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第七章 不同接地系統(tǒng)的特性,TT系統(tǒng)接地故障與保護(hù) TN系統(tǒng)接地故障與保護(hù) IT系統(tǒng)接地故障與保護(hù) 接地系統(tǒng)的選擇,低壓變壓器中性點(diǎn)直接與接地極相連接 設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（外殼）連接到一個(gè)獨(dú)立的接地電極上,TT 系統(tǒng),故障電流值 If = Uo / (Rn + Ru) = 220 / (10 + 10) = 11A 故障電壓值 Uf = Ru×If = 10×11 = 110 V UL( 50 V) 故障電流產(chǎn)生危險(xiǎn)接觸電壓 斷路器通常不適合消除這類故障 Uo－相線對(duì)地標(biāo)稱電壓，220V UL－安全電壓限值，50V,TT 系統(tǒng)的接地故障分析,裝設(shè)剩余電流保護(hù)器(RCD) 用于間接接觸防護(hù) 脫扣條件 接觸電壓 ≤ 安全電壓 Ru×IΔn ≤ UL 即： IΔn ≤ UL/ Ru 舉例，圖中： IΔn ≤ UL / Ru = 50 /10 = 5 A IΔn可取1A (或3A) Ru－外露可導(dǎo)電部分的接地電阻 IΔn－RCD額定剩余動(dòng)作電流,TT 系統(tǒng)的間接接觸防護(hù),TT 系統(tǒng)接地故障分析 本例中 UL=50V 故障電流值If多大？ 故障電壓值Uf多大？ RCD額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)如何設(shè)定？,,,,If =220/(4+6)=22A Uf =22x6=132V RCD額定剩余動(dòng)作電流： IΔn ≤ UL/ Ru = 50/6 = 8.3 A 取1A (或3A),TT 系統(tǒng)應(yīng)用習(xí)題,RCD ：Residual Current Device，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，俗稱漏電保護(hù)器 RCD的主要功能,什么是 RCD,剩余電流的檢測(cè)原理：傳感器檢測(cè)相線與中線電流的矢量和,無故障,有故障,RCD 的工作原理,通過安裝于所有帶電導(dǎo)體之上的電流互感器，檢測(cè)故障電流 測(cè)量并計(jì)算電流瞬時(shí)值的矢量和 通過磁線圈或繼電器令保護(hù)裝置脫扣，將故障回路斷開,RCD 的工作原理（續(xù)）,三種不同類型用于檢測(cè)不同的故障電流,AC 類： 只用于檢測(cè)AC 剩余電流,Multi 9 系列,Multi 9 系列 Vigirex 系列 Vigi Compact NSX 系列,A 類： 用于檢測(cè)AC型及脈動(dòng)直流型剩余電流,B 類： 用于檢測(cè)AC及A以及平滑直流型剩余電流,RCD 的不同類型,,RCD 的動(dòng)作靈敏度,根據(jù) IEC 61008, 61009, 755, 60947-2 等標(biāo)準(zhǔn)，分為,RCD 用于防電氣火災(zāi),過熱、污染以及意外的損傷都會(huì)導(dǎo)致線路絕緣的失效 隨著線路對(duì)地泄漏電流的增大，可能產(chǎn)生電弧，進(jìn)而引起火災(zāi)危險(xiǎn),研究表明，有70-80%的電氣火災(zāi)與電氣線路的絕緣故障有關(guān)。 300 mA 額定動(dòng)作值的RCD 可以有效地檢測(cè)到危險(xiǎn)的泄漏電流，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生,,垂直選擇性 剩余動(dòng)作電流的設(shè)定：IΔn1＞2×IΔn2 延時(shí)時(shí)間的設(shè)定： T1 ＞T2 (total) 水平選擇性,RCD 間的配合－選擇性,人身保護(hù) 危險(xiǎn)的故障電流 故障電流不足以啟動(dòng)短路保護(hù)裝置 保護(hù)幾乎必須瞬動(dòng) 由經(jīng)過計(jì)算選擇的 RCD提供保護(hù) 防電氣火災(zāi) 限制故障電流 用于保護(hù)人身的 RCD 可兼做防電氣火災(zāi) 供電連續(xù)性 通過RCD之間選擇性獲得,TT 系統(tǒng)的主要特點(diǎn),低壓變壓器中性點(diǎn)直接與接地極相連接 保護(hù)接地線PE 和中性線N合并成一根PEN線 常采用重復(fù)接地的措施,,,,,,,,,,,,,TN-C 系統(tǒng),低壓變壓器中性點(diǎn)直接與接地極相連 裝置的外露可導(dǎo)電部分都用PE線連接到同一個(gè)接地電極上 PE和中性線分離,,L1 L2 L3 N PE,Rn,TN-S系統(tǒng),在 TN-C-S系統(tǒng)中 上游部分是TN-C 下游部分是TN-S 注意：禁止在TN-C系統(tǒng)的上游使用TN-S系統(tǒng) 當(dāng)銅芯電纜的截面積小于10mm2，鋁芯電纜(和軟電纜)的截面積小于16mm2時(shí),應(yīng)使用TN-S系統(tǒng) 重復(fù)接地的作用,TN-C-S 系統(tǒng),故障電流等于相線對(duì)PE線短路電流 故障電流產(chǎn)生危險(xiǎn)的接觸電壓 電源電壓降至0.8Uo 當(dāng)PE線和相線尺寸相同，接觸電壓是 Uf = 0.8×Uo / 2 = 88V UL (50V) 斷路器脫扣,TN 系統(tǒng)的接地故障分析,計(jì)算接地故障時(shí)的短路電流 If = 0.8Uo/(RPE+Rph) 其中 RPE = ρL / SPE Rph = ρL / Sph 令 m = Sph / SPE 短路電流計(jì)算式為： If=（0.8×Uo×Sph ）/（ρ×(1+m)×L） 斷路器脫扣的條件： If ＞Imt == L＜ Lmax,TN 系統(tǒng)的間接接觸防護(hù),校驗(yàn)斷路器脫扣條件 0.8×Uo×Sph L max = ρ×(1+m)×Imt U0－相電壓，220V ρ－正常溫度條件下的電阻率 Imt－斷路器瞬時(shí)動(dòng)作脫扣電流 m = Sph / SPE 當(dāng)脫扣條件不滿足時(shí) 減少磁脫扣設(shè)定值 零序保護(hù) 配置 RCD,,TN 系統(tǒng)的間接接觸防護(hù)（續(xù)）,校正系數(shù)表,TN 系統(tǒng)回路最大長(zhǎng)度表,通用型斷路器保護(hù)的回路,Multi 9斷路器 C型曲線,Multi 9斷路器 D型曲線,TN 系統(tǒng)回路最大長(zhǎng)度表（續(xù)）,,380V / 220V,L1 L2 L3 N PE,Rn,Sph = 95 mm SPE = 50 mm L = 50 m,外露可導(dǎo)電 部分,故障,NSX 250N MIC2.2 250,Cu ? = 22.5 m? mm2/ m,,TN 系統(tǒng)接地故障習(xí)題,,PEN：保護(hù)導(dǎo)線和中性線 PEN線的保護(hù)功能優(yōu)先于中性線，即PEN線必須總是先連接到用電設(shè)備的“接地”端子，然后再與中性端子作跨接 PEN必須不被切斷，要確保PEN的可靠連接,TN-C 系統(tǒng)中的保護(hù)中性線PEN,根據(jù) IEC 防火標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于 TN-S系統(tǒng)，如有火災(zāi)危險(xiǎn)建議使用一個(gè)300 mA 剩余電流保護(hù)裝置 由 RCD 提供保護(hù) 對(duì) If 無限制 與 TT 系統(tǒng)相同 提供 RCD RCD保護(hù)設(shè)備的選擇性 與TT系統(tǒng)相同 剩余動(dòng)作電流IΔn的設(shè)定 延時(shí)的設(shè)定,,TN-S 系統(tǒng)的附加保護(hù),人身防護(hù) 故障電流是危險(xiǎn)的 故障電流通常大到足以被短路保護(hù)裝置切斷 脫扣必須是瞬時(shí)的 如斷路器本身的保護(hù)條件不能滿足要求，可用RCD提供保護(hù) 防火 故障電流大 必須用附加的 RCD來處理 供電連續(xù)性 通過短路保護(hù)裝置之間的選擇性來實(shí)現(xiàn),TN-S 系統(tǒng)的特點(diǎn),,人身防護(hù) 故障電流是危險(xiǎn)的 故障電流通常大到足以被短路保護(hù)裝置切斷 脫扣必須是瞬時(shí)的 不能用RCD提供保護(hù) 防火保護(hù) 不能提供 防火漏電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 供電連續(xù)性 通過短路保護(hù)裝置之間選則性實(shí)現(xiàn), 同TN-S,TN-C系統(tǒng)的特點(diǎn),低壓變壓器中性點(diǎn)不與接地極相連接 負(fù)載的外露可導(dǎo)電部分都用PE導(dǎo)線連接到一個(gè)公共接地極上，形成一個(gè)等電位聯(lián)結(jié),IT 系統(tǒng),低壓變壓器中性點(diǎn)不與接地極相連接 負(fù)載的外露可導(dǎo)電部分都用PE導(dǎo)線連接各自獨(dú)立的接地極上,IT 系統(tǒng)（續(xù)）,對(duì)于1km 長(zhǎng)的電纜： R1 = R2 = R3 = 10 M? C1 = C2 = C3 = 0.3 μF 50 Hz時(shí)1km長(zhǎng)的電纜：,IT 系統(tǒng)泄漏阻抗,IT 系統(tǒng)第一次接地故障分析,計(jì)算示例 Ru = 10 ? Rf = 0 ? Zeq = 3540 ? (以1 Km 長(zhǎng)電纜為例) If = U0 /(RN + Ru + Rf + Zeq) ≈ 220/3540 = 62 mA Uf = Ru x If = 0.062 x 10 = 0.62 V,電流并不危險(xiǎn)，但是必須報(bào)警,系統(tǒng)泄漏阻抗 接觸電壓不危險(xiǎn) 無火災(zāi)危險(xiǎn) 故障不引起脫扣但必須報(bào)警,,IT 系統(tǒng)第一次接地故障分析（續(xù)）,持續(xù)工作的絕緣監(jiān)測(cè)裝置 (PIM),監(jiān)測(cè)原理： 中性點(diǎn)與大地之間施加一電壓，產(chǎn)生注入系統(tǒng)的電流信號(hào) (I inj) 低頻交流發(fā)生器或直流發(fā)生器 測(cè)量絕緣電阻 IR 注入的電流信號(hào)： 直流：直接測(cè)量 IR 交流低頻 (2.5 Hz)：計(jì)算 IR 遠(yuǎn)程報(bào)警,PIM,首次絕緣故障的定位,故障定位裝置 (FTD)工作原理： 檢測(cè)故障電流 通過環(huán)形電路互感器檢測(cè)并指示故障回路 FTD 的類型： 手動(dòng)故障定位儀 固定安裝的自動(dòng)故障定位儀,FTD,IT 系統(tǒng)第二次接地故障分析,如果設(shè)備共用接地極 原理同 TN-S 系統(tǒng)（校驗(yàn)回路最大長(zhǎng)度） 由斷路器提供保護(hù) 中性線的保護(hù)強(qiáng)制使用(4P4T) 適用于IT 系統(tǒng)，即單極斷路器線電壓下的分?jǐn)嗄芰?(IEC60947-2),施耐德低壓斷路器適用于 IT 系統(tǒng),IT 系統(tǒng)第二次接地故障分析（續(xù)）,設(shè)備共用接地，用TN系統(tǒng)的校驗(yàn)方法 系統(tǒng)不配出中性線，二次故障為相間短路 系統(tǒng)配出中性線，二次故障為相中短路,負(fù)載,Rsnu,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,PE,,,,,,,,,,,,,N,Rsnu,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,PE,,,如果設(shè)備獨(dú)立接地 原理同 TT系統(tǒng) 由RCD提供保護(hù),IT 系統(tǒng)第二次接地故障分析（續(xù)）,人身防護(hù): 不需要自動(dòng)斷電 由PIM持續(xù)監(jiān)測(cè)絕緣狀況 由FTD定位絕緣故障點(diǎn) 防火: 無故障電流 = 不需要 由PIM監(jiān)測(cè) 供電連續(xù)性: 完整,IT 系統(tǒng)的特點(diǎn),第一次故障電流很微弱 第一次故障接觸電壓很低 第二次故障后產(chǎn)生危險(xiǎn)接觸電壓 第二次故障脫扣 發(fā)生第一次故障時(shí)是安全的 第一次故障發(fā)生后不影響供電連續(xù)性 使用 PIM 作故障檢測(cè) 檢查脫扣條件 必要的補(bǔ)充計(jì)算,IT 系統(tǒng)的特點(diǎn)（續(xù)）,接地系統(tǒng)的選擇,在選擇接地系統(tǒng)類型時(shí)，必須考慮下面幾方面因素 按照 IEC 60364對(duì)人身保護(hù)的要求 按照 IEC 60364對(duì)設(shè)備保護(hù)的要求 供電連續(xù)性的要求 電磁兼容性的影響 安裝維護(hù)方便 經(jīng)濟(jì)性分析比較,,串聯(lián)模式,接地系統(tǒng)的組合應(yīng)用,TT (動(dòng)力設(shè)備),IT (特殊負(fù)載),并聯(lián)模式,接地系統(tǒng)的組合應(yīng)用（續(xù)）,四極斷路器的選擇應(yīng)用,選擇三極還是四極斷路器？,四極斷路器的選擇應(yīng)用,采用四極斷路器，中性極的作用是？ 對(duì)中性線保護(hù)？ 對(duì)中性線隔離？ 問題的引發(fā) 檢修時(shí)候中性線帶電引發(fā)的事故 雙電源切換時(shí)的雜散電流,四極斷路器的選擇應(yīng)用,三相斷電后，中性線可能帶危險(xiǎn)電壓的分析（一） 配電系統(tǒng)存在單相接地故障,Rn,L1 L2 L3 N PE,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Rn,,四極斷路器的選擇應(yīng)用,三相斷電后，中性線可能帶危險(xiǎn)電壓的分析（二） 10kV變電所出現(xiàn)高壓接地故障,,,低壓線路上感應(yīng)雷電過電壓沿中性線進(jìn)入電氣裝置,四極斷路器選用引發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)：斷零問題 優(yōu)點(diǎn)：保證電氣檢修時(shí)候的電氣安全性 誤區(qū)1：中性線由于三次諧波的問題而出現(xiàn)過載，三極開關(guān)無法保護(hù)。國(guó)外的做法是在中性線上加裝過電流檢測(cè)元件 誤區(qū)2：TN-C-S系統(tǒng)中，中性線過載，電壓降超過50V,四極斷路器的選擇應(yīng)用,根據(jù)IEC4651.1.5的規(guī)定，正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān)？？？？？？？ 帶漏電保護(hù)的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) 不同接地系統(tǒng)間的電源切換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) TN-C系統(tǒng)嚴(yán)禁采用四極開關(guān) TN-S系統(tǒng)一般不需要設(shè)四極開關(guān) TT系統(tǒng)的電源進(jìn)線開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) IT系統(tǒng)中當(dāng)有中性線時(shí)應(yīng)采用四極開關(guān),四極斷路器的選擇應(yīng)用,TN-C系統(tǒng)嚴(yán)禁采用四極開關(guān) IEC60364-4-473 第 461.2條規(guī)定：PEN線嚴(yán)禁被隔離電器隔離或被開關(guān)切斷。,四極斷路器的選擇應(yīng)用,TN-S系統(tǒng)一般不需要設(shè)四極開關(guān) GB標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中同樣規(guī)定了設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)的要求 TN-S 系統(tǒng)根據(jù)規(guī)范要求，有等電位聯(lián)結(jié)措施，使得中性線與PE線、外露及裝置外可導(dǎo)電部分相互連通。沒有觸電危險(xiǎn)，可不用四極開關(guān)。 有局部等電位聯(lián)結(jié)的地方同樣不需要等電位聯(lián)結(jié),四極斷路器的選擇應(yīng)用,TT系統(tǒng)的電源進(jìn)線開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) TT系統(tǒng)中，中性線除在電源中性點(diǎn)處接地外，不得再有重復(fù)接地，往往與總等點(diǎn)位系統(tǒng)不連通。為保證檢修安全，宜設(shè)四極開關(guān)。,四極斷路器的選擇應(yīng)用,IT系統(tǒng)中當(dāng)有中性線時(shí)應(yīng)采用四極開關(guān) IT系統(tǒng)當(dāng)一相接地故障時(shí)候，中性線對(duì)地電壓是220V IT系統(tǒng)強(qiáng)烈建議不配出中性線，如配出N線則應(yīng)采用四極開關(guān)。,關(guān)于中性線的保護(hù),保護(hù)中性線，可采用四極斷路器,,保護(hù)中性線，也可采用三極斷路器,IEC 60364-473.2.1的規(guī)定,? 如果是下列情況，對(duì)中性線不需要設(shè)過電流檢測(cè): —由電路的相線保護(hù)電器來保護(hù)中性線的短路時(shí) —在正常供電時(shí)在中性線可能流過的最大電流是明顯地小于中性線的載流量值,PE,Ph,Ph,Ph,N,SN,=,SPh,,,,,,,,,,,,,,,,PE,Ph,Ph,Ph,N,SN,,SPh,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PE,Ph,Ph,Ph,N,,,例外,TT 系統(tǒng),IEC 60364-473-3.2.1的規(guī)定,TN 系統(tǒng),? TN-S 系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,PEN,Ph,Ph,Ph,SN,=,SPh,,,,,,,,,,,,,,,,PE,Ph,Ph,Ph,N,SN,,SPh,,,,,,,,,,,,,,,,,,PE,Ph,Ph,Ph,N,,,,,,,,,,,,,,,,PE,Ph,Ph,Ph,N,? 用電路相線的保護(hù)電器來保護(hù)中性線,? TN-C 系統(tǒng),四極斷路器的選擇應(yīng)用,根據(jù)IEC465.1.5的規(guī)定，正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) IEC 465.1.5條：“保證電源轉(zhuǎn)換的功能性開關(guān)電器必須作用于所有帶電導(dǎo)線，且必須不可能使這些電源并聯(lián)，除非該裝置是為這種情況特殊設(shè)計(jì)的。在這些情況下，用不著為PEN或PE線采取隔離措施。,四極斷路器的選擇應(yīng)用,帶漏電保護(hù)的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān),T1,T2,RCD2,RCD1,,Id1,,IN1,IN2,,,Id2,IN,,四極斷路器的選擇應(yīng)用,不同接地系統(tǒng)間的電源切換開關(guān)應(yīng)采用四極開關(guān) 理由同第一條,回顧本次講座重點(diǎn),梳理低壓配電系統(tǒng)的基本概念。 低壓元器件各種參數(shù)的意義。 強(qiáng)調(diào)容易被忽視的參數(shù)和概念。 低壓斷路器的各種基本曲線的解讀。 配電系統(tǒng)中上下級(jí)配合的選擇性和施耐德級(jí)聯(lián)技術(shù)。 三大接地系統(tǒng)的分析。 幾種簡(jiǎn)化計(jì)算方法的介紹 電動(dòng)機(jī)保護(hù)的簡(jiǎn)便選型方法。 二級(jí)配電系統(tǒng)中短路電流的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。 常用接地系統(tǒng)TN系統(tǒng)中開關(guān)靈敏度校驗(yàn)的方法。,課程后建議的計(jì)算和查閱,大容量變壓器低壓小電纜出線情況下出現(xiàn)金屬短路，斷路器瞬動(dòng)工作時(shí)是否滿足短路熱效應(yīng)？ 查閱熟悉廠家資料上斷路器的保護(hù)曲線，保護(hù)設(shè)定，動(dòng)作時(shí)間以及Ics,Icu.Icw。 熟悉施耐德選型手冊(cè)中電動(dòng)機(jī)保護(hù)的選型方法，有興趣可以用手工計(jì)算校核參數(shù)。 熟悉合成法計(jì)算要點(diǎn)，有興趣可以用手工計(jì)算校核參數(shù)。 嘗試校核一個(gè)配電系統(tǒng)上下級(jí)之間的選擇性，查閱施耐德選擇性表格。 針對(duì)工程中的長(zhǎng)電纜出線回路校核末端靈敏度。,Any Question?,祝愿大家圣誕節(jié)快樂,