接地故障不同方式探討

摘要:就接地故障導致人身及設備的損害及預防，提出分析。

關鍵詞:接地保護;零序電流;剩余電流;過流保護;接地系統。

中圖分類號:TM

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)21-0325-01

0 引言

為防止因配電線路接地故障所發生的人身間接電擊、電氣火災及線路的熱穩定性，現行的設計和施工中均提出在低壓配電線路中需設置接地故障保護。在《低壓配電設計規范》(GB50054-95)第4.4.10至4.4.22條中分別詳細的對幾種不同接地型式的系統，明確指出所應采用的不同接地故障保護方式及條件。本文依據規范所認定的三種不同接地故障保護方式對其工作原理及條件進行分析，以便在實際工作中更好的應用。

1 接地故障保護方式及工作原理

(1)利用配電線路所設置的過電流保護兼作接地故障保護;這種保護方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設其他裝置就可以實現接地故障保護功能，所以方便易行。但應能滿足規范所要求的在發生故障時，斷路器切斷故障電流的允許時間。

(2)利用零序電流來實現接地故障保護;依據基爾霍夫定律流入電路中任意節點的復電流的代數和為零，所以三相電流的矢量和即零序電流I0=︱IA︱+︱IB︱+︱IC︱在三相負荷完全平衡時(假定無接地故障，不考慮線路及電器設備的正常泄漏電流)I0=0。當三相負荷不平衡時I0=IN，此時零序電流為不平衡電流IN。當某一相發生接地故障時必然要產生一個單相接地故障電流Id，此時的零序電流。

I0=IN+Id是三相不平衡電流與單相接地故障電流的矢量和。所以利用零序電流來實現接地故障保護時其動作電流應大于三相不平衡電流。

(3)利用剩余電流實現接地故障保護;配電線路在沒有發生接地故障時，三相負荷電流與中性線電流的矢量和無論三相負荷電流平衡與否它們的電流均為零，即∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣=0。當某一相發生單相接地故障時，故障電流通過保護線PE與大地構成通路，所以此時∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣≠0。此時的電流應為接地故障電流加上配電線路及電器設備的正常泄漏電流，我們稱此電流為剩余電流。由此分析可知利用剩余電流來實現接地故障保護時其動作電流應為剩余電流。

2 針對其工作原理進行現場實際分析

零序電流保護一般適用與TN接地系統。在發生某一相單相接地故障時，對于TN-S系統其回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+Zf;對于TN-C系統其回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+Zf;對于TN-C-S系統其回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf。所發生的單相接地故障電流Id=220/ZS，明顯地大于無故障時的三相不平衡電流。如果其動作電流整定值合適，在發生接地故障時能躲過不平衡電流，檢測出發生接地故障時的零序電流就能實現其對接地故障地保護。對于TT系統;因三相不平衡電流較大，在發生某相接地故障時其回路阻抗應包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE，負載側接地電阻RA和電源側接地電阻RB及接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS。由于RA+RB>Z1+ZPE+Zf，并且RA+RB數值一般較大，故TT系統在故障回路阻抗大，所發生的單相接地故障電流Id遠小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，所以零序電流保護不適用于TT接地系統。

從利用剩余電流來完成接地故障保護的原理分析可知它保護動作整定電流可以從mA級到A級，有相當高的動作靈敏度。對于TN、TT、IT接地系統均可以運用。但不適用于TN系統中TN-C接地系統。在TN–C接地系統中保護線PE和中性線N是合為一根PEN線，在正常工作時PEN線要流過三相不平衡電流，當發生單相接地故障時所發生的故障電流也要從PEN線流過，所以剩余電流保護裝置無法檢測出剩余電流。也就是說對于TN-C系統，剩余電流保護已無檢測剩余電流的功能。

從保護動作靈敏度與使用安全性來說，剩余電流保護高于零序電流保護，并且零序電流保護不能應用于單相配電線路上。我國以前采取蘇聯用零序電流保護作為接地故障保護。對于TN–C系統由于零序電流保護裝置是安裝在PEN線上，保護整定值應躲過PEN線上最大不平衡電流，在單相接地故障電流小于該整定值時，保護裝置就會拒動，就有可能引起人身電擊或火災危險的發生。所以在低壓配電線路接地保護的IEC標準中已取消了零序電流保護。

3 結語

無論是通過電流保護兼接地故障保護，還是零序電流保護或剩余電流保護，它們都是我國現行規范允許的接地故障保護措施之一，在實施過程中都必須與等電位聯接相結合使用，才能完善保護作用。