南鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電工程低壓配電網(wǎng)的接地方式

趙鳳英

摘要：

本文簡(jiǎn)述低壓電網(wǎng)的各種接地方式，說(shuō)明各種方式的工作原理，適用環(huán)境，各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合南鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電項(xiàng)目的特點(diǎn)，分析出適合于此項(xiàng)目

的接地方式。

關(guān)鍵字： 接地方式； 南鋼燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電； 配電網(wǎng)；

中圖分類(lèi)號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1低壓配電系統(tǒng)的接地方式分類(lèi)

低壓配電系統(tǒng)按保護(hù)接地的形式不同可分為：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。其中IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的保護(hù)線直接接地(過(guò)去稱(chēng)為保護(hù)接地)；TN系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線與電源中性點(diǎn)直接電氣連接(過(guò)去稱(chēng)為接零保護(hù))。

2.1 IT系統(tǒng)

2.1.1 IT系統(tǒng)的接地方式

IT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)是對(duì)地絕緣的或經(jīng)高阻抗接地，而用電設(shè)備的金屬外殼直接接地。即：過(guò)去稱(chēng)三相三線制供電系統(tǒng)的保護(hù)接地。

2.1.2 IT系統(tǒng)的工作原理

其工作原理是：若設(shè)備外殼沒(méi)有接地，在發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，設(shè)備外殼帶上了相電壓，若此時(shí)人觸摸外殼，就會(huì)有相當(dāng)危險(xiǎn)的電流流經(jīng)人身與電網(wǎng)和大地之間的分布電容所構(gòu)成的回路。而設(shè)備的金屬外殼有了保護(hù)接地后，由于人體電阻遠(yuǎn)比接地裝置的接地電阻大，在發(fā)生單相碰殼時(shí)，大部分的接地電流被接地裝置分流，流經(jīng)人體的電流很小，從而對(duì)人身安全起了保護(hù)作用。這種接地如圖1所示：

圖1IT系統(tǒng)

2.1.3 IT系統(tǒng)的適用場(chǎng)所

IT系統(tǒng)適用于環(huán)境條件不良，易發(fā)生單相接地故障的場(chǎng)所，以及易燃、易爆的場(chǎng)所。

2.2 TT系統(tǒng)：

2.2.1 TT系統(tǒng)的接地方式

TT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地；用電設(shè)備的金屬外殼亦直接接地，且與電源中性點(diǎn)的接地?zé)o關(guān)。即：過(guò)去稱(chēng)三相四線制供電系統(tǒng)中的保護(hù)接地。

2.2.2 TT系統(tǒng)的工作原理

其工作原理是：當(dāng)發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，接地電流經(jīng)保護(hù)接地裝置和電源的工作接地裝置所構(gòu)成的回路流過(guò)。此時(shí)如有人觸帶電的外殼，則由于保護(hù)接地裝置的電阻小于人體的電阻，大部分的接地電流被接地裝置分流，從而對(duì)人身起保護(hù)作用。這種接地方式的接線如圖2所示：

圖2IT系統(tǒng)

2.2.3 TT系統(tǒng)的適用場(chǎng)所

目前，TT系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民區(qū)、工業(yè)企業(yè)和由公用變壓器供電的民用建筑中。

2.2.4 TT系統(tǒng)的不足之處

TT系統(tǒng)在確保安全用電方面還存在有不足之處，主要表現(xiàn)在：

①當(dāng)設(shè)備發(fā)生單相碰殼故障時(shí)，接地電流并不很大，往往不能使保護(hù)裝置動(dòng)作，這將導(dǎo)致線路長(zhǎng)期帶故障運(yùn)行。

②當(dāng)TT系統(tǒng)中的用電設(shè)備只是由于絕緣不良引起漏電時(shí)，因漏電電流往往不大(僅為毫安級(jí))，不可能使線路的保護(hù)裝置動(dòng)作，這也導(dǎo)致漏電設(shè)備的外殼長(zhǎng)期帶電，增加了人身觸電的危險(xiǎn)。

因此，TT系統(tǒng)必須加裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，方能成為較完善的保護(hù)系統(tǒng)。

2.3 TN系統(tǒng)

2.3.1 TN系統(tǒng)的接地方式及分類(lèi)

在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接接地的380/220V三相四線低壓電網(wǎng)中，將正常運(yùn)行時(shí)不帶電的用電設(shè)備的金屬外殼經(jīng)公共的保護(hù)線與電源的中性點(diǎn)直接電氣連接。即：過(guò)去稱(chēng)三相四線制供電系統(tǒng)中的保護(hù)接零。

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，故障電流經(jīng)設(shè)備的金屬外殼形成相線對(duì)保護(hù)線的單相短路。這將產(chǎn)生較大的短路電流，令線路上的保護(hù)裝置立即動(dòng)作，將故障部分迅速切除，從而保證人身安全和其他設(shè)備或線路的正常運(yùn)行。

TN系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并有中性線引出。按其保護(hù)線形式，TN系統(tǒng)又分為：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)等三種。

2.3.2TN-C系統(tǒng)的接地方式

該系統(tǒng)的中性線(N)和保護(hù)線(PE)是合一的，該線又稱(chēng)為保護(hù)中性線(PEN)線。它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了一條導(dǎo)線，但在三相負(fù)載不平衡或保護(hù)中性線斷開(kāi)時(shí)會(huì)使所有用電設(shè)備的金屬外殼都帶上危險(xiǎn)電壓。在一般情況下，如保護(hù)裝置和導(dǎo)線截面選擇適當(dāng)，TN-C系統(tǒng)是能夠滿(mǎn)足要求的(見(jiàn)圖3)。

圖3TN-C系統(tǒng)

適用范圍：在我國(guó)低壓配電系統(tǒng)中使用較為普遍，但不適于對(duì)安全要求較高和抗電磁干擾要求較高的場(chǎng)所和建筑。

一般用戶(hù)是不應(yīng)采用TN-C系統(tǒng)的，因?yàn)椋?/p>

(1)它不能裝用剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置，以有效防止電氣設(shè)備接地故障的間接接觸電擊、接地電弧火災(zāi)和直接接觸電擊；

(2)它不能斷開(kāi)PEN線，因此難以防止在電氣檢修時(shí)，故障電壓招致檢修人員的電擊事故和電氣火災(zāi)；

(3)TN-C系統(tǒng)的單相回路內(nèi)，如果PEN線中斷，電氣設(shè)備外殼可帶高達(dá)220V的對(duì)地電壓，威脅人身安全；

(4)TN-C系統(tǒng)的三相回路內(nèi)，如果PEN線中斷，不僅使設(shè)備失去等電壓連接和接地，在三相不平衡時(shí)還因"斷零"而引起燒壞單相設(shè)備事故；

(5)TN-C系統(tǒng)PEN線不平衡電流產(chǎn)生的電壓，將在電氣裝置內(nèi)產(chǎn)生電位差和雜散電流，容易打火和干擾電子設(shè)備。

2.3.3 TN-S系統(tǒng)的接地方式

該系統(tǒng)的N線和PE線是分開(kāi)的。它的優(yōu)點(diǎn)是PE線在正常情況下沒(méi)有電流通過(guò)，因此不會(huì)對(duì)接在PE線上的其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開(kāi)，N線斷開(kāi)也不會(huì)影響PE線的保護(hù)作用。但TN-S系統(tǒng)耗用的導(dǎo)電材料較多，投資較大(見(jiàn)圖4)。

圖4TN-S系統(tǒng)

這種系統(tǒng)多用于對(duì)安全可靠性要求較高、設(shè)備對(duì)電磁抗干擾要求較嚴(yán)、或環(huán)境條件較差的場(chǎng)所使用。對(duì)新建的大型民用建筑、住宅小區(qū)，特別推薦使用TN-S系統(tǒng)。

2.3.4 TN-C-S系統(tǒng)的接地方式

該系統(tǒng)中有一部分中性線和保護(hù)是合一的；而且一部分是分開(kāi)的。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差或有對(duì)電磁抗干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)所(見(jiàn)圖5)。

圖5TN-C-S系統(tǒng)

在TN-C、TN-S和TN-S-C系統(tǒng)中，為確保PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，對(duì)PE線和PEN線還必須進(jìn)行必要的重復(fù)接地。PE線PEN線上不允許裝設(shè)熔斷器和開(kāi)關(guān)。

3工程實(shí)際

對(duì)于南鋼聯(lián)煉鐵新廠燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電工程的具體實(shí)際，現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較潮濕，灰塵較大，可以說(shuō)是環(huán)境比較差；并且考慮到控制方面，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)使用了軟起柜等易產(chǎn)生電磁干擾的裝置，而DCS系統(tǒng)對(duì)電磁特性要求非常高，因此，本現(xiàn)場(chǎng)采用了TN-C-S的接地方式。對(duì)于變壓器，低壓柜等重要裝置采用了必要的重復(fù)接地。

對(duì)于低壓系統(tǒng)，如配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了TN-S系統(tǒng)， N線和PE線是分開(kāi)的。PE線在正常情況下沒(méi)有電流通過(guò)，因此不會(huì)對(duì)接在PE線上的其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開(kāi)，N線斷開(kāi)也不會(huì)影響PE線的保護(hù)作用。

4結(jié)論

本文首先分析了低壓配電系統(tǒng)按保護(hù)接地的形式不同劃分的分三種系統(tǒng)IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際工作環(huán)境差，抗干擾要求高的特點(diǎn)分析出了適合于南鋼聯(lián)煉鐵新廠燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電項(xiàng)目的接地形式為T(mén)N-C-S系統(tǒng)，滿(mǎn)足本工程實(shí)際需要。

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