在低壓電網中如何正確運用保護接零

藏　湖

在日常生活和工農業生產中,用電設備金屬外殼因故障帶電,造成接觸電器的人員發生觸電事故,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的零線做電氣連接,分別叫保護接地或保護接零。許多用戶,甚至連一些初、中級電工對保護接地與保護接零的選用、保護接零與保護接地的特點、保護接零應注意的問題等不是很清楚,有的還存在誤區,導致在施工、維修時存在大量安全隱患。為確保用電安全,就接地電網用電設備防觸電,采取保護接零應注意的安全問題介紹如下。

一、為什么采用保護接零

防電器外殼帶電,若采用保護接地,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是變壓器中性點的接地電阻叫工作接地電阻。為了保證保護設備可靠的動作,接地短路電流不小于自動開關整定電流的1.25倍或為容絲熔斷電流的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的自動開關,或27.5/3、即9.2A的熔斷器,如果保護設備的額定電流值大于上述值,保護設備就不能迅速、可靠的動作。此時,電器設備外殼上將長期存在對地電壓,對操作電器的人員是非常危險的。而采用保護接零,電器外殼絕緣擊穿時的短路電流遠大于27.5(A),只要合理選擇保護裝置的動作電流,當絕緣擊穿造成單相短路,短路電流通常很大,足以使保護裝置迅速切斷電源,消除觸電的危險。可見在接地電網中,為防止用電設備外殼帶電傷人,采用保護接零比采用保護接地效果好的多。

二、何時還需用保護接地

按照我國《低壓用戶電氣安裝規程》中的規定,由低壓公用電網或農村集體電網供電的電氣設備應采用保護接地,不得采用保護接零。這是因為公用電網和農村集體電網,低壓線路的維護水平較低,供電線路長,零線斷線的可能性存在,若采用保護接零,萬一零線斷線,一臺用電設備外殼帶電,此低壓系統的所有用電設備都帶電,是非常危險的。所以規程要求采用保護接地。

三、保護接零注意事項

1.電源中性點接地良好、零線運行可靠采用保護接零,系統的工作接地必須可靠,即電源中性點必須有良好的接地,其接地電阻應在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。一是防止零線回路斷開時,出現相電壓而引起觸電事故;二是防止零線回路斷開時,因三相負載不平衡引起相電壓不對稱,損壞電器。

2.工作零線必須重復接地。為了防止工作零線回路斷開,除中性點有良好的接地外,還必須將工作零線重復接地。按照《工業與民用電力裝置的接地設計規范》(GBJ65-83)規定。中性點直接接地的電網中,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重復接地,每一重復接地裝置的接地電阻不應大于10歐,工作接地電阻允許為10歐的場合,每一重復接地裝置的接地電阻不應大于30歐,但重復接地不得小于3處。否則零線萬一發生斷線,在零線回路上的接零設備中,只要有一臺外殼帶電,則全部設備的外殼都呈現大約等于相電壓的對地電壓,這是十分危險的。

另外,重復接地是保護接零系統中不可缺少的安全技術措施,其作用有以下四點:一是降低漏電設備的對地電壓;二是減輕了零干線斷線的危險;三是當線路、設備發生對地短路時,由于重復接地與工作接地并聯,降低了接地電阻,增加短路電流,加速保護裝置動作速度,縮短事故持續時間;四是因重復接地對雷電流的分流作用,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荷外,正常時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。但從零線保護的安全和可靠出發,為使故障時有足夠的短路電流促使保護裝置迅速動作和降低故障時的零線對地電壓,零線阻抗應盡量小。為此零線應有足夠的面積。一般在滿足線路單相負荷要求的前提下,零線截面不得小于相線截面的二分之一。

4.設備的保護零線與工作零線連接要可靠設備的保護零線與工作零線,連接必須牢靠,保證接觸良好。保護零線應該接在設備的專用接地螺絲上;必要時可加彈簧墊圈或焊接。接零線最好不使用鋁線。設備的保護零線與工作零線的連接部位,應接在不易受到機械損傷的地方。

5.單相負荷線路保護零線不得借用工作零線在接三眼插座時,不準將插座上接電源零線的孔同保護零線的孔串聯,否則,如果接零線路松落或折段,將會使設備金屬外殼帶電或當零線與火線接反時使外殼帶電。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零線的孔用兩根導線并聯接到公用工作零線上。也就是有單相負荷的線路,保護零線不得借用工作零線。另外,所有電器的保護零線不得串聯,而應當直接連于公用工作零線。

6.同一低壓電網中不允許保護接地與保護接零混用在同一低壓電網中(指同一臺變壓器或同一發電機供電的電網)不允許將一部分用電設備采用保護接地,另一部分用電設備采用保護接零。否則,當接地設備發生碰殼故障時,使零線電位升高,其接觸電壓可達到相電壓的數值,這就增大了觸電的危險性。

7.必須按照安全要求選擇和整定保護設備(熔斷器或斷路器)的額定電流,保護接零實質上就是當用電設備發生漏電時,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裝置迅速動作而切斷電源。因此,保護接零必須有可靠的短路保護或過電流保護裝置相配合。各種保護裝置必須按照安全要求選擇和整定,以提高保護接零的可靠性。保護裝置動作后

必須查清故障點和故障原因,特別應注意保護零線及其連接處在故障短路是時是否受到損壞。

8.用電設備采用保護接零防觸電并非萬無一失用電設備采用保護接零,只能消除電器的外殼與電源的火線連接的嚴重故障,不能排除電器外殼的漏電故障,所以電器外殼在采用保護接零的同時,還應采取其他保護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器。

要根據用電環境選擇配電類型目前采用保護接零的低壓配電方式有三種類型,即TN-S系統、TN-C-S系統和TN-C系統。其中,TN-S系統是有專用保護零線(PE線),即保護零線與工作零線(N線)完全分開的系統,也就是通常所說的三相五線制供電系統,爆炸危險性較大或安全要求較高的場所采用這種系統。TN-C-S系統是干線部分保護零線與工作零線前部共用(構成PEN線),后部分分開的系統。低壓進線的車間以及民用樓房普遍采用該系統。TN-S系統是干線部分保護零線與工作零線完全共用的系統。

作者單位:山西大同第二技工學校