选煤厂低压配电接地系统的应用及其保护措施

选煤厂低压配电接地系统的应用及其保护措施

选煤厂低压配电接地系统是一项复杂的工程，接地系统的保护方法与其系统接地形式息息相关，只有概念清楚、实时分析检测才能有效地防止触电和火灾发生，提高安全用电水平。文章简要地介绍了三种不同的接地方式以及相应的保护方法，来达到选煤厂安全用电的目的。

标签：选煤厂接地系统；系统应用；故障保护

1 选煤厂低压配电的接地系统

低压接地系统的接地包括用“T”表示的电源侧的接地以及用“N”表示的负载侧的接地两部分，前者表示电气设备和电源的中性点的直接接地；后者表示负载侧的电气设备外露可导电部分通过PE线或PEN线与电源接地中性点相连；除此之外，“I”表示电源中性点不直接接地。目前，我国低压配电系统主要有“IT”、“TN”、“TT”三种系统。

2 几种接地系统的介绍和应用

2.1 IT系统

IT系统是三相三线式供电及接地系统，没有中性线N，它的变压器中性点要么不接地要么经高阻抗接地。电器设备保护接地线各自独立接地。该系统在短距离供电时，可靠性高、安全性好。在一相接地时，单相对地漏电电流小，而且如果一相发生接地故障，通过熔断器等可以切断该相，其它两相可以供电，不会破坏电源的电压平衡，一般用于严格要求连续供电的地方。对于大功率设备多、供电连续性要求较高的大型选煤厂，考虑到电气线路的成本问题，多采用IT系统。

2.2 TN系统

该系统有一点直接接地。根据中性线N与保护线PE的组合情况的不同，TN 可以分为下面3种型式：

2.2.1 TN-C 系统

该系统共用中性线和保护线。TN-C系统适用于三相负荷基本平衡的场合，否则的话因为PE线中不平衡电流的存在，导致PEN线有压降，最后使得外部设备带电，伤害人身安全。因此对于变频器少、环境要求不高的小型选煤厂，可采用TN-C接地系统。

2.2.2 TN-S系统

TN-S系统中保护线与中性线不在一起。当发生碰壳故障时，线路中短路电流会比较大。当中性线断开时，因为系统的布线原因导致三相负荷不平衡，同时中性点的电位也会升高，但能保证的是设备外壳及PE线不带电，因此设备不存在危险电压，可以保证工作人员和设备的安全，可靠性比较高。TN-S系统适用于单相负荷占较大比重，且变频器等干扰设备多、防电击要求高、有火灾危险的场所，因此对环境要求高的大、中型选煤厂，可以采用TN-S接地系统。

2.2.3 TN-C-S 系统

它由TN-C系统和TN-S系统两部分接地系统组成。相应的系统部分对应上面介绍的相应的故障，PE线重复接地，而N线不宜重复接地，这样PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，提高了设备及运行人员的安全性，该系统一般用在建筑物配电由公共变电所引来的场所。

2.3 TT 系统

因为TT系统没有中性线N，所以一般单相用电的通信设备不适合采用这种系统。该系统优势是中性线和PE线是没有电的联系，这种设备只适合有特殊要求的场所，如重要的手术室、地下矿井等，另外，该系统要求用电设备耐压性较高。

3 低压配电系统接地故障的保护

3.1 低压配电系统保护

一般低压配电保护不是随意定的，因为不同的故障类型，保护措施也不同，同时还要参考具体的工程要求来实施配套的方法。这些方法包括过电流保护、接地故障保护等。

3.2 低压配电系统接地故障的保护措施

接地故障的保护措施主要是针对人的身体接触电以及发生火灾的状况，在这些情况下，我们不仅要选择正确的保护电器让它们能及时可靠地断开电源，切除故障外，还应该针对性地配合系统采用的接地方式，因为一种保护措施不能解决所有接地方式的问题。

3.2.1 TN系统接地故障的保护

（1）保护对时间的要求。我们知道TN系统有一点直接接地，所以一旦出现单相接地故障，由于阻抗很小会导致很大的短路电流，虽然保护电器的存在能快速切除故障，但在保护设备动作之前，PEN或PE线有压降的话，会使故障设备的金属外壳带有危险的电位，而PEN或PE阻抗约占故障线路总阻抗的一半以上，导致压降远远超过安全电压，为避免人体触及带有故障电位的设备外壳时间超过安全阀值，要求保护设备能快速切除故障线路，为此对保护设备的开断时间

有较高的要求。

（2）漏电保护的措施。在TN系统中，漏电保护的装置基本上是应用在TN-C 系统中，一般采用过电流保护的方法兼作漏电保护。当过电流保护不能满足上述时间和漏电保护的要求时，可采用零序保护，其整定值避免跟线路上最大不平衡电流相等，这种方式也有局限性，它只适用于某些特定的故障；对于另外一些供电线路，比如移动式设备，为防止故障电压通过PEN线蔓延到外部设备，需要安装漏电电路保护。在TN系统中，接地故障的保护装置的动作特性要满足：

ZS×Is≤U0 （1）

其中，Zs为回路阻抗（Ω）；Is为动作电流（A）；U0为相线对地标称电压（V）。

3.2.2 IT系统的接地故障保护

由上面第二节可知，在IT低压配电系统的线路中，当第一次接地故障发生时，由于单相接地，得出对地漏电电流很小，所以这时可以考虑不切断该相，但是考虑到设备安全运行的问题，还是需要采取措施在可行的时间内来切断故障，这个可以通过让绝缘监视电器发出可视信号来实现。它的动作电流需满足：

Ra×Id≤50V （2）

其中，Ra表示外露可导电部分的接地极电阻（Ω）；Id表示第一次短路故障的故障电流（A）。

IT系统的外露可导电部分可采用两种方式接地，一是用共同的接地极接地，此时系统类似于一个TN系统；另外一个则是用单独的接地极接地，这时系统类似于TT系统。当采用第一种方式时，在发生第一次异相接地故障之后，如果再一次发生同样性质的故障，这时回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求；同理，当采用第二种方式时，回路的切断应符合TT系统接地故障保护的要求。

3.2.3 TT系统接地故障的保护

在TT系统接地故障的保护中，动作电流也应满足：

RsIe≤50V （3）

其中，Rs 为外露可导电部分的接地极电阻（Ω）。

在一般情况下，要计算出TT配电系统的接地故障电流没有那么容易，因此实际情况是Ie很难确定，另外，由于TT系统的特殊接地方式，导致故障电流较小，一般采用的过电流保护在这里很难执行，因为灵敏度要求得不到满足。所以在TT系统中还是应该安装漏电保护器装置来达到保护接地故障的目的。