在低壓電網(wǎng)中如何正確運(yùn)用保護(hù)接零

藏　湖

在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,用電設(shè)備金屬外殼因故障帶電,造成接觸電器的人員發(fā)生觸電事故,可采用的方法之一是將電器的金屬外殼與大地或電力系統(tǒng)的零線做電氣連接,分別叫保護(hù)接地或保護(hù)接零。許多用戶,甚至連一些初、中級(jí)電工對(duì)保護(hù)接地與保護(hù)接零的選用、保護(hù)接零與保護(hù)接地的特點(diǎn)、保護(hù)接零應(yīng)注意的問題等不是很清楚,有的還存在誤區(qū),導(dǎo)致在施工、維修時(shí)存在大量安全隱患。為確保用電安全,就接地電網(wǎng)用電設(shè)備防觸電,采取保護(hù)接零應(yīng)注意的安全問題介紹如下。

一、為什么采用保護(hù)接零

防電器外殼帶電,若采用保護(hù)接地,在接地電阻RG符合要求不大于4歐姆的條件下,如果電器外殼帶上220V的電壓,則保護(hù)接地回路,短路電流I=U/(R0+RG)=220/(4+4)=27.5(A),其中R0是變壓器中性點(diǎn)的接地電阻叫工作接地電阻。為了保證保護(hù)設(shè)備可靠的動(dòng)作,接地短路電流不小于自動(dòng)開關(guān)整定電流的1.25倍或?yàn)槿萁z熔斷電流的3倍,因此,上式中的短路電流僅能保證斷開整定電流不超過27.5/1.25、即22A的自動(dòng)開關(guān),或27.5/3、即9.2A的熔斷器,如果保護(hù)設(shè)備的額定電流值大于上述值,保護(hù)設(shè)備就不能迅速、可靠的動(dòng)作。此時(shí),電器設(shè)備外殼上將長(zhǎng)期存在對(duì)地電壓,對(duì)操作電器的人員是非常危險(xiǎn)的。而采用保護(hù)接零,電器外殼絕緣擊穿時(shí)的短路電流遠(yuǎn)大于27.5(A),只要合理選擇保護(hù)裝置的動(dòng)作電流,當(dāng)絕緣擊穿造成單相短路,短路電流通常很大,足以使保護(hù)裝置迅速切斷電源,消除觸電的危險(xiǎn)?？梢娫诮拥仉娋W(wǎng)中,為防止用電設(shè)備外殼帶電傷人,采用保護(hù)接零比采用保護(hù)接地效果好的多。

二、何時(shí)還需用保護(hù)接地

按照我國(guó)《低壓用戶電氣安裝規(guī)程》中的規(guī)定,由低壓公用電網(wǎng)或農(nóng)村集體電網(wǎng)供電的電氣設(shè)備應(yīng)采用保護(hù)接地,不得采用保護(hù)接零。這是因?yàn)楣秒娋W(wǎng)和農(nóng)村集體電網(wǎng),低壓線路的維護(hù)水平較低,供電線路長(zhǎng),零線斷線的可能性存在,若采用保護(hù)接零,萬一零線斷線,一臺(tái)用電設(shè)備外殼帶電,此低壓系統(tǒng)的所有用電設(shè)備都帶電,是非常危險(xiǎn)的。所以規(guī)程要求采用保護(hù)接地。

三、保護(hù)接零注意事項(xiàng)

1.電源中性點(diǎn)接地良好、零線運(yùn)行可靠采用保護(hù)接零,系統(tǒng)的工作接地必須可靠,即電源中性點(diǎn)必須有良好的接地,其接地電阻應(yīng)在4Ω以下。除單相回路的工作零線外,三相四線制線路的零線上不能安裝容斷器和開關(guān)。一是防止零線回路斷開時(shí),出現(xiàn)相電壓而引起觸電事故;二是防止零線回路斷開時(shí),因三相負(fù)載不平衡引起相電壓不對(duì)稱,損壞電器。

2.工作零線必須重復(fù)接地。為了防止工作零線回路斷開,除中性點(diǎn)有良好的接地外,還必須將工作零線重復(fù)接地。按照《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ65-83)規(guī)定。中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中,在架空線路的干線和分支線的終端及沿線一公里處零線應(yīng)重復(fù)接地,每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10歐,工作接地電阻允許為10歐的場(chǎng)合,每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于30歐,但重復(fù)接地不得小于3處。否則零線萬一發(fā)生斷線,在零線回路上的接零設(shè)備中,只要有一臺(tái)外殼帶電,則全部設(shè)備的外殼都呈現(xiàn)大約等于相電壓的對(duì)地電壓,這是十分危險(xiǎn)的。

另外,重復(fù)接地是保護(hù)接零系統(tǒng)中不可缺少的安全技術(shù)措施,其作用有以下四點(diǎn):一是降低漏電設(shè)備的對(duì)地電壓;二是減輕了零干線斷線的危險(xiǎn);三是當(dāng)線路、設(shè)備發(fā)生對(duì)地短路時(shí),由于重復(fù)接地與工作接地并聯(lián),降低了接地電阻,增加短路電流,加速保護(hù)裝置動(dòng)作速度,縮短事故持續(xù)時(shí)間;四是因重復(fù)接地對(duì)雷電流的分流作用,改善了架空線路的防雷性能,有利于限制雷電過電壓。

3.零線截面不得小于相線截面的二分之一除單相負(fù)荷外,正常時(shí)零線中沒有電流或只有很小的不平衡電流,所以截面可以比相線小。但從零線保護(hù)的安全和可靠出發(fā),為使故障時(shí)有足夠的短路電流促使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作和降低故障時(shí)的零線對(duì)地電壓,零線阻抗應(yīng)盡量小。為此零線應(yīng)有足夠的面積。一般在滿足線路單相負(fù)荷要求的前提下,零線截面不得小于相線截面的二分之一。

4.設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線連接要可靠設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線,連接必須牢靠,保證接觸良好。保護(hù)零線應(yīng)該接在設(shè)備的專用接地螺絲上;必要時(shí)可加彈簧墊圈或焊接。接零線最好不使用鋁線。設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線的連接部位,應(yīng)接在不易受到機(jī)械損傷的地方。

5.單相負(fù)荷線路保護(hù)零線不得借用工作零線在接三眼插座時(shí),不準(zhǔn)將插座上接電源零線的孔同保護(hù)零線的孔串聯(lián),否則,如果接零線路松落或折段,將會(huì)使設(shè)備金屬外殼帶電或當(dāng)零線與火線接反時(shí)使外殼帶電。三眼插座的正確接法是:將插座上接電源中線,即工作零線的孔同保護(hù)零線的孔用兩根導(dǎo)線并聯(lián)接到公用工作零線上。也就是有單相負(fù)荷的線路,保護(hù)零線不得借用工作零線。另外,所有電器的保護(hù)零線不得串聯(lián),而應(yīng)當(dāng)直接連于公用工作零線。

6.同一低壓電網(wǎng)中不允許保護(hù)接地與保護(hù)接零混用在同一低壓電網(wǎng)中(指同一臺(tái)變壓器或同一發(fā)電機(jī)供電的電網(wǎng))不允許將一部分用電設(shè)備采用保護(hù)接地,另一部分用電設(shè)備采用保護(hù)接零。否則,當(dāng)接地設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí),使零線電位升高,其接觸電壓可達(dá)到相電壓的數(shù)值,這就增大了觸電的危險(xiǎn)性。

7.必須按照安全要求選擇和整定保護(hù)設(shè)備(熔斷器或斷路器)的額定電流,保護(hù)接零實(shí)質(zhì)上就是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生漏電時(shí),借零線形成單相回路,使漏電流加大為短路電流迫使線路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作而切斷電源。因此,保護(hù)接零必須有可靠的短路保護(hù)或過電流保護(hù)裝置相配合。各種保護(hù)裝置必須按照安全要求選擇和整定,以提高保護(hù)接零的可靠性。保護(hù)裝置動(dòng)作后

必須查清故障點(diǎn)和故障原因,特別應(yīng)注意保護(hù)零線及其連接處在故障短路是時(shí)是否受到損壞。

8.用電設(shè)備采用保護(hù)接零防觸電并非萬無一失用電設(shè)備采用保護(hù)接零,只能消除電器的外殼與電源的火線連接的嚴(yán)重故障,不能排除電器外殼的漏電故障,所以電器外殼在采用保護(hù)接零的同時(shí),還應(yīng)采取其他保護(hù)措施消除電器外殼的漏電故障,目前常用的方法是安裝電流型漏電保護(hù)器。

要根據(jù)用電環(huán)境選擇配電類型目前采用保護(hù)接零的低壓配電方式有三種類型,即TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)。其中,TN-S系統(tǒng)是有專用保護(hù)零線(PE線),即保護(hù)零線與工作零線(N線)完全分開的系統(tǒng),也就是通常所說的三相五線制供電系統(tǒng),爆炸危險(xiǎn)性較大或安全要求較高的場(chǎng)所采用這種系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與工作零線前部共用(構(gòu)成PEN線),后部分分開的系統(tǒng)。低壓進(jìn)線的車間以及民用樓房普遍采用該系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與工作零線完全共用的系統(tǒng)。

作者單位:山西大同第二技工學(xué)校