低压系统接地故障的保护设计和等电位联结(1)

1、低压系统接地故障的保护设计和等电位 联结(1) 摘要：将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置 外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减 少电位差称为等电位联结。等电位联结也有不与人工或自然 接地体连接的，称为不接地的等电位联结。 关键词：人工接地体自然接地体电位差等电位联结 等电位联结概念 将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导 电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减少电位 差称为等电位联结。等电位联结也有不与人工或自然接地体 连接的，称为不接地的等电位联结。 等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等 电位联结之分。 所谓总等电位联结乃是将建筑物内的下

2、列导电部分汇 接到进线配电箱近旁的接地母排上而互相联结： 进线配电箱的 PE PE ( PENPEN 母排； 自接地极引来的接地干线(如需要) ； 建筑物内的公用设施金属管道，如煤气管道、上下 水管道，以及暖气、空调等的干管； 建筑物的金属结构； 钢筋混凝土内的钢筋网 需要说明，煤气管和暖气管可进行总等电位联结，但不 允许用作接地体。因为煤气管道在入户后应插入一段绝缘部 分，并跨接一过电压保护器；户外地下暖气管因包有隔热材 料，与地非良好接触。 局部等电位联结是在建筑物内的局部范围内按总等电 位联结的要求再做一次等电位联结。 辅助等电位联结则是在伸臂范围内有可能出现危险电 位差的可同时接触的电

3、气设备之间或电气设备与装置外可 导电部分之间直接用导体作联结。 图 3 3- -1 1 总等电位联结示意 等电位联结作用 降低预期接触电压 图 3 3- -2TN 2TN 系统等电位联结作用 以接地型式 TNTN C CS S 系统为例加以说明，图 3 3- -2 2 为常 用的TNTN- -C C- -S S 系统，在电源进线处 PENPEN 线分成 PEPE 线和 N N 线， 设有重复接地，不安装总等电位联结 , , 如果设备发生接地故 障，忽略接地故障点的阻抗，RARA 与 RBRB 串联后再与 ZPENZPEN 并联， RARBZPENRARBZPEN 人体阻抗 ZhZh 与鞋袜和地

4、板电阻 RpRp 串联后再与 ZPEZPE 并联，ZhRpZPEZhRpZPE 接地故障电流 IdId 流经相线和 PEPE 线、 PENPEN 线，返回变压器低压绕组，即 式中一 U0U0 相对地标称电压，V V; -ZTZT 变压器零序阻抗，Q ; -ZLZL 相线阻抗，Q; -ZPEZPE 电气装置内部 PEPE 线阻抗，Q; -ZPENZPEN 电气装置外部 PENPEN 线阻抗，Q。 预期故障电压 UT1UT1 可用下式计算： 做了总等电位联结后预期接触电压为 从以上两式可知，做了总等电位联结后，减少的预期接 触电压为 从图 3 3- -2 2 可知，做了总等电位联结后，在总等电位联

5、结 区内，作为总等电位联结组成部分的建筑物基础钢筋、金属 结构件、金属管道、金属电缆桥架、电缆金属护套、敷设电 缆或导线金属管等自然接地体，接地电阻值较小，已起到重 复接地的作用。 IEC IEC 标准没有规定必须为重复接地做人工接 地体，也没有明确规定重复接地的电阻值。 电源线路中 PENPEN 线上的电压降虽不在建筑物内产生接触 电压，但它能使接地母排对地电位升高。由于在总等电位联 结范围内电气装置外露可导电部分和装置外可导电部分都 和接地母排相连通，其电位都同样升高而基本处于同一电位 上，人体接触这些导电部分时，没有接触不同电位，自然不 存在电击危险的。 消除自建筑物外沿 PENPEN

6、线或 PEPE 线窜入的危险故障电压 TN TN 系统内因绝缘损坏发生接地故障后有三种可能情况： 一是故障点相接触的两金属部分因数百以至数千安的电流 通过，熔化成团而脱离接触，接地故障自然消失；二是两金 属部分熔化成团脱离接触后引燃电弧，形成大故障点阻抗的 电弧性接地故障，由于相当大一部分的线路电压降落在电弧 上，接触电压相对减少， 它的后果大多是火灾而非人身电击； 三是两金属部分熔化后互相焊牢，使故障继续存在，其故障 点阻抗可忽略不计，其后果大多是人身电击，这就是接地故 障。正是由于接地故障电压存在，沿 PENPEN 线或 PEPE 线窜入的 危险故障电压易引起的电击。 保护装置未动作而引起

7、的接地故障电压； PENPEN 线折断而引起的接地故障电压； 当电源干线中的 PENPEN 线折断时，由于三相负荷不均衡， 负荷侧中性点漂移，也能使 PEN PEN 线和设备外壳对地带电位。 如果建筑物内有总等电位联结，使外露可导电部分都处于该 电位，同样也可消除由此引起的电击危险； 高压系统中性点不接地或经消弧线圈接地发生接地 故障引起的低压系统接地故障电压； 高压系统中性点经低电阻接地系统发生接地故障引 起的低压系统接地故障电压。 虽然 PENPEN 线或 PEPE 线上存在危险故障电压，但由于 PEN PEN 线或 PE PE 线在建筑物内均已等电位联结，在等电位联结范围 内人体同时可触及的电气装置内、外外露可导电部分基本上 处于同一电位，火灾及人身电击自然不会产生。 减少保护装置据拒动带来的危害 保护装置据拒动是由于： 保护装置内的电子元器件的老化，温度漂移或干扰等； 保护装置的动作值改变，装置投入运行后，增加供电 容量或串级保护需要，电子脱扣器受环境温度的影响等； 增加供电的线路长度，阻抗加大； 保护装置开断较大的短路电流，触头表面被拉毛，触 头接触电阻加大； 保护装置脱扣器供电电源与发生接地故障同相序，接 地故障造成脱扣器供电电压低于要求值。 等电位联结可以降低故障回路阻抗，缩短保护装置的动 作时间，降低接触电压。 （ GB50054GB50054 9595）第条明确