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这些接地系统知识点,你必须知道!

想必大家都会有一个疑问,就是当用电设备的外壳发生“碰壳”故障后,虽然地网电流非常小,与保护性中性线电流相比,几乎可以忽略不计,然而用电设备的外壳带电将长期存在。如此一来,必然会出现人身伤害事故。


从以上描述中我们看到,当发生单相接地故障时,地网电流很小,根本不足以推动断路器或者熔断器执行保护,这时候应该如何保护人身安全?


国际电工委员会IEC提出了解决方案——接地系统。


在具体描述之前,我们先明确几个概念:


1.什么叫接地?


出于不同的目的,将电气装置中某一部位经接地线和接地体与大地做良好的电气连接,称为接地。


2.什么叫系统接地?


系统接地,又叫工作接地,指的是电力变压器中性点接地,用T来表示,没有就用I来表示。


3.什么叫保护接地?


保护接地指的是用电设备的外壳直接接地,用T表示。若外壳接到来自电源的保护性中性线或者地线,则用N表示。


4.什么叫接地形式?


接地形式有三种,分别是TN、TT和IT。其中TN又分为TN-C、TN-S和TN-C-S。


知晓这几个概念后,我们来看看IEC给出的有关TN-C和TT系统的原图。


注意,这两幅图是不容置疑的,是有关接地系统的权威解释。


第一张图:TN-C接地系统


由于电路中有系统接地,但负载外壳没有直接接地,而是通过保护性中性线PEN间接接地,所以,该接地系统叫做TN-C接地系统


图中左上角就是变压器低压侧绕组,我们看到它引出了三条相线L1/L2/L3和一条PEN保护性中性线。


大家看图时可能会注意到保护性中性线的左侧有两次接地,第一次在变压器的中性点,这叫做系统接地,第二次在中间某处,这叫做重复接地。


重复接地的意义就是防止保护性中性线断裂后其后部保护性中性线的电压上升。


值得注意的是负载。我们看到中间的负载PEN首先引到外壳,然后再引到保护性中性线接线端子。这说明,保护性中性线PEN是保护优先的。


第二张图:TN-S和TT接地系统



从图中的左上角,我们看到变压器的中性点直接接地,然后分开为N和PE,并且PE一直延伸到负载侧,并接到用电设备的外壳上。所以,此接地方式属于TN-S接地系统。当用电设备发生“碰壳”事故后,PE线的电阻当然小于地网电阻,并且PE的最前端还与N线相连,接地电流被放大到接近相对N线的短路电流,则距离用电设备最近的上游断路器会执行过电流跳闸保护。而在图中的右上角,我们看到从二级配电用四芯电缆引了三条相线和N线到负载侧,PE线被切断了,而用电设备的外壳直接接地。


如图的右下角所示,当用电设备发生“碰壳”事故后,接地电流只能通过地网返回电源,此时接地方式属于TN-S下的TT接地系统。


因此,TT系统下发生的单相接地故障电流相对TN要小得多。


由于TT下通过地网的接地电流很小,所以IEC和国家标准都规定了必须安装漏电保护装置RCD。


有了以上接地系统的相关解释,我们就可以回答前面提到的问题了。


1.需要适当地放大接地电流


适当地放大接地电流,使得用电设备的前接断路器可以执行过电流保护操作,这就是具有大接地电流的TN系统。


2.加装漏电保护装置RCD


RCD的原理示意图


未发生单相接地故障时,三相电流合并N线电流后的相量和为零。当发生漏电后,某相电流会增加,并且漏电流经过地网返回电源,则N线电流依然与先前一致。


于是,零序电流互感器的磁路中会出现磁通,其测量绕组中当然会出现电流,并驱动检测和控制部件使得前接断路器执行漏电保护动作。


RCD的动作电流可以在30毫安以下,有效地保护了人身安全。


这篇文章信息量比较大,但都是接地系统经典理论的实际应用,值得收藏和细细品读!

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