接地裝置在用電安全方面探討

馬鞍山鋼鐵股份有限公司運輸部 安徽 馬鞍山 243000

1 引言

馬鋼運輸部的低壓供電系統(tǒng)按接地形式主要分為二類：1、TT系統(tǒng)2、TN系統(tǒng)。其中在TN系統(tǒng)又分為三個子系統(tǒng)，即TN-C、TN-C-S、TNS系統(tǒng)。在TT、TN兩個系統(tǒng)誰優(yōu)誰劣的爭論中，直到現(xiàn)在也沒定論，就連被認為最不安全的已被明文禁止使用的TN-C供電結構隨著安全用電理論技術不斷創(chuàng)新發(fā)展后，都大有卷土重來之勢。本文對于各種接地裝置的作用有必要作一個探討。

2 原理及現(xiàn)狀分析

對于運輸部目前再用的不同結構的接地形式在安全用電探討前，首先簡單分析這四類供電結構形式，如下圖1示意：

圖1 常用四種接地形式的結構圖

此四種形式的安全標準的要求對于接地體在國內(nèi)要求，保護接地的接地體的阻值只要不大于4Ω就是符合標準的。實際中，幾乎都是接近此值，對于接地線要求五花八門，標準不一。在發(fā)生接地故障時，現(xiàn)用的供電結構又有多大的安全系數(shù)簡單分析如下：

設發(fā)生接地故障時的接地裝置電阻(包括接地線、接地電阻)R1，設備外殼電阻R3，流入變壓器中性點的接地電阻R4，則接地電流為I=U0/(R1+R3+R4)(U0為相電壓)，那么故障設備的外殼電壓U=(U0/(R1+R3+R4))*R1，因為R3很小，可忽略不計。數(shù)式表明，當R4越大，U越小(相當于等位的原理或與地絕緣)；R4趨于0，U趨于U0，顯然R4趨于0，是做不到的，所以只要存在接地電流，其值都比較大，因此設備外殼就會有較高的危險電壓值。

針對TT、TN接地系統(tǒng)固有的缺陷，有人提出了等位體的概念，等位體又稱法拉第籠，就是用導電的金屬導體在特定區(qū)域內(nèi)使每個點的電位值都大致相同，使其不同點的電壓差就可以控制在人體安全值以內(nèi)，結構如下圖2所示：

圖2 等位體示意圖

在等位體圖中，A、D為上下金屬導體，B、C為四周金屬導體，且相互聯(lián)結。一個人身處封閉的金屬立體結構中時，金屬結構所帶電壓值無論大小，立體中的人都不會有危險，原因就是此時人的上下、前后、左右的電壓差非常小，幾乎是0V，也就是整個人的電位都被抬高至金屬立體結構所處的電位了，這時也就沒有電流穿過人體了，或者流過人體的電流大小在安全值以內(nèi)。

從分析得知在設備與人員混合的區(qū)域用等位體比現(xiàn)在普遍采用的保護接地、接零裝置的安全系數(shù)顯然要高的多，所以現(xiàn)實中的高層建筑、鋼構廠房、空中飛行器、重要場所等都已經(jīng)采用了等位體的連接措施。

3 方案及對策

3.1 現(xiàn)有的小型低壓配電系統(tǒng)中的TT、TN接地裝置，應該要特別強調(diào)與漏電斷路器的配合應用，這會及時發(fā)現(xiàn)線路和用電設備存在的問題，能極大的提高用電安全。

3.2 對目前使用的不同供電系統(tǒng)的接地線要有客觀的認識，不要認為有了接地裝置就絕對的安全，只是有降低風險的保障而已：一方面由于接地線的先天缺陷，并不能保證減少觸電危險，必須要有其他保護措施的跟進才能有效阻止事故的蔓延；另一方面在實際工作中，由于施工安裝的標準如線徑、接地體的選擇等沒有嚴格按照國標進行，導致接地裝置的質(zhì)量不高，影響了接地線保護功能的發(fā)揮，留下不小的安全隱患，應該加強檢測。

3.3 要注意的是建筑物內(nèi)等位體安裝和聯(lián)接。事實上，等位體結構目前被認為用電最安全的保護措施。

3.4 在運輸部內(nèi)部的辦公場所、設備區(qū)域近年大都經(jīng)過技術改造，供電的結構基本采用了TN-C-S、TN-S形式，但采用等位體連接的不多，應該加強技術改造落實等位體的連接，使我們的安全用電水平提升到更高的層次。

4 小結

本位通過馬鋼運輸部四種低壓供電系統(tǒng)理論與實際分析，找出其中的安全隱患，結合實際提出了等位體籠的解決方案，不足之處可討論與指正。