TT系統(tǒng)接地電阻設計與計算
| 關鍵詞: 計算 接地電阻 設計 系統(tǒng)連線、線路保護、接地電阻設計是TT系統(tǒng)三大主要問題。本文所敘內容適用于防電擊保 護分類為I類的電氣設備和人身電擊安全電壓限值(交流50V、直流120V)及切斷故障回路時間小于或 等于5(或0.4)s的TT系統(tǒng)。 由于TT系統(tǒng)電源有一點與地直接連接，負荷側電氣裝置外露可導電部分連接的接地極和電源 的接地極無電氣聯(lián)系；當有多級保護時，各級有各自的接地極。當發(fā)生單相接地故障時，短路電流 通過發(fā)生故障的那一級或用電設備保護接地裝置、流經大地后再通過電源接地裝置才能返回到電 源。所以TT系統(tǒng)接地電阻設計與計算比較復雜和顯得特別重要?！ ? 靠短路電流切斷故障電源 (1) 當短路電流Id≥150A時，靠短路電流切斷故障回路電源的保護設備是低壓斷路器和熔斷器。在 系統(tǒng)各級按保護要求設置了不同規(guī)格的斷路器和熔斷器。其中找出******一組斷路器的脫扣器或熔斷 器的熔體電流/斷路器動作或熔斷器熔斷電流來設計和計算接地電阻。此時，可用下式進行計算： RA=1/K·RB 式中 K-計算系數，當低壓配電電壓為380/220V時，K=3.4；當低壓配電電壓為400/230V時， K=3.6 RA-電氣設備外露可導電部分接地電阻，Ω RB-電源系統(tǒng)接地電阻和連接導體電阻，Ω 相電壓U0=220V低壓配電系統(tǒng)人身電擊安全電壓限值UL=50V時，系統(tǒng)故障短路Id： Id=UL/RA=50/RA(A) 斷路器脫扣/熔斷器熔體額定電流In表示，取K=3.4時，RA、RB、Id、In的計算列于表1。由 于我國規(guī)定RB≤4Ω，所以RB從4Ω開始計算，由表1不難看出，隨著RA、RB阻值的減小，故障短路電 流Id和斷路器的脫扣器、熔斷器的熔體電流In在增加?？墒钱擨d=150A時，對Id=5In的斷路器和在5s 內熔斷的熔斷器******脫扣器、熔體電流In才只有30A；而對Id=10In時斷路器的脫扣器和在0.4s內切 斷電源的熔斷器的熔體電流更小，也只有15A和16A。就一個低壓配電系統(tǒng)而言，在其上、中、下級 保護中******的額定電流只表1RB≤4Ω、U0=220V、UL=50V、故障電流Id和斷路器、熔斷器的脫扣器/ 熔體電流In電源系統(tǒng) 接地電阻RB(Ω)用電設備 接地電阻RA(Ω)短路電流Id(A)③Id=5In斷 路器的脫 扣器電流In(A)①Id=10In 斷路器的 脫扣器電In(A)①熔斷器熔 體電流(5S)In(A) ②熔斷器熔 體電流 (0.4S) In(A)②4.01.17642.58.54.259.445.313.61.05847.269.454.7310.55.93.41.05010511.16.253. 00.8825711.45.711.47.132.50.7356813.66.813.68.52.00.58885178.51710.631.70.510020102012. 51.50.44111322.611.322.614.131.360.41252512.52515.631.190.3514328.614.328.615.891.130. 33315030153016.67 注： ①斷路器脫扣器額定電流In應取系統(tǒng)所選用的型號相對應的標準值，應留1.3的可靠系數，本表數據未考慮。 ②5s和0.4s內動作的熔斷器Id/In最小比值按《低壓配電設計規(guī)范》(GB50054－95)取用。選用熔斷器熔體時應取系統(tǒng)所選用的型號相對應的標準值?！ ?nbsp; ③系統(tǒng)故障短路電流Id與斷路器/熔短器的切斷/熔斷電流相同 有30A和15A及以下者甚少。而且電源和用電設備外露可導電部分接地電阻值只有1.13Ω和0.333Ω也較難以達到。曾為此提出希望斷路器制造商把動作電流倍數設置為1.25、1.5、2倍等建議。既是如此，斷路器******脫扣器電流只能提高到120A左右，相當于只能供≤50kW設備。故僅適于低壓配電系統(tǒng)中、下級配電線路保護。更為麻煩的是電源和負荷側電氣設備接地電阻值最終還要符合計算系數K的要求，它對系統(tǒng)設計產生較大影響。所以，選用斷路器和熔斷器切斷短路故障回路，在低壓配電TT系統(tǒng)中的應用受到很大限制。 (2) 當短路電流Id＞150A時，根據目前接地技術，利用自然條件、建筑物等以常規(guī)或特種方法在工程上能夠較容易達到的接地電阻值為0.35～1Ω。當RA、RB各為0.333Ω和1.13Ω時，Id=150A而Inmax=30A所以，Id＞150A時，不能再設計用調整RA、RB方法加大短路電流，切斷故障回路電源的TT系統(tǒng)。下面介紹三種解決方式： ①選用電擊防護等級為Ⅱ級的設備： ?、蚣壴O備的防護能力不僅靠基本絕緣保證外，還應加強絕緣采用雙重絕緣措施。這種設備不與保護導體或接地導體相連，其可靠性也不受安裝條件限制。選用的Ⅱ級設備其基本絕緣破壞時，在其外露可導電部分不會產生危險接觸電壓?！ ?nbsp; ②絕緣檢測裝置： 安裝絕緣檢測裝置，利用其功能在電氣設備發(fā)生接地故障時可切斷故障回路電源，也可以發(fā)出接地故障聲光信號便于維護和事故處理?！ ?nbsp; ③接地電壓檢測裝置： 由于TT系統(tǒng)中性線N在電源側與地直接連接，與電氣設備外露可導電部分是絕緣的。所以，三相不平衡電壓、電源電壓飄移等引起的N線所帶的電壓，與電氣設備外露可導電部分無電氣聯(lián)接。我們利用這一特點，在末端保護安裝接地電壓檢測裝置，并用其瞬時或延時切斷故障回路電源，也可發(fā)出聲光報警信號。動作電壓的選擇要根據實測的接地電阻值和上、中、下級互相配合的原則整定。例如，電源和用電設備接地電阻RA=RB=4Ω時，單相接地電流為27.5A即RA上的壓降為110V，上、中、下級動作電壓整定為100、75、50V，延時時間各整定為0.35、0.25、0.1s等。這種系統(tǒng)的******缺點是只要發(fā)生故障就切斷總電源開關，則擴大了停電范圍。 2、剩余電流斷路器保護 TT系統(tǒng)采用自動切斷故障電源保護，當發(fā)生故障時過高或危險接觸電壓尚未形成和造成危險之前將自動切斷故障回路電源。它的動作都要靠故障電流，故障電流大則它能切斷的回路容量越大?？墒牵缟鲜龇治?，由于TT系統(tǒng)受到其結構限制不可能產生大的故障電流。TT系統(tǒng)就只能靠剩余電流動作斷路器切斷電源，常用的剩余電流斷路器動作電流IΔn有500、100、50mA及以下，與其相對應的保護接地電阻值為100、500、1000Ω及以下?！ ?nbsp; 綜上所述，TT系統(tǒng)接地電阻應滿足； (1) 系統(tǒng)產生足夠大的故障短路電流使斷路器和熔斷器切斷故障回路電源； (2) 系統(tǒng)產生足夠大的故障剩余電流，使剩余電流斷路器切斷故障回路電源； (3) 用絕緣和接地電壓檢測裝置切斷故障回路電源?！ ?TT系統(tǒng)存在的其它問題 (1) 在TT系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)與地直接聯(lián)接之外，其余上、中、下級的所有電氣設備外露可導電部分與N線是絕緣的?？墒?，制造廠在制造TT系統(tǒng)用配電設備時為N線是不絕緣的。而未被用戶及時發(fā)現，仍然將把設備外殼進行保護接地，所以，就把N線所帶電壓產生的電流當作剩余電流流經接地電阻。因此，回路開關一合即跳閘。凡是存在這些問題的系統(tǒng)應認真核查該系統(tǒng)接線是否正確?！ ?nbsp; (2)TT系統(tǒng)的電氣設備外露可導電部分的PE線應分別與接地裝置連接，不能采用串接后集中接地的方式，否則可能在一個設備發(fā)生絕緣損壞故障時，使其它設備的外露導電部分帶有危險電壓?！ ?nbsp; (3) 農業(yè)生產用移動設備和臨時用電設備接線不規(guī)范，有的沒有PE線，有的把N線和PE線混接等等，致使在農忙季節(jié)事故頻繁發(fā)生。為使確保系統(tǒng)安全可靠運行，預防事故發(fā)生，應對農村電管人員和用戶進行培訓也是很有必要的。 |
