我國施工現場臨時用電系統一般為中性點直接接地的三相四線制低壓電力系統,這個系統的接地、接零保護系統有兩種形式即:TT系統和TN系統,TN系統又分為TN-C系統、TN-S系統和TN-C-S系統。
基本介紹
- 中文名:接地與接零保護系統
- 系統採用:TT系統和TN系統
我國施工現場臨時用電系統一般為中性點直接接地的三相四線制低壓電力系統,這個系統的接地、接零保護系統有兩種形式即:TT系統和TN系統,TN系統又分為TN-C系統、TN-S系統和TN-C-S系統。
(1)TT系統
TT系統是指在電源中性點直接接地的電力系統中,將電氣設備的正常不帶電的金屬外殼或機座直接接地的保護系統。
施工現場作業需用大量電動機械和電動工具以及供電用的配電箱,開關箱等配電裝置,如果這些電氣設備的正常不帶電的金屬外殼或基座均作保護接地,則不僅需用大量鋼材埋置地下,一次性使用,而且接地裝置的製作、埋設量也是很大的,這樣就不可能百分之百達到接地要求,尤其對於某些移動電氣設備,如移動式電動式電動機具,移動式配電箱、開關箱、照明箱等,保護接地裝置是很難實現的,而且工作零線的對地電位受電氣設備相線碰殼短路的影響也是一個不利因素。所以,對於施工現場臨時用電工程來說,採用TT接地保護系統,從經濟、技術角度來看都是不合適的。
TT系統代表符號意義:
T:(第一個字母)表示電源系統的一點直接接地。
T:(第二個字母)表示設備外露導電部分的接地與電源系統的接地電氣上無關。
(2)TN系統
TN系統是指電源(變壓器)中性點直接接地的電力系統中,將電氣設備正常不帶電的金屬外殼或基座經過中性線(零線)直接接零的保護系統。前面提過,TN系統又分為TN-C,TN-S、TN-C-S系統。
①TN-C系統
TN-C系統是指TN系統中工作零線(N)與保護零線(PE)合一的系統,用電設備M和H正常不帶電的金屬外殼或基座與零線(N、PE)直接電氣連線。
TN-C系統比TT系統的優點在於節約了大量的接地裝置,使得該系統經濟、方便。但從防觸電的技術角度來分析,卻存在明顯的缺陷。因為:
a、由於TN-C系統是工作零線與保護零線合一的系統,所以當配電系統中的三相負荷不平衡時,即使在無故障的正常情況下,零線(N-PE)中也會有電流(零序電流)流過。如發生短路故障時,零線中電流會更大。由於電氣設備正常不帶電的金屬外殼或基座是與零線(N-PE)作電氣連線的,因而必然會對地呈現電壓,實際上由不帶電體變成帶電體。而且該對地電壓值,隨著零線阻抗和零線電流的增大而增大,靠近配電系統末端,情況更嚴重。(越靠近電源末端,三相不平衡電流越大),當該電壓值超過安全電壓時(42V、36V、24V、12V、6V)便會不同程度地對於相接觸的人體構成不同程度的觸電傷害,況且在施工現場臨時用電中,使用大量的電焊機、電動工具、照明等單相用電設備,而且這些設備的投入使用也無固定規律,因此整個供電系統的三相負荷不可能保持平衡,零線中存在零序電流是不可避免的,其值也不可預測和不可控制的。所以,從經常性保持電氣設備正常不帶電的金屬外殼或基座對地零電位角度看,TN-C接零保護系統是不可取的。
b、採用TN-C系統還使漏電保護器的使用功能受到限制,特別是設定於配電室或總配電箱中的四極漏電保護器,由於具有不對稱三相負荷配電系統中可能發生的電氣設備漏電電流與零序電流一起沿零線(N-PE)流動,並經漏電保護器零線返回電源(變壓器),所以該漏電保護器將失去漏電保護功能,對於單相用電設備,如果其保護零線取自其控制開關箱中二級漏電保護器負荷側的零線(N-PE),則該漏電保護器也將失去漏電保護功能。
c、在TN-C系統中,當配電線路某處零線斷線時,由於斷點負荷側的某台單相用電設備的電源開關可能處於接通狀態,因而位於斷點負荷側方向上的所有用電設備的金屬外殼或基座可能呈現對地相電壓,由此可見在施工現場臨時用電工程中採用TN-C系統對防止人體觸電傷害是極不可靠的。
②TN-S系統
TN-S系統是指系統中的工作零線N線與保護零線PE線分開的系統,用電設備的正常不帶電的金屬外殼或基座與保護零級PE直接電氣連線,也稱專用保護零線-PE線。是引用國際LEC/TC64標準的定義和符號(LEC-國際電工委員會)。
採用TN-S系統明顯克服TT系統和TN-C系統的缺陷,不僅經濟方便,而且在正常情況下保護零線上無零序電流,與三相負荷是否平衡無關,只是當電氣設備正常帶電部分與正常不帶電的金屬外殼或基座發生漏電時,才有漏電電流流過,同時還使漏電保護器正常使用功能不受任何限制,所以採用TN-S接零保護系統,電氣設備的正常不帶電的金屬外殼或基座在任何情況下都能保持對地零電位水平。並便於漏電保護器的正常使用接線。為了穩定保護零線對地零電位及防止保護零線可能斷線對保護零線的影響,可在保護零線首末端及中間位置作不少於三處的重複接地。
③TN-C-S系統
該系統是一部分中性導體和保護導體的功能合在一根導線上。在TN-C系統的末端,將PE線與N線分開,且分開後不許再合併,改為五線制後,其性能要求同TN-S系統,該系統兼有TN-C系統投資少和TN-S系統比較安全且電磁適應性比較強的特點。該系統俗稱四線半系統,現城鄉市面上低壓供電多為三相四線制配電即TN-C系統。電源由變配電室引到工地後,再將三相四線制轉換為三相五線制,在轉換中應埋設一合格的接地極後引出一黃綠線為PE線,而必須將工作零線,保護零線,保護零線,重複接地線,接在一體,才能形成專用保護零線。
TN系統符號意義:
第一個字母T:表示電源系統的一點直接接地。
第二個字母N:表示設備的外露導電部分與電源系統的接地點直接電氣連線。
字母S:表示中性導體和保護導體是分開的。
字母C:表示中性導體和保護導體的功能合在一根導體上。
施工現場採用的TN-S系統,主要由TT系統轉換來的,即專用保護零線的引出基本上都是從施工現場總電源箱一次側的三相四線制引入的N線作重複接地後,再從重複接地處引出PE線,沿架線要求引到各分配電箱。這主要是各施工現場距變壓器供電電源較遠(單獨變壓器供電除外),一次側線路較長,不可能從變壓器的工作接地點或配電室的零線處引來,這樣既不經濟也不安全。所以都從施工現場的總配電箱處轉換為TN-S系統。
在這個系統中一定要注意,不得一部分設備作保護接零,另一部分設備作保護接地。
如果當採取接地的用電設備發生相線碰殼時,零線電位U。將升高,從而使所有接零的用電設備外殼都帶上危險電壓。
此時零電位電壓為:UO=ID·RO;ID=U/(R0+RD)
代入為:UO=U/(RO+RD)·RO=220×4/(4+10)=62.9V
式中:UO零電位電壓;U碰殼相電壓(220V);ID接地電流;
R0中性點接地電阻;RD設備接地電阻
如果人體接觸就會發生危險,一般人體的電阻為1000Ω,這樣就會有62.9v/1000Ω=62.9mA的電流流過人體,這個電流可造成心臟震顫,痙攣致生命危險。
2、工作接地與重複接地不符合要求,扣7-10分。
(1)工作接地:在中性點直接接地的三相供電系統中,因運行需要的接地稱為工作接地。在工作接地的情況下,大地被用作為一根導線,而且能夠穩定設備導電部分的對地電壓。
①接地體的最小規格
②接地線最小規格
③工作接地電阻值不大於4Ω
④接地零線焊接、搭接長度規定
接地線和接地體合稱為接地裝置。
接地幹線:截面積不小於100mm2
接地支線:截面積不小於48mm2
⑤不得用鋁導體作為接地體或地下接地線;
⑥不宜採用螺紋鋼材作接地體;
⑦接地體長度為1.5-2m,頂部與地面0.6m,必須有兩根接地體相連線。
(2)重複接地:指專用保護零線PE線作重複接地,在中性點直接接地電力系統中,除在中性點直接接地外,在中性線上的一處或多處再作接地,稱為重複接地。
①其材質與規格的技術要求同前(工作接地);
②重複接地電阻值不大於10歐姆;(我國南方地區氣候潮濕要求不大於4歐姆)
③重複接地的主導線應與零幹線截面相同;(不小於相線截面二分之一)
④除在配電室或總配電箱處作重複接地外,線路中間和終端處也要作重複接地,一般重複接地不少於三處,如主幹線超過1Km,還必須再增加一處重複接地。
在施工現場較多,應該說,這種接法能保證用電設備接零保護和專用保護零線的重複接地的要求。但是經幾處串接後(幹線PE線→分配電箱PE端子板→開關箱PE端子板→馬達接零處→重複接地)這就存在著極大的隱患,如其中一處接點接觸不好或連線線斷線,這樣保護零線的重複接地系統就不存在了,如(B)圖中的a、b兩點鬆動或斷線,則該馬達變成接地系統了,對TN-S系統是不允許的。線路的PE線重複接地的正確接法應如(C)圖所示。從主幹線PE線直接引下,或經分配電箱第一個端子點後直接引下作單獨重複接地.
(3)工作接地與重複接地的接地極與導線連線處,要用帶螺孔的鍍鋅板焊在接地極上,且導線要用銅接頭壓接,不能隨意纏繞其上。
3、專用保護零線設定不合要求,扣5-8分。
(1)專用保護零線(PE線)必須採用綠/黃雙色線,不得用鋁線金屬裸線代替,綠/黃雙色線不得作為N線和相線使用。
(2)PE線在配電箱內必須設定專用端子板,不準將各迴路的PE線接在一個螺栓上,形成“雞爪型”接線。
(3)與幹線相連線的保護零線截面應不小於相線截面的二分之一,與電氣設備連線的保護零線截面應小於2.5mm2的絕緣多股銅線,手持式用電設備的保護零線應在絕緣良好的多股銅芯橡皮電纜內截面不小於2.5mm2。
(4)PE線可以從工作接地線引出,也可由配電室的配電屏或配電箱的重複接地裝置處引出。所謂從工作接地線引出,實際是從低壓配電屏或總配電箱的重複接地與工作零線連線處引出PE線;
(5)施工現場未安裝單獨變壓器,供電線路為三相四線到現場總配電箱,其PE線可由總配電箱的漏電保護器電源側的零線處引出,但需單獨設定重複接地系統;
(6)供電線路為三相四線制系統轉變TN-S系統,圖中A、B兩點沒連線,直接引出PE線或CB兩點沒連線,直接引出PE線,這種作法都不符合專用保護零線設定的要求。從供電系統來說也沒有形成TN-S系統.
(7)施工現場除工作接地,重複接地外,所有用電設備均應接零。不能混淆接地和接零的概念。
4、保護零線與工作零線混接,扣10分。
(1)在配電箱和開關箱內,工作零線和保護零線應該分設接線端子板,保護零線端子板應於箱體保持電氣連線,工作零線端子板必須與箱體保證絕緣,否則就變成混接了。
(2)四線制的帶漏電保護器的自動開關,其工作零線必須要穿過剩餘電流互感應器,保護零線決不能穿過剩餘電流互感器。
(3)把PE線當作工作零線接到單相用電設備。
(4)將單相三眼插座和三相四眼插座的PE線柱與N線相接,當將用電設備的插頭插入插座時,因N線帶電,則形成用電設備外殼帶電,使操作者很容易發生觸電現象。
(5)分支線路的工作零線不能相連,當採用分級漏電保護系統和分支漏電保護線路,每一分支線路必須有自己的工作零線,相鄰分支線路的工作零線不能相連,也就是說漏電保護器後面的工作零線上不能有分流電流。若將N1和N2連線起來,則分支線路1和2均有對方分流電流渡過。此電流將導致漏電保護器1和2的剩餘電流互感器內的電流平衡破壞,當分流電流值等於或大於動作電流值時,漏電保護器將誤動作。
(6)工作零線不能支接、跨接,工作零線不能就近支接,單相負荷不能在漏電保護器兩端跨接,如圖6.8.13支線路1和照明線路2,照明線路2的零線距中性線N過遠,若就近支接分支線路1漏電保護器後面的工作零線則照明線路2中的電流經N1線返回電源、中性線,造成分支線路1上的漏電保護器的剩餘電流互感器內部電流不平衡,當不平衡電流大於或等於支路漏電保護器額定漏電動作電流值時,漏電保護器發生誤動作。