低压配电线路的接地故障保护

低压配电线路的接地故障保护2009年03月13日星期五11:03低压配电线路的接地故障保护的技术措施

[摘要]叙述利用线路的过电流保护兼作接地故障保护的条件；采用带有单相接地保护的断路器或设备零序电流保护的要求；采用漏电电流保护器RCD 的具体做法及需要注意的问题。

低压配电线路中的单相短路，回路中相线、中性线连接不良，这种情况容易发现，例如灯会不亮或者熄灭。而占短路80％的接地故障，相线与PE线、电气设备的外露导电部分或大地间的短路却难于觉察。例如PE线PEN线连接松动灯照样亮，如PEN线迸发火花，则容易酿成火灾。配电线路应设置接地故障保护，在发生故障时，保护元件必须能及时自动切断电源，防止人身电击伤亡、电气火灾和线路损坏。

TN系统发生接地故障时，用电设备金属外壳接触电位低，故障电流大，一般过电流保护电器可快速切断故障线路，TN系统的低压配电线路采用过电流保护兼作接地故障保护需满足：Za×Ia<220V的动作特性以及切断故障电流的时间上的要求。

式中Za——接地故障回路阻抗（Ω）

Ia——保护电器在规定时间内自动切断故障回路的电流（A）Ia值应取低压断路器相应过电流脱扣器额定电流的1.3倍。

其切断故障电流的时间应符合：（1）配电干线和只供电给固定式用电设备的末级配电线路不应大于5s 2 供电给手握式和移动式用电设备的末级配电线路不应大于0.4s。动作时间可从低压断路器的动作特性读取。

当过电流保护电器不能满足上式要求时，可采用带有单相接地保护的断路器或设零序电流保护措施。断路器的单相接地保护功能的实现原理有剩余电流型和零序电流型两种。剩余电流型是利用四个电流互感器分别检测三相电流和中性线（N线）的电流。无论三相电流平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄露电流）；Ia＋Ib＋Ic＋In=0 当发生某一相接地故障时，故障电流会通过保护线PE及与地相关连的金属构件，即；Ia＋Ib ＋Ic＋In≠0 此时电流为接地故障电流加正常泄露电流。接地电流达到脱扣器整定电流时，即可报警或驱动短路器动作，实现单相接地保护。零序电流型是在三相上各安装一个电流互感器，检测三相的电流矢量和，即零序电流Io Ia＋Ib＋Ic＋In=Io。当发生某一相接地故障时，此时电流为接地故障电流加正常泄露电流，与脱扣器整定值比较，即可区分出接地电流，实现单相接地保护。带有单相接地保护的断路器到底是剩余电流型，还是零序电流型，以产品样本为准。

单相接地保护的断路器主要是针对配电线路的干线、主干线和近变压器端的单相对地短路保护，在线路的末端，通常都装漏电电流保护电器（RCD），其动作时间为0.1s。采用RCD时，因为TN－C接地系统中保护线PE和中性线N合用一根线PEN，PEN在正常工作时流过三相不平衡电流，当单相接地时产生的接地故障电流Id也从PEN线上流过，RCD根本无法检测出是不平衡电流还是接地故障电流。所以TN－C系统应按TN－C－S或局部TT接地处理。

TT系统中性点接地与PE线接地分开，中性线N与PE线无连接，供电线路一般较长，相－地回路阻抗较大。发生接地故障时，故障电路内包含外露导电部分接地极和电源接地极的接地电阻（R＋RA），阻抗大，故障电流小，过流保护元件不易启动。在这种系统中装设RCD作单相接地保护是有效的措施之一。

对于TT系统，装有RCD的支路与不装RCD的支路不应使用公共接地极。必须有独立的接地板与PE线专供有RCD的分支回路用。

IT系统是变压器中性点不接地或经大阻抗接地，用电设备外壳直接接地。发生单相接地故障时，接地电流为电容电流。电流通道为：电源－相线－大地－网络电容－电源。故障电流为另两相对地电容电流的相量和，故障电流小，不需要中断供电，一般不装设漏电保护。但应由绝缘监察器发出信号，以便及时排除故障。IT系统中的漏电保护器主要用于切除两处异相同时接地故障。应根据具体情况按需要装设。

IT系统两处异相同时接地故障，IT系统内外露导电部分分别装设接地极，这时故障电流流经两个接地极电阻，故障回路的切断应符合TT系统接地故障保护的要求。如图5所示。

IT系统两处异相同时接地故障，IT系统内外露导电部分公用一个接地极，这时故障电流将流经PE线形成的金属短路，故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求。如图6所示。

为了用电安全，采用了接地故障保护后，仍需要可靠的接地采用等电位连接。等电位联结的作用是降低故障情况下，电气设备间、电气设备与其他设备间的接触电压，使人体在接触时，身体所承受的电压降至最低。