电气装置为了达到安全和功能的目的,采用接地系统 (包括地中的接地极、建筑物内设置的总接地端子或接地母线、接地线) 与大地做电气连接,即接大地; 或是电气装置与某一基准电位点做电气连接,即接基准地。
1. 保护接地的类型
低压配电系统的接地保护类型,根据国标GB 14050—93的规定,分为IT、TT、TN三种,其中TN又分为TN—C、TN—S、TN—C—S三种,其文字代号的意义如下:
第一个字母表示低压系统的对地关系。
T表示电源中性点直接接地。
I表示电源中性点不接地,或经高阻抗接地。
第二个字母表示电气装置的外露可导电部分的对地关系:
T表示电气装置的外露可导电部分直接接地,与电源侧的接地相互独立。
N表示电气装置的外露可导电部分与电源侧的接地直接作电气连接,即接在系统中性线上。
S表示中性线和保护线是分开的,中性线 (N) 称为工作零线,保护线(PE) 称为保护零线。
C表示中性线和保护线是合一的 (PEN) 线,中性线 (N) 和保护线(PE) 合为一PEN线。
(1) IT系统: IT系统是电源中性点不接地,或经高阻抗接地,一般为三相三线制系统,负载侧电气设备的外露可导电部分经各自的保护零线直接接地,与电源侧的接地相互独立。这种系统应用在不间断供电要求较高的场所,如矿井供电。当发生一相接地故障时,因单相短路电流很小,三相用电设备可以继续正常运行,同时相关的监测装置会报警,有关人员及时排除故障。图11-5为IT系统的原理图。
图11-5 IT系统
(2) TT系统: 电力系统有一点与地直接连接,负荷侧电气装置的外露可导电部分接到电气设备上与电力系统接地点无关的独立接地装置上。
在TT系统中,除变压器低压侧中性点直接接地外,中性线不再接地,而且应保持与相线同等的绝缘水平。当设备发生接地故障时,接地电流通过设备的接地电阻和系统的接地电阻形成回路,在两电阻上产生压降,所以设备的对地电压远比相电压小,即保护接地降低了接触电压,但这个电压对人身还存在很大危险,因此在TT系统中还应使用过电流保护器或剩余电流动作保护器作保护。图11-6为TT系统的原理图。
图11-6 TT系统
(3) TN系统:TN系统的电源中性点接地,并引出中性线N,属于三相四线制供电系统,电气设备的外露可导电部分直接与中性线相连,称作保护接零。在TN系统中,当某一相线直接连接电气设备的外露可导电部分时,即形成单相短路,线路的短路保护装置迅速动作,在规定的时间内将故障设备与电源断开,消除触电危险。TN系统有三种类型:
①TN—C系统: 电气系统设备的工作零线 (N) 和保护零线 (PE) 合为一PEN线。这种系统用于没有爆炸危险及安全条件较好的场所。图11-7为TN—C系统的原理图。
②TN—S系统: 三相五线制中性线直接接地,电气系统设备的工作零线(N) 与保护零线 (PE) 是分开的,此系统安全可靠,为欧美各国普遍采用。我国正在逐步推广,这种系统主要用在爆炸危险性大、安全条件要求较高的场所及独立变电所的车间。图11-8为TN—S系统的原理图。
③TN—C—S系统: 三相四线制中性线直接接地,整个系统干线部分保护零线 (PE) 与工作零线 (N) 是合一的,支线后部分保护零线 (PE) 与工作零线 (N) 是分开的。这种系统用于配电变压器的低压电网及配电系统末端环境条件较差或有精密电子设备的场所。图11-9为TN-C-S系统的原理图。
图11-7 TN—C系统
图11-8 TN—S系统
图11-9 TN—C—S系统
2.接地装置
接地装置包括埋入地下金属接地体和接地线两部分,接地线又可分为接地干线和接地支线。其中,接地点对地电压与接地电流的比值叫接地电阻。接地电阻的规定值见表11-1。
表11-1 接地电阻的规定值
| 序号 | 类别 | 使用条件 | 接地电阻/Ω | 备注 |
| 1 |
高压大接地短路电 流系统(I≥500A) |
仅用于此类系统的电 气装置 | R≤2000/I | 一般情况 |
| R≤0.5 | I>4 000A时 | |||
| 2 |
高压小接地短路电 流系统(I<500A) |
高、低压电气装置 共用的接地装置 |
R≤120/I 一般R≤4 |
高土壤电阻 率地区,R≤ 30Ω变电所、 发电厂R≤15Ω |
|
高压电气装置单独 使用的接地装置 |
R≤250/I 一般R≤10 | |||
| 3 |
低压系统电源中性 点直接接地 |
100kVA以上的变压器 (发电机) | R≤4 |
高土壤电阻 率地区,R≤ 30Ω |
|
100kVA以上的变压器 (发电机)供电线路重 复接地 | R≤10 | |||
|
100kVA以下的变压器 (发电机) | R≤10 | |||
| 4 |
低压系统电源中性 点不接地 | 一般情况 | R≤4 | |
|
100kVA以下的变压器 (发电机) | R≤10 | |||
| 5 |
钢筋混凝土杆和铁 杆接地 |
中性点不直接接地的 低压系统(IT系统) | R≤50 | |
|
3～10kV架空线路,钢 筋混凝土杆的钢筋应兼 作接地引线路 | R≤30 | |||
| 6 | 雷电保护设备 | 变电所的独立避雷针 | R≤10 | |
| 架空进线上管形避雷器 | R≤10 | |||
| 母线上阀形避雷器 | R≤10 |
与旋转电机无 电气联系 | ||
| 母线上阀形避雷器 | R≤5 |
与旋转电机有 电气联系 | ||
|
10kV架空线路交叉跨 越处的管形避雷器 | R≤10～25 |