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弱电设备接地技术介绍

发布时间:2008-07-29

1.概述 

接地在电气技术中是指用导体与大地相连。在电子技术中的接地,可能就与大地毫不相关,它只是电路中的一个等电位。如电子设备中的地,它只是线路里的一个电位基准点。而在弱点设备的接地不但包含上述两种接地,还有其它的接地。例如智能建筑中安装有多个子系统如通信自动化系统,火灾报警及消防联动控制系统,楼宇自动化系统,保安监控系统,办公自动化系统,闭路电视系统等,各个子系统对接地的理解和要求都不太相同。按接地的作用可分为功能性接地和保护性接地。为保证电气设备正常运行或电气系统低噪声接地,称为功能性接地,功能性接地又有工作接地、逻辑接地、信号接地和屏蔽接地等。为了防止人、畜或设备因电击而造成伤亡或损坏的接地称为保护性接地,保护性接地有保护接地、防雷接地和防静电接地。有弱点设备构成的系统这几种接地类型都会遇到。

2.电源工作接地

电子设备供电系统的接地关系到操作人员的人身安全和电子设备的安全稳定运行,电子设备的供电系统的接地通常包括工作接地和保护接地。工作接地是系统电源某一点的接地,这个点通常是电源(变压器、发电机)的中性点,工作地的主要作用是使供电系统正常运行。而保护接地是供电系统负荷侧金属的电气设备外壳和敷设用的金属套管、线槽等电气装置外露不导电部分的接地。如果不做保护接地,故障电压可达系统的相电压;做了保护接地后故障电压仅为PE线和接地电阻(RA)上的电压降,大大的低于相电压,接地电阻(RA)还为故障电流Id提供返回电源的通路,使保护电器及时切断电源,从而起到防电击和防电气火灾的保护作用。目前低压供电系统设计选用较多的接地系统有TN、TT系统。

2.1工作接地的目的

电力系统由于运行和安全的需要,常将中性点(N线)接地,这种接地方式称为工作接地。工作接地有下列目的:

2。1。1降低触电电压;

在中性点不接地的系统中,当一相接地而人体触此及另外两相之一时,触电电压为相电压的1.732倍。而在中性点接地的系统中,触电电压就降低到等于或接近相电压。

2.1.2迅速切断故障设备;

在中性点不接地的系统中,当一相接地时,接地电流很小(因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻,也可构成电流的通路)不足以使保护装置动作而切断电源,接地故障不易被发现,将长时间持续下去,对人身不安全。而中性点接地的系统中,一相接地后的接地电流较大(接近单相短路)保护装置迅速动作,断开故障点。

2.1.3降低电气设备对地的绝缘水平;

在中性点不接地的系统中,一相接地时将使另外两相的对地电压升高到线电压。而在中性点接地的系统中,则接近于相电压,故可降低电气设备和输电线的绝缘水平,节省技资。为此本文分别对TN、TT系统作以分析。

2.2TN系统

TN系统的电源端中性点直接接地,用设备金属外壳、保护零线与该中性点连接,这种方式简称保护接零或接零制。按中性线(工作零线)与保护线(保护零线)的组合情况TN系统又分以下三种形式:

2.2.1.TN-C系统;

在TN-C系统中,由于PNE线兼起PE线和N线的作用,节省了一根导线,但在PEN线上通过三相不平衡电流I,其上有电压降IZPEN使电气装置外露导电部分对地带电压。三相不平衡负荷造成外壳带电压甚低。并不会在一般场所造成人身事故,但它可能对地引起火花,不适宜医院、计算机中心场所及爆炸危险场所。TN-C系统不适用于无电工管理的住宅楼,这种系统没有专用的PE线,而是与中性线(N线)合为一根PEN线,住宅楼内如果因维护管理不当使PEN线中断,电源220V对地电压将如图1所示经相线和设备内绕组传导至设备外壳,使外壳呈现220V对地电压,电击危险很大。另外PEN线不允许切断(切断后设备失去了接地线),不能作电气隔离,电气检修时可能因PEN对地带电压而引起人身电击事故。TN-C系统中,不能装RCD(剩余电流动作保护器),因为当发生接地故障时,相线和PEN线的故障电流在电流互感器中的磁场互相抵消,RCD将检测不出故障电流而不动作,因此在住宅楼内不应采用TN-C系统。

2。2。2。TN-S系统;

在TN-S系统中,工作零线N和保护零线PE从电源端中性点开始完全分开,PE线平时不通过电流,只在发生接地故障时通过故障电流,故外露导电部分平时对地不带电压比较完全,但需要增加一根导线,由于设备设备外壳保护零线PE,正常工作时漏电开关无剩余电流,所以在相同短路保护灵敏度不够时,可装设漏电开关来保护单相接地。RCD对接地故障电流有很高的灵敏度,即使接触220V时,也能在数十毫秒的时间内切断以毫安计的故障电流,使人免于电击事故,但它只能对其保护范围内的接地故障起作用,不能防止从别处传导来的故障电压引起的电击事故。

2.2.3.TN—C—S;

TN—C—S是TN—C和TN—S两种系统的组合,如图2所示;第一部分是TN—C系统,第二部分是TN—S系统,分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物有区域变电所供电引来的场所,进户线之前采用TN—C系统,进户处作重复接地,进户后变成TS—S系统,TN—C—S系统介于以上两者之间。

根据《低压配电设计规范》有关条文,建筑电气设计当选用TN系统时应作等电位联结,消除自建筑外沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压,同时减少保护电器动作不可*带来的危险及有利于消除外界电磁场引起的干扰,改善装置的电磁兼容性能。

2。3TT系统

TT系统的电源端中性点直接接地,用电设备金属外壳用保护地线接至与电源接地点无关的接地极。TT系统正常运行时,用电设备金属外壳电位为零,当电气设备一相碰壳时,则短路电流较TN系统小,通常不足以使相间短路保护装置动作。当人体偶然触及带电部分时危险较大,当在干线首端及用电设备处装有RCD时可保证安全。当变压器中性点和用电设备处接地电阻为4欧姆时,单相短路电流为Ld=220/(4+4)=27.5A(线路阻抗不计)。不论干线首端或用电设备处,当熔断器溶丝电流较大或自动开关瞬时脱扣器整定电流较大时,均不能可*动作。所以TT系统内往往不能采用熔断器、低压短路器作接地故障保护而需采用漏电保护器。TT系统还有一个特点是中性线N与保护地线PE无一点电气联接,即中性点接地与PE线接地是分开的,所以不存在外部危险故障电压沿着PE进入建筑招致电击事故发生。在TT系统内每栋建筑物各有其专用的接地极和PE线,各栋建筑物的PE线互不导通,故障电压不致自一建筑物传导至另一建筑物。但TT系统以大地为故障电流返回电源的通路,故障电流小,必须采用对接地故障反应灵敏的漏电保护器来防人身电击。这些系统各有优缺点,需按具体情况选用。如果建筑物由供电部门以低压供电,应按供电部门的要求采用接地系统,以与地区的接地系统协调一致。如果采用TN-C-S系统,应注意从建筑物电源进线配电箱开始即将PEN线分为PE线和中性线,使建筑物内不再出现PEN线,这是因为PEN线因通过负荷电流而带有电位,容易产生杂散电流和电位差的缘故。

如果供电部门以10KV电压给住宅楼供电,且10/0.4KV变电所即在建筑物内,则这栋建筑物只能采用TN-S系统。因为采用TN-C-S系统将在建筑物内出现PEN线; TT系统则要求设置分开的工作接地和保护接地,而在同一个建筑物内是很难做到两个分开的接地,维护工作也是困难的。无论采用哪种接地系统都必须按规范要求作前述的等电位联结

 

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