3-2间接接触电击防护.ppt

1、第三章间接接触电击防护,制作：孟现柱 ,第三节 TN 系统,TN系统即保护接零系统。 字母T表示配电网低压中性点直接接地，字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网保护零线之间的金属性连接。,一、 TN系统的安全原理,当某相带电部分碰连设备外壳时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分断开电源，消除危险。,二、保护接零的应用范围,中性点直接接地的 220/380V 三相四线配电网，凡因绝缘损坏而可现危险对地电压的金属部分均应保护接零。,二、保护接零的应用范围,三相四线配电网中，有工作零线(中性线，用 N 表示)和保护零线(用

2、PE 表示)。如果一根线既是工作零线又是保护零线，则用 PEN 表示。 TN 系统分为 TN-S,TN-C-S,TN-C 三种方式。TN-S 系统的保护零线是与工作零线完全分开的；TN-C-S 系统干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的；TN-C系统的干线部分保护零线是与工作零线完全共用的。,二、保护接零的应用范围,TN-S 系统可用于有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。 TN-C-S 系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。TN-C 系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。,三、TN

3、 系统速断和限压的要求,为了实现保护接零要求，短路保护元件应该迅速动作。 1、单相短电流越大，保护元件动作越快。 2、确定速断动作时间应考虑接触电压。这是因为持续时间越长，引起心室颤动需要的电流越小。,1、速断要求,保护元件动作取决于单项短路电流ISS ，而ISS决定于配电网电压和相零线回路阻抗:,式中U 配电网相电压；ZL 相线阻抗；ZPE 保护零线阻抗；ZE 回路中电器元件阻抗；ZT 变压器计算阻抗；Z 相零线回路阻抗，Z =ZL+ZPE+ZE+ZT 。 显然，相零线回路阻抗不能太大，以保证发生漏电时有足够的单相短路电流 ，迫使线路上的保护元件迅速动作。,2、限压要求,确定速断动作时间应考

4、虑接触电压。而保护装置动作前漏电设备对地电压可由接零等值电路求出: 如果线路截面较小，保护零线与相线紧邻敷设。电抗可以忽略: 式中：RL相线电阻； RpE保护线电阻；Kc计算系数，0.61，令m= RpE / RL，上式简化为：,如导体材质相同，则 m 即为相线截面与保护线截面之比。对于电缆和绝缘导线 ,m13。,2、限压要求,在相电压 U =220V 的条件下，当相线截面与保护线截面之比m =1.6667 时，UE =110V；当 m =1.0465 时，UE =90V；当 m =0.7426 时，UE =75V 等。这些数值都远远超过安全电压值。但如果过电流保护元件能保证上面三种电压分别不

5、超过 0.2s,0.5S 和 1s内动作，则保护可以认为是有效的。,2、限压要求,最大接触电压一般难以确定。为此，国家标准以额定电压为依据作了简明规定 : 对于相线对地电压 220V的TN 系统，手持式电气设备和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相、零线短路持续时间不超过 0.4s；配电线路或固定式电气设备的末端线路应保证短路持续时间不超过 5s。后者之所以放宽是因为这些线路不常发生故障，而且接触的可能性较小，即使触电也比较容易摆脱的缘故。这里，5s只是个时间限值，并非人为延时。,四、重复接地,注意：不得在TN系统中混用 TT 方式。图示TN系统中构成TT系统。当该设备漏电时

6、，该设备和保护零线对地电压分别为 UE=URE/（RNRE）,UN=URN/（RNRE）,而这时故障电流不太大，不一定使短路保护元件动作，因此，危险状态将在大范围内持续存在。,四、重复接地,重复接地指零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。 重复接地是为了保护导体在故障时尽量接近大地电位的在其他附加点的接地。重复接地是提高 TN 系统安全性能的重要措施。,1、重复接地的作用,(1) 减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。图示没有重复接地的接零系统，当零线断开，后方又有一相碰壳时，故障电流经过触及设备的人体、工作接地构成回路。因为RP比RN大得多，所以人体几乎承受全部相电压。,1、 重复接地的作

7、用,零线后方有重复接地 Rs。这时，较大的故障电流经过 Rs和 RN 构成回路。在断线处以后，设备对地电压 USE = IERs；在断线处以前，设备对地电压 UNE=IERN 。因为USE 和UNE都小于相电压，所以事故严重程度一般都减轻一些。图 的下方是相应情况下的电位分布曲线。,1、 重复接地的作用,在中性点直接接地的配电系统中，单相 220V 用电设备应均匀地分配在三相线路，由负荷不平衡引起的中性线电流一般不得超过变压器额定电流的 25%。如果零线完好，这 25% 的不平衡电流只在零线上产生很小的电压降，对人身没有伤害。但是，如果零线断裂，断线处以后的零线可达数十伏乃至接近相电压。这种情

8、况下，重复接地就有减轻三相负荷不平衡给人身安全造成的威胁的作用。,如图在两相停止用电，仅一相保持用电的特殊情况下，如果零线断线，电流经过该相负荷、人体、工作接地构成回路。因为人体电阻较大，所以大部分电压降在人体上，造成危险。,1、 重复接地的作用,如零线或设备上装有重复接地，则设备对地电压即为重复接地上的电压降。如，设该相负荷为 1kW，RL= 48.4，RN = 4，Rs =10，可得对地电压,这个电压对人来说是没有太大危险的。需要指出在零线断线情况下，重复接地一般只能减轻零线断线时触电的危险，而不能完全消除触电的危险。,1、重复接地的作用,（2）降低漏电设备的对地电压。 对没有重复接地的情

9、况，在从发生碰壳短路起，到保护元件动作完毕止的一段时间内，设备对地电压,式中：ZPE 中性点至故障点间零线阻抗, ZL中性点至故障点间相线阻抗.,1、重复接地的作用,显然，零线阻抗越大，UE越高，通常高于安全电压。而企图用降低零线阻抗的办法来获得设备上的安全电压是不现实的。例如，如果要求设备对地电压UE=50V，则在 220/380V 系统中，相线电压降为 (220-50)V =170V，零线阻抗与相线阻抗之比为 50170 13.4，即零线阻抗约为相线的 1/3.4，或者说零线导电能力应当为相线导电能力的 3.4 倍。这是很不经济。,1、重复接地的作用,如果有重复接地 Rs，短路电流大部分通

10、过零线成回路，导致漏电设备对地电压降低，而中性点对地电压升高，二者分别为,应当注意，迅速切断电源是保护接零的基本保护方式。如，即使有重复接地，往往也只能减轻危险，而难以消除危险，而且危险范围还有所扩大。,1、重复接地的作用,(3) 缩短漏电故障持续时间。 因为重复接地和工作接地构成零线的并联分支，所以当发生短路时能增大单相短路电流，而且线路越长，效果越显著，这就加速了线路保护装置的动作，缩短了漏电故障持续时间。,1、重复接地的作用,(4) 改善架空线路的防雷性能。 架空线路零线上的重复接地对雷电流有分流作用，有利于限制雷电过电压。,2、 重复接地的要求,电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处、配

11、电线路的最远端及每 1km 处、高低压线路同杆架设时，共同敷段的两端应做重复接地。 线路上的重复接地宜采用集中埋设的接地体，车间内宜采用环形重复接地或网络重复接地。零线与接地装置至少有两点连接，除进线处的一点外，其对角线最远点也应连接，而且车间周围过长，超过 400m 者， 每 200m 应有一点连接。 一个配电系统可敷设多处重复接地，并尽量均匀分布，以等化各点电位。每一重复接地的接地电阻不得超过 10；在变压器低压工作接地的接地电阻允许不超过 10 的场合，每一重复接地的接地电阻允许不超过30，但不得少于三处。,五、速断保护元件及要求,接零系统中的速断保护元件是短路保护元件或剩余电流保护元件

12、。 常见短路保护元件是熔断器和低压断路器的电磁式过电流脱扣器。 剩余电流保护元件是漏电保护装置。,五、速断保护元件及要求,(1)接零系统中的短路保护元件是防止间接接触电击的主要单元，其动作时间必须满足本章第二节的要求(课本表3-1)。,五、速断保护元件及要求,(2)由于取得单相短路电流的准确数值往往会遇到困难，而接零线路中的保护元件又起着保障人身安全的重要作用，因此，在不致错误切断线路、不影响正常工作的前提下，保护元件的动作电流越小越好。,五、速断保护元件及要求,(3)为了不影响线路正常工作，保护元件应能躲过线路上的最大冲击电流而不动作。如异步电动机的堵转电流高达额定电流的 57 倍，保护元件

13、应能躲过电流，不妨碍电动机正常启动。例如，用熔断器保护单台电动机时，熔体的额定电流应为电动机额定电流的 1.5 2.5 倍。,五、速断保护元件及要求,(4)断路器动作很快，应要求其瞬时 ( 或短延时 ) 动作过电流脱扣器的整定电流大于线路上的峰值电流。,五、速断保护元件及要求,(5) GB50054-95 规定，如在接零系统中采用熔断器作为短路保护元件，当要求故障持续时间不超过 5S 时，单相短路电流 Iss 与熔体额定电流 IFU 的比值不应小于表所列数值；,五、速断保护元件及要求,当要求故障持续时间不超过 0.4S 时，单相短路电流 Iss 与熔体额定电流IFU 的比值不应小于表所列数值。

14、,五、速断保护元件及要求,(6)当中性线导电能力不低于相线导电能力时，不必考虑中性线的过电流保护。即使中性线的导电能力低于相线的导电能力，但相线上的短路保护元件能保护中性线或正常情况下流过中性线的电流比相线电流小得多，亦不必考虑中性线的短路保护。 如中性线不能被相线上的保护元件保护，可在中性线上装设保护元件。但其动作应当只能断开相线或同时断开相线和中性线，不能只断开中性线而不断开相线。因此，不允许在有保护作用的零线上装设单极开关或熔断器。如果采用低压断路器，只有当过电流脱扣器动作后能同时切断相线时，才允许在零线上装设过电流脱扣器。,六、相零线回路检测,相零线回路检测是TN 系统的主要检测项目，

15、主要包括保护零线完好性、连续性检查和相零线回路阻抗测量。,1、相零线回路阻抗停电测量法,测量相零线回路阻抗是为了检验接零系统是否符合规定的速断要求。分相零线回路阻抗停电测量法和相 - 零钱回路阻抗不停电测量法 。,1、相零线回路阻抗停电测量法,如图，开关 QS1 断开为切除电力电源，QS2和其他开关合上以接通试验回路。试验变压器可采用小型电焊变压器 ( 约 65V) 或行灯变压器 (50V 以下)。试验变压器二次线圈接入电流表后再接向一条相线和保护零线。为了检验熔断器 FU1，应在处使相线与零线短接，测量回路阻抗。为了检验熔断器 FU2，应在线路末端，即在 b 处使相线与零线短接，测量回路阻抗

16、。所测量的阻抗应由电压表读数 U M 和电流表读数 I M 直接算出，即,1、相零线回路阻抗停电测量法,停电测量法得到的结果不包括配电变压器的阻扰，计算短路电流时应加上变压器的阻抗。为了减小测量误差 ，测量应尽量靠近变压器。 如零线上有其他原因产生的不平衡电流流过，停电测量法将带有一定的误差。 为了安全，测量用变压器 T 应采用双线圈变压器。因为测量时带有一定的电压，而零线的分布，特别是自然保护导体的利用，又可能使测量电压延伸到意想不到之处，所以测量前应掌握零线的大致情况。为确保安全，测量中要集中指挥，并设专人联络。,2、相 - 零钱回路阻抗不停电测量法,如果现场停电有困难，则只能应用不停电测

17、量法。不停电测量法有辅助负荷法和电压调整法。当电网电压波动较大时，辅助负荷法测量结果的误差较大。这里仅介绍电压调整法。,2、相 - 零钱回路阻抗不停电测量法,电压调整法需要一套电压变换设备，如图示电压变换设备把线电压变换成相电压。接通开关 S 前，调整电压变换设备，使a、b 两端电压恰好等于相电压。这时，电压表读数为零。接通开关后，有电流沿相 零线回路和电阻RP流通，c、b 两点之间的电压即电阻 RP 上的电压降UR，电压表读数 UM 应为相电压与UR之差，即,可求得相零线回路阻抗为 式中IM 电流表读数 , 即通过电阻 RP 的电流。,2、相 - 零钱回路阻抗不停电测量法,不停电测量法测量得到的结果是包括配电变压器阻抗在内的相一零线回路全阻抗。不停电测量相-零线回路阻抗时，如果零线部分有断裂处或接触不良，设备外壳可能呈现不允许的电压