

2.1.2迅速切斷故障設備;

在中性點不接地的係統中,當一相接地時,接地電流很小(因為導線和地麵間存在電容和絕緣電阻,也可構成電流的通路)不足以使保護裝置動作而切斷電源,接地故障不易被發現,將長時間持續下去,對人身不安全。而中性點接地的係統中,一相接地後的接地電流較大(接近單相短路)保護裝置迅速動作,斷開故障點。

2.1.3降低電氣設備對地的絕緣水平;

在中性點不接地的係統中,一相接地時將使另外兩相的對地電壓升高到線電壓。而在中性點接地的係統中,則接近於相電壓,故可降低電氣設備和輸電線的絕緣水平,節省技資。為此本文分別對TN、TT係統作以分析。

2.2TN係統

TN係統的電源端中性點直接接地,用設備金屬外殼、保護零線與該中性點連接,這種方式簡稱保護接零或接零製。按中性線(工作零線)與保護線(保護零線)的組合情況TN係統又分以下三種形式:

2.2.1.TN-C係統;

在TN-C係統中,由於PNE線兼起PE線和N線的作用,節省了一根導線,但在PEN線上通過三相不平衡電流I,其上有電壓降IZPEN使電氣裝置外露導電部分對地帶電壓。三相不平衡負荷造成外殼帶電壓甚低。並不會在一般場所造成人身事故,但它可能對地引起火花,不適宜醫院、計算機中心場所及爆炸危險場所。TN-C係統不適用於無電工管理的住宅樓,這種係統沒有專用的PE線,而是與中性線(N線)合為一根PEN線,住宅樓內如果因維護管理不當使PEN線中斷,電源220V對地電壓將如圖1所示經相線和設備內繞組傳導至設備外殼,使外殼呈現220V對地電壓,電擊危險很大。另外PEN線不允許切斷(切斷後設備失去了接地線),不能作電氣隔離,電氣檢修時可能因PEN對地帶電壓而引起人身電擊事故。TN-C係統中,不能裝RCD(剩餘電流動作保護器),因為當發生接地故障時,相線和PEN線的故障電流在電流互感器中的磁場互相抵消,RCD將檢測不出故障電流而不動作,因此在住宅樓內不應采用TN-C係統。

2.2.2.TN-S係統;

在TN-S係統中,工作零線N和保護零線PE從電源端中性點開始完全分開,PE線平時不通過電流,隻在發生接地故障時通過故障電流,故外露導電部分平時對地不帶電壓比較完全,但需要增加一根導線,由於設備設備外殼保護零線PE,正常工作時漏電開關無剩餘電流,所以在相同短路保護靈敏度不夠時,可裝設漏電開關來保護單相接地。RCD對接地故障電流有很高的靈敏度,即使接觸220V時,也能在數十毫秒的時間內切斷以毫安計的故障電流,使人免於電擊事故,但它隻能對其保護範圍內的接地故障起作用,不能防止從別處傳導來的故障電壓引起的電擊事故。

2.2.3.TN—C—S;

TN—C—S是TN—C和TN—S兩種係統的組合,如圖2所示;第一部分是TN—C係統,第二部分是TN—S係統,分界麵在N線與PE線的連接點。該係統一般用在建築物有區域變電所供電引來的場所,進戶線之前采用TN—C係統,進戶處作重複接地,進戶後變成TS—S係統,TN—C—S係統介於以上兩者之間。

根據《低壓配電設計規範》有關條文,建築電氣設計當選用TN係統時應作等電位聯結,消除自建築外沿PEN線或PE線竄入的危險故障電壓,同時減少保護電器動作不可*帶來的危險及有利於消除外界電磁場引起的幹擾,改善裝置的電磁兼容性能。

2.3TT係統

TT係統的電源端中性點直接接地,用電設備金屬外殼用保護地線接至與電源接地點無關的接地極。TT係統正常運行時,用電設備金屬外殼電位為零,當電氣設備一相碰殼時,則短路電流較TN係統小,通常不足以使相間短路保護裝置動作。當人體偶然觸及帶電部分時危險較大,當在幹線首端及用電設備處裝有RCD時可保證安全。當變壓器中性點和用電設備處接地電阻為4歐姆時,單相短路電流為Ld=220/(4+4)=27.5A(線路阻抗不計)。不論幹線首端或用電設備處,當熔斷器溶絲電流較大或自動開關瞬時脫扣器整定電流較大時,均不能可*動作。所以TT係統內往往不能采用熔斷器、低壓短路器作接地故障保護而需采用漏電保護器。TT係統還有一個特點是中性線N與保護地線PE無一點電氣聯接,即中性點接地與PE線接地是分開的,所以不存在外部危險故障電壓沿著PE進入建築招致電擊事故發生。在TT係統內每棟建築物各有其專用的接地極和PE線,各棟建築物的PE線互不導通,故障電壓不致自一建築物傳導至另一建築物。但TT係統以大地為故障電流返回電源的通路,故障電流小,必須采用對接地故障反應靈敏的漏電保護器來防人身電擊。這些係統各有優缺點,需按具體情況選用。如果建築物由供電部門以低壓供電,應按供電部門的要求采用接地係統,以與地區的接地係統協調一致。如果采用TN-C-S係統,應注意從建築物電源進線配電箱開始即將PEN線分為PE線和中性線,使建築物內不再出現PEN線,這是因為PEN線因通過負荷電流而帶有電位,容易產生雜散電流和電位差的緣故。

如果供電部門以10KV電壓給住宅樓供電,且10/0.4KV變電所即在建築物內,則這棟建築物隻能采用TN-S係統。因為采用TN-C-S係統將在建築物內出現PEN線; TT係統則要求設置分開的工作接地和保護接地,而在同一個建築物內是很難做到兩個分開的接地,維護工作也是困難的。無論采用哪種接地係統都必須按規範要求作前述的等電位聯結

 

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