化工裝置低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)的探討

魏正光 邱栓（新地能源工程技術(shù)有限公司石家莊能源化工技術(shù)分公司，河北 石家莊 050000）

化工裝置低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)的探討

魏正光 邱栓（新地能源工程技術(shù)有限公司石家莊能源化工技術(shù)分公司，河北 石家莊 050000）

筆者通過(guò)對(duì)低壓配電系統(tǒng)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出了適合化工裝置的接地方式；同時(shí)對(duì)相應(yīng)的接地故障保護(hù)展開(kāi)了研究，并且提出相關(guān)保護(hù)措施。

接地方式；TN系統(tǒng)；TT系統(tǒng)；接地故障保護(hù)

現(xiàn)代石油化工生產(chǎn)，其概念為對(duì)天然氣等易燃性氣體或石油等可燃性氣體實(shí)施處理的過(guò)程。由于化工裝置中的物料的自身特點(diǎn)，一旦附近有火花出現(xiàn)，就容易使其出現(xiàn)易燃易爆現(xiàn)象，從而造成火災(zāi)或是嚴(yán)重的安全事故發(fā)生。大多數(shù)火災(zāi)或安全事故由于電氣原因所造成的基本都是出現(xiàn)在低壓配電裝置中，大多數(shù)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、安置和維修失誤所帶來(lái)的。根據(jù)筆者長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在電氣事故中接地故障最為常見(jiàn)。為了了解并處理好接地故障，我們首先應(yīng)當(dāng)明白什么是接地故障，為什么會(huì)出現(xiàn)接地故障，筆者將在下文中進(jìn)行詳細(xì)闡述。

低壓供配電系統(tǒng)的接地方式主要分成了三類：也就是TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)與IT系統(tǒng)。筆者將對(duì)這三種接地方式展開(kāi)分析和比較，并且對(duì)接地故障的保護(hù)要求和實(shí)施手段展開(kāi)研究。

1 不同接地方式綜述

1.1 TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)在電源位置有一點(diǎn)直接接地，基本上為中性點(diǎn)接地，為了防止被損壞或是人為觸電，需要對(duì)用電設(shè)備露出的可導(dǎo)電部分進(jìn)行保護(hù)，通常是采取保護(hù)線（PE線）或保護(hù)中性線（PEN線）同接地點(diǎn)相接，從而避免其安全可靠。

1.2 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)電源端中性點(diǎn)直接接地，和TN系統(tǒng)不同，其用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分不需要采取保護(hù)線保護(hù)，因?yàn)樵摬糠衷谠O(shè)計(jì)時(shí)是和電氣相接，與電源系統(tǒng)接地的接地極想分離，同時(shí)它和PE線、電源端系統(tǒng)接地是相分離的，每個(gè)電氣裝置的PE線也是相互獨(dú)立不連接在一起，當(dāng)TT系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)電子裝置的外露可導(dǎo)電部分就是地電位。所以，在電氣設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其故障電壓就會(huì)非常安全，因?yàn)镻E的獨(dú)立使得故障電壓無(wú)法和TN系統(tǒng)那樣沿著保護(hù)線傳到，因此也就不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)裝置的故障在另一個(gè)裝置內(nèi)造成電擊事故的情況發(fā)生。

1.3 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)與上述兩個(gè)系統(tǒng)的最大區(qū)別就在在于，其中性點(diǎn)不接地，其用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分也無(wú)需保護(hù)線或是和電氣相接，反而是直接接地的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)由于電源中性點(diǎn)不接地，所以相對(duì)接地裝置基本上不存在電壓的。因此設(shè)備出現(xiàn)接地問(wèn)題后，由于單相對(duì)地故障電流較小，使得電源電壓能夠維持平衡，這樣和TT系統(tǒng)一對(duì)比，該設(shè)備在運(yùn)行時(shí)更加安全可靠。

IT系統(tǒng)能確保長(zhǎng)期安全供電的原因在于，設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，因?yàn)?，故障電流返回電源的渠道，使得其故障電流不過(guò)只是兩非故障相對(duì)地點(diǎn)電容電流的相量和，數(shù)值小到對(duì)電源基本無(wú)影響，所以對(duì)地故障電壓不高，在出現(xiàn)問(wèn)題后也就不用通過(guò)切斷電源的辦法來(lái)解決問(wèn)題，繼續(xù)供電即可。

2 低壓配電系統(tǒng)接地故障的保護(hù)

2.1 低壓配電系統(tǒng)保護(hù)的要求

低壓配電系統(tǒng)由于易出問(wèn)題以及需要適應(yīng)不同的工程需求，對(duì)其的保護(hù)手段也比較繁瑣復(fù)雜，一般都需要根據(jù)故障先分類，再按照設(shè)備所用的工程的要求來(lái)設(shè)置保護(hù)手段。筆者將在下文中闡述怎樣做好接地故障保護(hù)措施。

2.2 低壓配電系統(tǒng)接地故障的保護(hù)

接地故障的概念為：由于相線、中性線等帶線導(dǎo)體和地之間形成的短路，接地故障中提到的“地”說(shuō)的是大地或地相連的電氣裝置中的導(dǎo)電部分等。倘若裝置的絕緣部分損毀使得其裸露在外，那么接地故障發(fā)生的概率就會(huì)急劇上升，造成原先不帶電的金屬外殼上有著電壓，出現(xiàn)解除電壓，從而對(duì)工作人員造成安全危害。此外，接地故障所導(dǎo)致的對(duì)地電弧與電火花屬于日常出現(xiàn)頻率最多的電氣短路起火緣。

為了避免因?yàn)槿梭w間接觸電以及電氣所導(dǎo)致的各項(xiàng)事故，應(yīng)當(dāng)使用科學(xué)有效的手段進(jìn)行接地故障。而這些手段需要和配電系統(tǒng)的接地方式相契合，同時(shí)在挑選整定配電線路的保護(hù)電器時(shí)需要小心謹(jǐn)慎，需要保證其質(zhì)量合格，從而讓其有效的排除故障。

（1）TN系統(tǒng)接地故障的保護(hù)

在TN系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地故障之際，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們得知，故障回路的阻抗不大，其短路電流過(guò)高，就能夠有效確保設(shè)備可靠動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)故障排除。不過(guò)在保護(hù)設(shè)備以前，該電流在保護(hù)線上出現(xiàn)壓降，造成故障用電設(shè)備的金屬外殼上出現(xiàn)危險(xiǎn)的電位，又由于保護(hù)線的阻抗數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了故障線路總阻，使得金屬外殼上產(chǎn)生的危險(xiǎn)電位大于安全電壓的。為了防止人體碰到有故障電位的用電設(shè)備外殼超過(guò)了安全設(shè)定的范圍，就需要保護(hù)設(shè)備可以及時(shí)地地解決問(wèn)題，切除故障線路。為了確保工作人員安全，在接通點(diǎn)擊危險(xiǎn)大的手握式、移動(dòng)式的設(shè)備供電線路里，安裝剩余電流保護(hù)設(shè)備從而當(dāng)成放電擊電器使用，以確保電壓過(guò)大時(shí)不會(huì)對(duì)使用人員造成極大危害。

（2）TT系統(tǒng)接地故障的保護(hù)

在TT系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，由于系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)，其故障電路內(nèi)包括了外露導(dǎo)電部分接地極與電源接地極的接地電阻，在比對(duì)TN系統(tǒng)時(shí)我們不難發(fā)現(xiàn)TT系統(tǒng)故障回流阻抗更大，接地故障短路電流數(shù)值更低，過(guò)電流保護(hù)無(wú)法達(dá)到靈敏度的需求，假設(shè)當(dāng)使用20A的熔斷器為接地故障保護(hù)設(shè)備時(shí)，接地電阻就必須小于0.6V，假設(shè)使用的是32A斷路器工作，那么就必須小于0.4V。而這么低的電阻值在實(shí)際施工中是不現(xiàn)實(shí)的。所以在該系統(tǒng)里使用的也是剩余電流保護(hù)設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)目標(biāo)。

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[2]趙明月,吳文吉.淺談接地故障保護(hù)[J].黑龍江科技信息.2010(06).

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