IT系统、TT系统、TN系统保护接地系统设计.pdf

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1、IT 系统、TT 系统、TN 系统保护接地系统水利建设工地大多分散在郊区和边远地区，施工场地大，设备和人员分散，施工季节性强，施工单位的安全管理水平参差不齐，临时工和外来民工较多，这些都给现场的安全供用电带来极为不利的影响，水利工地电气事故时有发生，安全用电形势严峻。因此必须积极贯彻预防为主的方针，认真研究运用各项技术措施和管理措施，提高供用电系统的安全水平，营造工地电气安全环境，保障广大水利建设者的安全。1 施工用电 380/220V 低压系统的接地方式380-220V 低压系统有三种接地方式。11 IT 系统IT 系统是电源端中性点不直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地的系统（见图

2、1）。图 1 IT 系统12 TT 系统TT 系统是电源系统中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地的系统（见图 2）。图 2 TT 系统13 TN 系统TN 系统为电源系统中性点直接接地，电气装置外露可导电部分通过保护导体连接到电源接地点的系统。根据中性线和保护线的布置，TN 系统有三种形式：131 TN-C 系统TN-C 系统是中性线与保护线合一的三相四线制系统（图3）。图 3 TN-C 系统132 TN-S 系统TN-S 系统为三相五线制，系统中的保护线与中性线是从电源端开始完全分开的（见图4）。图 4 TN-S 系统133 TN-C-S系统TN-C-S 系统的特点是一部分中性线

3、与保护线合一，一部分中性线与保护线分开（见图5）。图 5 TN-C-S系统2 保护接地和保护接零21 保护接地TT 系统中的接地方式称为保护接地图 6 是 TT 系统保护接地原理图，U 为相电压，Rde 为工作接地电阻，Rpe 为保护接地电阻，M 为用电装置，当 M 绝缘损坏外壳带电时，不计线路与电源电阻，则有图 6 TT 系统保护接地原理Ie=U/（Rde+Rpe）取 U=220V，Rde=Rpe=4，则Ie=27.5A在接地短路电流 Ie 的作用下，电路中保护装置动作切断电源，从而保障了安全。当保护装置是额定电流为 10A 的普通熔断器，流过27.5A 电流后，10s 左右熔体熔断切断了电

4、源，M外壳没有危险电压。如果 M 未接地而漏电，人体接触 M 外壳时的接触电压为 220V，设人体电阻为 1000，则通过人体电流达220mA，是十分危险的。此外，TT 系统正常运行时，零线电位可达50V 以上，M 外壳电位为零，保护接地对系统中存在的直接触电危险没有防X 作用。从以上分析可知，在TT 系统中采用保护接地，当故障电流足够大，能使保护装置动作切断系统电源，则不会发生触电事故；当故障电流不够大，无法与时切断电源时，保护接地可降低危险电压，危险电压为 50110V。如果不保护接地，则危险电压高达 220V。可见保护接地是较好的安全防 X 措施，但不够完善。为更好发挥保护接地的功能，可

5、以采取以下措施：211 降低接电阻，以提高故障电流。212 根据保护电器的安秒特性，选用合适的熔体或自动开关，使得在故障电流较小时也能与时切断电源。选用保护电器时，应当满足系统对选择性和可靠性的要求，达到发生故障时能切断电源，非故障情况能保障系统正常供用电的目的。213 经常检查用电装置的绝缘状况，做好运行维护工作。水利工地用电装置用电量较小，接地故障电流容易满足保护电器的动作要求。工地往往在江湖河海地区，地壤电阻率较低，降低接地电阻也容易实现。应当指出，如果建设工地用100kVA 与以下变压器供电，或用发电机发电，电网容量较小，分布电容也小，这时采用IT 系统保护接地，能有效的防止间接触电。

6、22 保护接零TN 系统中的接零方式称为保护接零。当设备外壳漏电时，因为金属外壳与 PEN 线连结，形成了相零通路，短路电流足够大，设备的保护电器能迅速切断故障设备的电源，防止触电事故。保护接地和保护接零都是依靠足够大的故障短路电流来切断电源的，保护接地受到接地电阻的制约，往往不能产生足够大的故障电流，保护电器不能与时动作，甚至故障会长期存在，保护接零则没有这种缺陷。TN-C 系统保护接零对直接触电没有防护作用，该系统 M 外壳电位等于工作零线电位，故障电流小，保护装置不能动作。当工作零线断开后，三相负载不平衡，PEN 线中等序电流较大而呈现较高电压，可能烧毁单相设备，且接零的设备外壳带电，严

7、重危与人身安全。TN-C系统发生断零故障时，漏电保护器也不起作用，所以在水利建设工地，不应采用 TN-C 保护接零系统。在 TN-S 系统中，由于保护导体和中性导体是分开的，在正常情况下，保护零线上无零序电流，与三相负载是否平衡无关。零线断线也不影响PE 保护线路功能，同时不限制漏电保护器的使用，因此 TN-S 系统对预防触电事故和保障系统正常运行更为安全可靠。但TN-S 系统比其它系统多敷设和管理工作量，成本较高，全面采用TN-S 系统有一个过程。在安全功效方面，TN-S 系统对直接触电不具备防X 作用，当故障电流较小，不能满足保护器的动作要求时，仍有可能存在触电隐患，因此采用TN-S 保护

8、接零时，需注意使保护零线电阻足够小并确保不断线。TN-C-S 系统中，部分保护线与中性线是合一的，并按 TN-C 的方式保护接零；部分保护线与中性线是分设的，并按TN-S 的方式保护接零。TN-C-S 保护接零兼有 TN-S 和 TN-C 的特征，实际上不能完全消除TN-C 系统的缺陷，漏电保护器的使用仍受到限制，但少敷设一根专用保护线，比 TN-S 系统经济。总之，保护接地和保护接零是防止触电危险的技术措施，保护接地保护线中通过的是漏电电流，保护接零的保护线中通过的是短路零序电流。TN-S 系统保护接零技术较为安全可靠，但系统较复杂，投入较多。3 漏电保护技术漏电保护器是检测线路中泄漏电流，

9、判断是否存在故障的装置，当泄漏电流达到一定数值时，其执行机构自动切断电源，防止发生电气事故。漏电保护器具有防止直接触电和间接触电的功能，弥补了接地保护措施的不足，漏电保护器可以应用在 IT、TT、TN-S 系统中，以与TN-C-S 系统的 TN-S 部分。尽管国家标准（GB50195-93）没有提与漏电保护技术，但该技术发展已趋于成熟，水利建设工地应当应用这一技术，提高电气安全水平。实际应用中应根据供用电系统的具体情况确定漏电保护级别和保护 X 围，选用不同规格的漏电保护器。如果只在末级用电设备安装漏电保护器，保护器因漏电故障断开线路后，停电 X 围小，但保护面也小，且此级保护器失效后缺乏后备

10、保护。如果在前级干线上安装漏电保护器，保护器因漏电故障断开线路后，会造成大面积停电，影响正常供用电，且不容易查找故障。因此，应当按线路和负载的重要程度与负载的容量，在电网干线、支线和用电设备处分别安装不同规格的漏电保护器，形成分级漏电保护网。分级保护一般分为二级保护和三级保护方式，水利工地适宜采用二级保护方式。二级漏电保护网络中，电网的干线和分支线路交界处作为第一级，线路末端作为第二级。第一级设在支线配电箱处，第二级设在末级配电箱的负载电源进线端。按照保护性能的不同，第一级漏电动作电流和时间应当大于第二级，选用中灵敏度延时性漏电保护器，动作电流为100300mA，延时动作进是 0.22s。第二

11、级应选用高灵敏度快速型漏电保护器，动作电流为30mA，延时动作时间为 0.1s。4 应注意的几个问题41 凡因绝缘损坏可能造成触电危险的设备和装置的金属外壳应可靠接地或接零。42 下列情形无需做接地、接零保护或漏电保护；421 设备安装在已接地、接零的金属框架上，且设备外壳与金属框架的电气连接可靠。422 设备安装在高度超过 2.2m 的不导电的建筑材料机座上。423 只有电气人员检查维护时才可能接触到的电气设备。424 具有双重绝缘的电气设备不必进行接地、接零保护，但可以考虑采用漏电保护。425 由安全电压供电的设备。43 对于大容量的设备和特殊条件下运行的设备以致无法采用保护接地和接零时，

12、可以在施工场地采取隔离围护与电气绝缘的措施。44 应当合理选择保护电器，了解系统正常泄漏电流和故障短路电流，运用保护电器的安秒特性，保证系统故障时能切断电源，无故障时系统能正常运行。45 在选择接地或接零保护方式时要了解施工地区有关部门的规定。5 小结水利建设工地的电气安全取决于技术、管理、经济三方面的因素，安全用电工作应运用合理的技术措施，以较少的经济投入，适当的管理手段，以取得满意的效果。表 1 为低压系统安全用电措施综合评价表。从表 1 可知，TN-S 系统能同时采用保护接地和漏电保护技术，具有适用 X 围广和安全效果好的特点，但经济投入多，管理要求高，有条件的工地应该首选TN-S 系统，以取得更好的安全效果。如果用电设备功率较小，接地易于实现，可以选用 TT系统，实行保护接地和漏电保护后，安全效果较好。TN-C 系统有不能采用漏电保护的局限性，安全效果和综合评价分值较低，不宜使用。