低壓配電系統(tǒng)的線制及漏電保護(hù)問題研究

摘 要：在低壓配電系統(tǒng)中，漏電故障比電氣設(shè)備的外殼帶電故障更容易發(fā)生，對人身安全造成嚴(yán)重威脅，漏電保護(hù)器是低壓配電系統(tǒng)的主要防觸電措施之一。結(jié)合低壓配電系統(tǒng)的線制和接地形式對漏電保護(hù)原理、接線方法、剩余電流檢測等問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng) 漏電保護(hù) 剩余電流 接地 互感器

中圖分類號：TM564.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-028-02

1 低壓配電系統(tǒng)的線制和接地形式

1.1 低壓配電系統(tǒng)的線制

低壓配電網(wǎng)由低壓配電線路及其附屬電氣設(shè)備組成的向用戶提供電能的配電網(wǎng)。低壓配電網(wǎng)的功能是以中壓（或高壓）配電變壓器為電源，將電能通過低壓配電線路直接配送給用戶。低壓配電網(wǎng)包括配電變壓器低壓套管引出線、低壓配電裝置、低壓干線、低壓分支線和接戶線等。低壓配電電壓應(yīng)采用220/380伏。帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的型式宜采用單相二線制、三相三線制和三相四線制。三相變壓器的三個相繞組分別安裝在鐵芯的三個柱上，原邊（初級）高壓按三角形連接，副邊（次級）按星形連接。發(fā)電機(jī)三相電源向變壓器原邊供電，副邊三相電壓向量相隔120€啊H喔涸亟尤嘞擼擁ハ喔涸匭枰鮒行韻??？

1.2 低壓電力系統(tǒng)的接地形式

根據(jù)電源和設(shè)備的接地狀態(tài)，配電系統(tǒng)分為三種形式：I T系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。前字母表示電源的接地狀態(tài)；后字母表示設(shè)備的接地狀態(tài)

IT 系統(tǒng)，電源中性點與地隔離（或經(jīng)高阻抗接地），可以認(rèn)為對地絕緣，海船規(guī)范稱為“三線絕緣系統(tǒng)”。重要設(shè)施和船舶低壓電力系統(tǒng)普遍采用IT系統(tǒng)。優(yōu)點是，發(fā)生一相對地絕緣故障，系統(tǒng)仍可以繼續(xù)運行。但需盡快查出、排除。

TT系統(tǒng)，設(shè)備發(fā)生絕緣故障，接地電流流過接地電阻，產(chǎn)生電壓降。設(shè)備對地存在一定的電壓，人體觸及設(shè)備外殼，可能觸電。

TN-C系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為三相四線制。設(shè)備接PEN線也稱為“接零”。設(shè)備發(fā)生對箱殼的絕緣故障，故障電流從電阻很小的接地導(dǎo)線流回中性點。金屬外殼對地沒有電壓，避免了人體間接接觸觸電。

TN-S系統(tǒng)，這種系統(tǒng)習(xí)慣上稱為三相五線制。配電線制是指電源用幾根導(dǎo)線向用戶供電，有電源的只有4根線，PE不是電源。實際仍是三相四線。TN-S系統(tǒng)是目前我國應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。

2 漏電保護(hù)

漏電保護(hù)在低壓電路中的作用是防止人體觸電。防止漏電引起的火災(zāi)、設(shè)備燒壞和爆炸事故。主要功能是提供間接接觸保護(hù)。漏電保護(hù)動作電流小于30mA，也可作為直接接觸保護(hù)。漏電保護(hù)有電壓型和電流型兩類。電氣設(shè)備的外殼帶電的故障并不頻繁，經(jīng)常發(fā)生的是漏電故障，如設(shè)備受潮、負(fù)荷過大、線路過長、絕緣老化等造成的漏電，這些漏電電流值較小，不能迅速切斷保險，因此，故障不會自動消除而長時間存在。但這種漏電電流對人身安全已構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。所以，還需要加裝靈敏度更高的漏電保護(hù)器進(jìn)行補充保護(hù)。目前廣泛采用了將漏電保護(hù)裝置與電源開關(guān)（自動空氣斷路器）組裝在一起的漏電斷路器，這種新型的電源開關(guān)具有短路保護(hù)、過載保護(hù)、漏電保護(hù)和欠壓保護(hù)的效能。安裝時簡化了線路，縮小了電箱的體積和便于管理。

2.1 剩余電流檢測

變壓器中性點接地的低壓系統(tǒng)多采用“剩余電流動作”原理。單相電源的兩根導(dǎo)線往返的電流，數(shù)值相等、方向相反，代數(shù)和等于零。即無“剩余電流”，如圖1所示。電流互感器副邊繞組接電流表，原邊一根導(dǎo)線穿過，原邊流過負(fù)載電流I1。磁通鏈接到副邊繞組，電流表指示出副邊電流I2。（交流電流是正負(fù)兩個方向，這里只表示單方向）如果兩根導(dǎo)線都穿過電流互感器，則產(chǎn)生的磁通方向相反，相互抵消，副邊無磁通鏈接，副邊電流為零。

現(xiàn)將電源一端接地，設(shè)備金屬外殼接地。兩根導(dǎo)線都穿過電流互感器。正常時，兩根導(dǎo)線的電流的代數(shù)和等于零，磁通相互抵消，電流互感器副邊電流為零，繼電器不動作。設(shè)備內(nèi)部對地絕緣破壞，外殼帶電，電源一端經(jīng)外殼、地回路。兩根導(dǎo)線的電流的代數(shù)和不等于零。電流互感器內(nèi)出現(xiàn)“剩余”電流，磁通鏈接到副邊，使繼電器動作，發(fā)出信號，如圖2所示。

剩余電流檢測原理如圖3所示，采用電流傳感器（電流互感器），測量一個交流電源流出和流回電流之和。正常情況下應(yīng)為零。在檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)“旁路”電流，電流之和不為零，測量出剩余電流。檢測剩余電流是為了防止間接觸電。為此必須提供“旁路”電流的通路，設(shè)備金屬外殼接地，電源一端接地。電源一端就是三相電源的中點接地。

如果三相變壓器除了向三相負(fù)載供電外還要向單相負(fù)載供電，副邊采用星形（Y）連接，中性點引出中性線N，中性點接地。與地電位為零，稱為零線、零點。設(shè)備外殼接地。電流互感器套入三相電源線。合上電源開關(guān)。三相電流的向量和等于零，鐵芯中的磁通相互抵消。一相碰外殼，三相電流之和不等于零。鐵芯中產(chǎn)生的磁通匝鏈到副邊，產(chǎn)生I2，電磁機(jī)構(gòu)動作，切斷開關(guān)，如圖4所示。

2.2 漏電保護(hù)和線制

三相電源同時向三相和單相負(fù)載配電，引出中線并接地。即三相四線制。中線N又用于接地保護(hù)PE，這根線稱為PEN線。電源通過Q1向配電線路供電。Q2設(shè)置漏電保護(hù)。負(fù)載某相碰外殼，對地電流使開關(guān)跳閘。Q1設(shè)置漏電保護(hù)。單相負(fù)載工作，Q1流過一相電流，漏電保護(hù)動作、跳閘。因此，中線必須穿入漏電保護(hù)。另外引出接地保護(hù)線PE。Q3設(shè)置漏電保護(hù)，接地分開。這就是通常稱的三相五線制，如圖5所示。

2.3 電源和設(shè)備的接地狀態(tài)

電氣設(shè)備通電工作，器件絕緣故障使金屬外殼帶電，會引起人體間接接觸觸電。變壓器中性點不接地，人體觸電電流是通過變壓器、線路等的對地分布電容產(chǎn)生的。為防止人體間接接觸觸電，電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)接地，與地等電位。變壓器中性點接地，外殼接地電流經(jīng)地回到中性點。土壤不是良好的導(dǎo)體，引出中性線，外殼接中性線。 電源和設(shè)備的接地狀態(tài)如圖6所示。

3 結(jié)束語

低壓配電系統(tǒng)和施工現(xiàn)場所有用電設(shè)備都要裝設(shè)漏電保護(hù)器。因為建筑施工露天作業(yè)、潮濕環(huán)境、人員多變，再加上設(shè)備管理環(huán)節(jié)薄弱，所以用電危險性大，要求所有用電設(shè)備包括動力及照明設(shè)備、移動式和固定式設(shè)備等。當(dāng)然不包括使用安全電壓供電和隔離變壓器供電的設(shè)備。原有按規(guī)定進(jìn)行的保護(hù)接零（接地）措施仍按要求不變，這是安全用電的最基本的技術(shù)措施。漏電保護(hù)器安裝在用電設(shè)備電線的首端處。這樣做的目的，對用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的同時，也對其負(fù)荷線路進(jìn)行保護(hù)，防止由于線路絕緣損壞造成的觸電事故。

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