 |
上海伊謄實業(yè)有限責任公司
主營產品： 伊藤發(fā)電機,小型柴油發(fā)電機,汽油發(fā)電機價格 |
公司信息
380V低壓配電系統(tǒng)中接地技術的探討
2017-8-24 閱讀(1677)
電氣設備需要接地的部分與大地作良好的電氣連接稱為接地。接地是確保電氣設備正常工作和安全防護的重要措施。本文結合工作實際情況介紹了380V低壓配電系統(tǒng)中性點的接地方式,分析了接地與不接地系統(tǒng)特性。對380V電網各種接地方式的安全性進行了比較。zui后給出了不接地電網中低壓電器的選擇。
1、380V低壓電網中性點接地方式
在低壓配電系統(tǒng)中,由于低壓設備的絕緣裕度大,不同的中性點接地方式都能使用同樣的電氣設備,所以中性點的接地方式將影響絕緣投資。而動力網絡采用小電流接地方式后,可明顯提高運行可靠性。它不僅可避免單相接地時造成開關跳閘和電動機突然停電,而且對于采取熔斷器保護的電動機,可以防止因單相短路熔斷一相而引起的電動機兩相運行(低壓電動機由于兩相運行導致?lián)p壞的要占70%左右)。但是鑒于以下兩個主要原因,過去很少采用小電流接地方式:一是為了能與照明混合供電;二是沒有經濟適用的能正確指示接地回路的信號裝置。
1.1 動力與照明混合供電
照明回路多為單相負載,而動力設備多為三相負載。如果照明設備配置不當,大量的照明設備集中于一相,使線路三相負載不對稱,將造成中性點電位偏移,中性線電流過大。中性點電位偏移將引起三相電壓的不對稱,嚴重影響變壓器和電動機的出力,也會造成某相電壓過高,使該相電器燒毀。由于中性線*通過大電流,而一般情況下中性線截面小于相線截面,還易使中性線斷線。
動力設備的啟動與停止,會造成線路電壓大幅度升降,這必然會影響照明設備的照明效果與照明功率,影響到照明設備的壽命。380V網絡中性點直接接地后,各相對地電壓固定為220V,若采用小電流接地方式,盡管在正常情況下對地電壓不會超過250V,但在發(fā)生單相接地期間,另外兩相的對地電壓將上升到380V,這種情況被認為是不允許的。當照明負荷占的比例不超過10%時,可以考慮從不接地的380V動力網絡中經隔離變壓器供電。
1.2 單相接地回路的信號裝置
中性線必須保證有足夠的截面和強度,從而保證通過較強電流時中性線不斷線,嚴禁無中性線運行。過去在不接地的高壓網絡中,一般要采用“試拉”的方法。即發(fā)生單相接地時,依次短時切除各條線路來觀察接地故障是否消除,從而確定哪一條線路上發(fā)生接地。這種“試拉”的方法在線路較少、接線比較簡單的高壓網絡中還是可行的。對于380V網絡,由于負荷的回路多,延伸面廣,采用“試拉”方法尋找接地,工作量很大,要在短時間(2h)內找到接地回路是困難的,還不如采用直接接地方式使單相接地變?yōu)閱蜗喽搪?以自動切除接地故障回路來得方便。在不接地網絡中,單相接地時,純粹是電容電流,而380V網絡電容電流的特點是數(shù)值小而變化范圍大,這與采用的電纜型式有關。對于無金屬保護層的全塑型電纜,其對地電容電流可以認為是沒有的。以前,如果要采用能指示單相接地回路的信號裝置,由于電壓低,接地電容電流比高壓網絡小得多,要制造一種動作正確、價格便宜的裝置在技術上存在一定的困難,但是,隨著技術的發(fā)展,現(xiàn)在已有可靠的能指示單相接地回路的信號裝置。
2、380V網絡的安全性對比
在接地故障時,人身安全和設備安全必須得到保證。有關文獻曾提到:通過人體的工頻電流達到2～7mA,人會感到電擊處強烈麻刺,肌肉抽筋;當電流增至8～10mA,針刺感、疼痛感增強發(fā)生痙攣而抓緊帶電體,但zui終能擺脫帶電體;當接觸電流達到20～30mA時,會使人迅速麻痹不能擺脫帶電體,而且血壓升高,呼吸困難;25～80mA時,呼吸肌痙攣,電擊時間超過25～30s,可發(fā)生心室纖維性顫動或心跳停止,將危及生命;80～100mA,電擊時間超過0.1～0.3S,即可引起嚴重心室纖維性顫動造成死亡。因而通過人體的工頻電流要在20mA以下,才能被認為是安全的。
人體的電阻雖然很大,但人體的神經系統(tǒng)是利用電信號工作的,只要很小的電流就可以干擾神經系統(tǒng)的工作,而且心跳的激發(fā)和調節(jié),腦部工作等重要工作都是依賴生物電脈沖完成的,所以,人體對電流的耐受能力很差,只要稍微有點電流,就可以干擾到人體的正常功能。一般人能耐受的安全電流,國家和標準都是30mA,而成年人的電阻取1.2kΩ,算出安全電壓為36V,但有人說兒童的電阻小,所以安全電壓也有24V或者更小之說。
由于中性線不接地,所以漏電電流很小,即使對地漏電,也不破壞三相電的平衡,可以繼續(xù)供電運行。IT系統(tǒng)中任何帶電部分均不能接地。對中性點不接地的380V網絡,如果人體接觸到某一帶電相,則加在人體上的電壓可由圖l所示阻抗圖算得。圖1中c是每相對地的總電容,假設低壓配電電纜的變動范圍為2～6km,電纜越長,電容值也越大,人體分得的電壓也越大。若按有金屬保護層的截面為3×70mm2,長度為5km的電纜,則C=3.6F,X=0.89kΩ。
圖l 計算加在人體上的電壓
圖1中R為人體電阻和人足與大地接觸電阻之和,一般在2kΩ以上,計算中采用2kΩ,按矢量和復數(shù)分析法可推得加在人體的電壓為:UR=
當電容C為3.6F時,加在人體上的電壓UR=217V,略低于中性點接地網絡的相對地電壓220V,其危險程度與接地網絡相同,由上式可以看出當X增大時,UR將下降,若要達到一般環(huán)境下的65V安全電壓標準,則XC應大于19.4kΩ,相應的每相對地電容應小于0.16F。
按下列幾種狀態(tài)計算了380V中性點接地網絡和不接地網絡的電壓數(shù)據(jù),即:(1)當兩相碰殼時的外殼對地電壓;(2)一相接地,另兩相的對地電壓;(3)正常運行時相對地電壓;(4)人手觸及一相時的接觸電壓。算得的數(shù)據(jù)列于表1。從表1可見,中性點不接地網絡除在一相接地時另兩相的對地電壓較高外,其他狀態(tài)均等同于或優(yōu)于中性點接地網絡,而1年中一相接地的時間概率僅為正常狀態(tài)的0.002以下,所以中性點不接地網絡的人觸電幾率要低于中性點接地的網絡。
須注意的是過去習慣上認為中性點不接地網絡在相線碰殼時對人身的危險性較中性點接地網絡為大,由表l可見,這一觀點是錯誤的。當設備外殼的保護接地線可靠連接時相線碰殼的外殼電壓是極低的,它等于接地電容電流與保護接地電阻的乘積,zui大值不超過9V。即使在保護接地線斷線的情況下,相線碰殼時的對地電壓也只有220V。對于相對地電容小于0.16F的網絡,當人觸及外殼時,電壓將由220v下降到65V以下,而中性點接地網絡的接零線斷線并發(fā)生相線碰殼時,外殼電壓恒定為220V。特別是采用熔斷器保護的電動機,當發(fā)生碰殼單相短路一相熔斷后,若電動機繼續(xù)兩相運行,此時外殼電壓有可能達120V,遠比不接地網絡要危險。
3、不接地網絡中低壓電器的選擇
380V中性點如果不接地,那么當一相發(fā)生接地故障時,另外兩相對地電壓將升高為相電壓,并且由于無返回電源點的通路,故障電流僅為線地間的電容電流,保護電器無法動作切除故障。但當用電設備外露導電部分做保護接地后形成IT系統(tǒng),故障電流小無法切除又變成一個優(yōu)勢,當發(fā)生*接地故障時,由于故障電流小,不會引起電氣事故,只需給出信號而不必切斷電源,可維持供電的持續(xù)性。當然由于故障時相地電壓的升高,在IT系統(tǒng)中對電氣裝置的絕緣要求要比TN和TT系統(tǒng)要高。380V中性點不接地網絡,只有單相接地,不存在單相短路,故不需校驗保護電器對單相短路的靈敏度,也不需校驗導線和電纜在單相短路時的熱穩(wěn)定。這兩個問題對中性點接地網絡是必須考慮的,而在中性點不接地網絡中就不存在。
4、結語
各種接地方法都有其優(yōu)點、缺點,目前還不存在一種特別的接地系統(tǒng),接地系統(tǒng)的選擇關鍵在于針對性。380V中性點不接地網絡在合理解決照明供電問題和選用可靠的單相接地回路的信號裝置的情況下,對于某些不間斷供電要求高的場所及對環(huán)境有防火、防爆要求的場所特別適用,這應引起重視。
