低壓電氣設(shè)備接地技術(shù)措施的探討

呂 平 / 中國民航海南空管分局

低壓電氣設(shè)備接地技術(shù)措施的探討

呂 平 / 中國民航海南空管分局

低壓電氣設(shè)備在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用，特別是隨著現(xiàn)代微電子本文以低壓電氣設(shè)備接地技術(shù)措施的基本原理為出發(fā)點，對不同種類的低壓配電系統(tǒng)接地方式進行細致分析，最大程度上保障低壓電氣設(shè)備維修人員的人身安全以及電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

低壓電器設(shè)備；接地技術(shù)措施；接零接地裝置

引言

電力作為生產(chǎn)、生活中不可或缺的一種資源，在經(jīng)過幾個世紀的發(fā)展之后早已經(jīng)取得了舉世矚目的進步。作為生產(chǎn)、生活的最主要能源供應(yīng)來源，電力技術(shù)的發(fā)展對供電的安全性有著越來越高的要求，特別是微電子技術(shù)的產(chǎn)生，增加了人身直接接觸低壓電氣設(shè)備的可能性，如何保障保障低壓電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，同時確保人身在接觸低壓電氣設(shè)備時不致遭受電擊的危險，成為低壓電氣設(shè)備運行者面臨的主要問題。

一、低壓電氣設(shè)備接地的基本原理與分類

生產(chǎn)生活中，我們經(jīng)常用到的接地方式有工作接地、保護接地、防雷接地三種類型，而在低壓電氣設(shè)備接地中，常用的接地措施主要有保護接地和保護中性線的重復(fù)接地以及保護接零方式三種接地方案。

通過連接電氣設(shè)備的不帶電的金屬部分的接地體就是生產(chǎn)、生活中最常用的保護接地方法。在低壓電氣設(shè)備供電系統(tǒng)中，如果要減弱電氣設(shè)備導(dǎo)電部分的電壓，并且在中性點無法接地的情形下，就需要利用與中性點不同材質(zhì)的用電設(shè)備作為導(dǎo)體，單獨作為一個外殼由保護線做牽引與大地相連，電流對人體的影響被控制在安全的閾值之內(nèi)，甚至其電流比安全電流還要小得多，即當經(jīng)過保護接地方法的電流流過人體時，其電壓也是微乎其微，不會產(chǎn)生危害。

如上所述，當中性線突發(fā)意外與電源接地處斷開連接時，電氣設(shè)備因為缺乏接地保護而使電流暴露于外部，供電系統(tǒng)危險性顯著增加，此時就需要利用保護中性線的重復(fù)接地措施，避免一處斷線整處保護癱瘓的情形出現(xiàn)，其基本原理就是在保護線的一處或者多個地方設(shè)置接地體，與保護中性線一起連接大地，即使一處斷開連接，其他各處仍能分解電流，從而減小設(shè)備對地電壓，經(jīng)過分解后的電壓值仍然不會超過人身安全的承受范圍。此外，重復(fù)接地措施還可以起到對雷電流的分流作用，分解較強的雷擊電壓，增強了電氣設(shè)備的抗雷、防雷性能。

二、我國低壓電氣設(shè)備接地保護系統(tǒng)的現(xiàn)狀

低壓電氣設(shè)備使用范圍、領(lǐng)域廣泛、用量大是我國低壓電氣設(shè)備應(yīng)用的主要特點，接地保護系統(tǒng)必須配備在低壓電氣設(shè)備中，并且要與相線保持同樣的絕緣水平，這一要求也已經(jīng)在我國電力法規(guī)中明文列出。然而，考慮到經(jīng)濟利益原則，低壓電氣設(shè)備運營者并不會嚴格按照要求進行操作，使得接地保護系統(tǒng)的性能并不能達到理想標準，從而引發(fā)觸電事故，這是當前低壓電氣設(shè)備接地保護面臨的主要問題。

三、低壓電氣設(shè)備接地系統(tǒng)分類及特點

以字母組合的方式來表示低壓配電系統(tǒng)接地方式屬于國際上規(guī)定的標準，國際電工委員會IEC一般用兩個字母組合來表示低壓配電系統(tǒng)接地方式，而當兩個字母的組合不能完整表示其含義時，也可相應(yīng)增加字母來完整表示其含義。按照傳統(tǒng)分類標準，低壓配電系統(tǒng)通常存在TT、TN、IT三種組合形式的接地方式。

TT系統(tǒng)是靠與大地直接相連的接地線進行接地保護的，通常情況下是由變壓器或者發(fā)電機的中性點構(gòu)成，如果低壓電氣設(shè)備的外露部分具備導(dǎo)電的性能，則必須對其進行接地。 低壓系統(tǒng)電源接地點與外露導(dǎo)電部分相分離，獨立為一支接地線，而外露導(dǎo)電部分則直接與大地相連接，這種電源接地點與外露導(dǎo)電接地點相分離的模式多應(yīng)用于對操作要求較高的精密儀器設(shè)備之中。

TN系統(tǒng)中以保護線和中性線不同的組合方式為標準，可分為TN—S、TN—C、TN—C—S三種不同的組合模式。

TN—S系統(tǒng)接地保護中，由于PE線阻斷了電流的流通，因此電氣設(shè)備的金屬外殼在電氣設(shè)備運行時并不產(chǎn)生電流。由于保護線和中性線相分離，所以當相線對地短路時，該系統(tǒng)并不能減弱因此引起的電壓升高，對于對地故障的電壓蔓延問題也無法及時解決。

保護線與中性線相交部分合為PEN線，這種接地保護大大節(jié)省了線路的長度，方便了排線，PEN線分解了三相電流流經(jīng)時的電壓，與此相對應(yīng)，一旦PEN線斷裂，此系統(tǒng)即失去接地保護。

圖1 TN—C—S系統(tǒng)接線

如圖1所示，中性線和保護線以A點為分界線，前后分為兩段，在A點之前，兩線合為一股PEN線，在A點之后，中性線和保護線各自保持獨立，并不相交，這也是TN—S系統(tǒng)在其中的明顯表現(xiàn)，即在A點過后，N線經(jīng)外露導(dǎo)電部分設(shè)置，形成對地絕緣體，與PE線分離。TN—C—S配電系統(tǒng)在實踐中應(yīng)用廣泛，特別是在居民房屋建設(shè)中，考慮到經(jīng)濟簡便的特點，位于屋外的電源線多用TN—C系統(tǒng)，而在房屋內(nèi)部則改為TN-S系統(tǒng)。

四、保護接零

按照我國目前普遍采用的保護接地方法，在中性點設(shè)置的保護接地措施并不能從根本上保證接觸電氣設(shè)備人員的人身安全，一旦電氣設(shè)備的導(dǎo)電性金屬外殼互相發(fā)生接觸的時候，我們無法保證流過人體的電流達到安全標準。此時，就需要將中性點接地線與電氣設(shè)備中不導(dǎo)電的金屬外殼相連接，當電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞時，供電系統(tǒng)能迅速感知并切斷電源，此時就從根本上保證了電氣設(shè)備維護人員的人身安全。

五、接地裝置

接地裝置，顧名思義是用于連接電氣設(shè)備和大地的裝置，是低壓電氣設(shè)備接地的重要組成部分。傳統(tǒng)地，接地裝置由接地體或接地線組成。

接地體是利用物體本身與大地直接接觸的便利條件達到引導(dǎo)電流的目的。按其發(fā)揮作用的方式分為自然接地體和人工接地體，通過與大地直接接觸，接地體將暴露在外部的電流直接引入大地。接地線，即將連接大地的線與電氣設(shè)備導(dǎo)電金屬外殼相連接，接地線按其生成方式和作用方式的不同，同樣有自然接地線和人工接地線之分，它可以分解過強的電壓，降低強電擊的風(fēng)險。

六、結(jié)語

低壓電氣設(shè)備在生產(chǎn)、生活中的普遍性應(yīng)用，使得人們直接接觸低壓電氣設(shè)備的機率大大增加，特別是微電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，如何在保證低壓電氣設(shè)備穩(wěn)定運行的同時又能最大程度避免人身遭受電擊傷害，這是我們應(yīng)該努力的方向。做好低壓電氣設(shè)備接地保護關(guān)乎著低壓電氣設(shè)備維護人員的人身安全，同時也關(guān)乎著企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的正常運營。嚴格遵循我國已經(jīng)制定的低壓電氣設(shè)備接地保護標準，在生產(chǎn)、生活中做好事前防范、事中應(yīng)對、事后及時補救的應(yīng)急預(yù)案，為用電安全提供更有力的保障。

[1]王厚余：低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗，中國電力出版社，2007年版.

[2]謝興儀：低壓電力系統(tǒng)的接地保護，電工技術(shù)，2012(3).

[3]吳建：對電氣設(shè)備及其接地裝置的運行維護探討，科技致富向?qū)В?011(35).