低压电网中有关电动机的接地保护问题.doc
浅谈低压接地保护及配电线路设计
２１ Ｔ系 统 ． Ｉ
一
般 低 压 系 统 的过 电流 保 护 ， 可 能 实 现 速 断 ， … 般 情 况 不 故 一
下 不 采 用 ．ｒ ｒ Fra bibliotek统 。但 是 当 客 户 所 在 的 配 电系 统 是 Ｔ 系统 时 ， Ｉ１ Ｉ
由 于该 系统 要 求 客户 必须 采取 接地 保护 方 式 。 因 此 ， 了 达 到 为 接 地 保 护 的接 地 电阻 值 的 要 求 ， 户 要 按 照 《 压 电力 技 术 规 客 低 程》 的要 求 ， 室 外 埋 设 人 工 接 地 装 置 ， 接 地 电 阻应 满 足 下 式 在 其
线 （Ｅ ） 。 Ｐ Ｅ上
２３ Ｎ系统 ． Ｔ
目 前， 国低 压 配 电网 大 多采 用 三 相 四 线 中 性 点 直接 接 地 我 系 统 ， 配 电及 防 护 多 按 Ｔ 其 Ｎ系 统 设 置 。 Ｎ 系 统 分 为 Ｔ … Ｎ Ｔ Ｎ ＣＴ ＳＴ — — 、 Ｎ Ｃ Ｓ三类 。 由于 该 系 统 要 求 客 户 必 须 采 取 接 零 保 护 方 式 ， 因此 需 要 在 原 三 相 四线 制 或 单 相 两 线 制 的基 础 上 ， 增 加 一 条 专 用 保 护 线 另 （Ｅ ， 条 保 护 线 是 由客 户 受 电端 配 电盘 的 保 护 中性 线 （Ｅ ） Ｐ ）该 Ｐ Ｎ 上 引 出 ，与 原 来 的 ｊ 相 四 线 制 或 单相 二 线 制 一 同进 行 配 线 连 接 。为 了保 证 整 个 系统 作 的 安 全 可靠 ， 使 用 中 应特 别注 意 ， ］ ： 在 保 护 线 （Ｅ 自从 保护 中 性 线 （Ｅ ） 引 出后 ， 客 户 端 就 形成 Ｐ） ＰＮ 上 在 了 中性 线 Ｎ和 保 护 线 （Ｅ ，使 用 中不 能 将 两 线 再 进 行合 并 为 Ｐ） （Ｅ ） 。为 了确 保 保 护 中性 线 （Ｅ ） 重 复 接 地 的可 靠 性 ， Ｐ Ｎ线 ＰＮ 的 Ｔ— Ｎ Ｃ系统 主 干 线 的首 、 端 ， 有 分 支 Ｔ接 线杆 、 支 末 端 杆 ， 末 所 分 等 处 均 应 装 设 重 复接 地 线 ， 同时 ｊ 相 四线 制 用 户 也 应 在 接 户 线 的入 户 支 架 处 ， Ｐ Ｎ 线 在 分 为 中 性 线 （ ） 保 护 线 （Ｅ 之 前 ， （Ｅ ） Ｎ和 Ｐ） 进 行 重 复 接 地 。无 论 是 保 护 中性 线 （Ｅ ） 中性 线 （ ） 是 保护 ＰＮ 、 Ｎ还
低压供电系统中保护接地和保护接零的正确使用
３１Ｔ 系统 ． Ｔ
四线与三相五线 混合系统） 系统 中有一部分中性线和保护线是 ，
而另一部分是分 开的。 它兼有Ｔ — Ｃ Ｎ 系统和Ｔ — Ｓ Ｎ 系统 Ｔ 系 统 的 电源 中性 点 直 接 接 地 ， 电设备 金 属 外 壳 独 立 直 合一 的； Ｔ 用 的特点， 常用于配 电系统末端环境较 差或有对电磁 抗干扰要求 接接 地， 与电源中性点的接 地无关 ， 适用保护接地。
在 供电系统 中， 经常会出现 由于供电设备 的绝缘老化 、 长 ２ ２ 保护原理不 同 ． 期磨损或者绝 缘被 电压击穿等现象， 导致原本不带电的电气设 保护接地是 限制设备漏 电后的对 地电压 ， 使之不超过安全
当电气设备因一相绝 缘损坏而使金属外壳带电时， 如果 备底座、 外壳等部分 带电， 这样将会导致 电气设备出现故障， 甚 范围。
都会 使所有接零设备外壳呈 其工作原理是 ： 若设备 外壳没有接 地， 发生单 相碰壳故 任何一处发生接地或设备碰 壳时， 在
这是十分危险的。 因此 ， 日常工 在 障时， 设备外壳带上了相电压， 若此时人触摸外 壳， 就会有相当 现接近于相电压 的对地电压 ， 发现中性点接 地线断开或接触不 良 危险的电流流经人体 与电网和大地 之间的分布 电容所 构成 的回 作 中要认真做好巡视检 查， 应及时进行处理 。 路。 而设备 的金 属外壳有 了保 护接地 后， 由于人体 电阻远 比接 时， 地装 置的接地电阻大， 发生单相碰 壳时， 在 大部分的接地 电流 ４４用保护接地工作方式时， ． 应尽可能做到 “ 共点” 接地 被接 地装置分流 ， 流经人体 的电流很小， 从而对人身安全起 了 保护作用 。 对于系统 中性点不接地 的低压 电网， 在用保护接 地工作 方
浅谈低压电动机的接地问题
２００４年第２期击莓娃茬斜Ｉ拔５３—————————————————————————————————————————————————————————————————一——一一浅谈低压电动机的接地问题充矿集团＊隆庄矿刘卫东刘镇摘要诚文简要舟绍了低压电动机的保护接地原理，并通过具体事例分析了低压电动机回路中单相接地保护的设定过程，特别是对于线路的单相接地保护要具体问题具体分析，不能一概而论。
如果保护设定不当。
轻者影响设备正常运行。
重者危及设备和人身安全。
关键词电动机单相接地保护设定‘７钞６卫１单相接地故障的危害性据统计，电网中盂论是架空线还是电缆，单相接地故障都占了极高的比例，许多其他故障的起因也是单相接地故障。
煤矿作为一个较特殊的行业，其负荷主要在井下，并且全部采用电缆供电，电网单相接地电容电流较大。
以兴隆庄煤矿为例，其６ｋＶ电网单相接地电容电流量高达ｌｌＳＡ，这么大的单相接地电容电流。
一旦发生单相接地故障，很容易造成相问短路电缆放炮着火．严熏时会引起瓦斯煤尘爆炸，我国‘煤矿安全规程》第４５７条明确规定：“矿井高压电网必须采取措施限制单相接地电容电流不得超过２０Ａ。
”另外，由于煤矿井下的空间狭窄。
环境恶劣，发生单相接地故障的概率很大，这不仅对矿井的生产造成镊大损失，而且舍对矿工的生命安全造成危害。
２接地故障保护根据国际ＧＢ５００５５—９３规定，低压交流电动机应装设接地故障保护，并规定接地鼓障保护应符台现行圄际＜低压配电设计规范》中规定。
当电动机短路保护器件满足接地故障保护要求时．应采用短路保护兼作接地保护。
在《低压配电设计规范》中规定：“当配电线路采用熔断器作短路保护时．对于中性点直接接地网络。
如果被保护线路末端发生单相接地短路时，其短路电流值不小于熔体额定电流的４倍。
当用自动开关作短路保护时，其短路电流不应小于自动开关瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的１．５倍。
”如果将电气设备的金属外壳用导线与大地相连，使其对地电位降低，便有可能减小人身的接触电压。
低压系统接地保护
中性点接地的等效电路
220V
Rg
Rd
Rr
如果电动机外壳带电，则接地短路电流将同时沿着接 地体和人体与电网中性线电阻Rg形成两条通路，而一 般中性线的电阻要求要很小(小于4Ω)，即
U I R U 220 27.5( A) Rd Rr 4 1700 4 Rg 4 1700 Rd Rr
（2）保护接地的作用
当电动机装设了接地保护时，如图所示，如果电动机外壳带电， 则接地短路电流将同时沿着接地体和人体与电网对地绝缘阻抗Z形 成两条通路，流过每一条通路的电流值将与其电阻大小成反比， 即
Rd Ir ( Rd Rr ) Id Rr
式中
Ir—流过人体的电流； Id—流过接地体的电流； Rd—接地体的接地电阻； Rr一人体的电阻。
应用
TT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的 可靠性高、安全性好。 一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地 连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术 室、地下矿井（地下矿井内供电条件比较差，电 缆易受潮）等处。 运用 IT 方式供电系统，使电源中性点不接地，一 旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电 源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还 安全。
应用
正因为如此，一般情况下不能采用TT系统。如 确有困难，不得不采用TT系统，则必须采取措 施防止N线带电的危险，并装设能自动切断电 源的保护装臵，将故障持续时间限制在允许范 围内。 TT系统中可装设剩余电流保护装臵或过电流保 护装臵，并优先采用前者。 TT系统主要用于未装备配电变压器，直接从外 面引进低压电源的低压用户。
（2） TN-C系统：整个系统的中性导 体和保护导体是合一的
电器设备接地保护
一、间接接触触电防护1) 在正常情况下电气设备不带电的外露金属部分，如金属外壳、金属护罩和金属构架等，在发生漏电、碰壳等金属性短路故障时就会出现危险的接触电压，此时人体触及这些外露的金属部分，称为间接接触触电。
2) 在电气设备、线路等出现故障的情况下，为避免发生人身触电伤亡事故而进行的防护，称为间接接触触电防护，或称为防止间接接触带电体的保护。
3) 间接接触电防护措施有以下几种：①自动切断供电电源（接地故障保护）。
②采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（即Ⅱ级电工产品）。
③将有触电危险的场所绝缘，构成不导电环境。
④采用不接地的局部等电位连接保护，或采取等电位均压措施。
⑤采用安全特低电压。
⑥实行电气隔离。
二、中性点与零点、中性线与零线的区别当电源侧（变压器或发电机）或者负载侧为星形接线时，三相线圈的首端（或尾端）连接在一起的共同接点称为中性点，简称中点。
中性点分电源中性点和负载中性点。
由中性点引出的导线称为中性线，简称中线。
如果中性点与接地装置直接连接而取得大地的参考零电位，则该中性点称为零点，从零点引出的导线称为零线。
通常220伏单相回路两根线中的一根称“相线”或“火线”，而另一根线称为“零线”或“地线”。
“火线”与“地线”的称法，只是实用中的一种俗称，特别是“地线”的称法不确切。
严格地说，应该是，如果该回路电源侧（三相配电变压器中性点）接地，则称“零线”；若不接地，则应称“中线”，以免与接地装置中的“地线”相混。
当为三相线路时，除了三根相线外，还可从中性点引出一根导线，即中性线，从而构成三相四线制线路。
这种线路中相线之间的电压，称为线电压，相线与零线之间的电压称为相电压。
中性点是否接地，亦称为中性点制度。
中性点制度可以大致分为两大类，即中性点接地系统与中性点绝缘系统。
而按照国际电工委员会（IEC）的规定，将低压配电系统分为IT、TT、TN三种，其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S三类。
低压配电接地系统阐述
低压配电接地系统阐述低压配电网中，低压电源设备等重要的电气设备都需要做好接地系统，不仅可保护人身安全，也可对用电设备起到故障保护作用来保证等用电设备的正常运行。
低压配电网的接地形式需要考虑三方面的内容：1.电气系统的中性线及电器设备外露导电部分与接地极的连接方式；2.采用专用的PE保护线还是采用与中性线合一的PEN保护线；3.采用只能切断较大的故障电流的过电力保护器还是采用能检测和切断较小的剩余电流的保护电器作为低压成套开关柜的接地故障防护。
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即TN、TT、IT三种形式。
其中接地系统的文字符号含义间表1.表1 接地系统文字符号的含义一、TN系统TN系统：电源变压器中性点直接接地，设备外露部分与中性线相连。
TN系统的电力系统有一点直接接地，所有电气设备的外露可导电部分均接到保护线上，并与电源的接地点相连，这个接地点通常是配电系统的中性点。
根据电气设备外露部分与系统连接的不同方式又可以分三类：即TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统。
（1）TN-C系统TN-C系统接线图如图1所示。
图1 TN-C系统接线图在TN-C系统中，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能（N线对PE线的阻抗为零）。
在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。
由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中，已基本上不允许采用TN-C系统。
TN-C系统的特点：1）设备外壳带电时，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，实际就是单相对地短路故障，熔丝会熔断或自动开关跳闸，使故障设备断电，比较安全。
2）TN-C系统只适用于三相负载基本平衡的情况，若三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所连接的电气设备金属外壳有一定的电压。
3）如果工作零线断线，则保护接零的通电设备外壳带电。
井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理
井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理摘要：本文对煤矿井下低压电网中常见的的短路、漏电、过载、过电压、欠电压、断相等故障进行了深入的分析，讨论了相应的故障处理原理，针对各种保护确定一套可行的方案。
关键词：故障短路漏电保护一、井下低压供电系统特点我国矿井通常采用变电站加放射式供电的形式，以动力变压器为中心，引出主电缆，各个用电设备分别挂接在母线上，各个供电回路彼此独立，互不干扰。
供电系统结构主要分为五个部分：高压配电装置、降压变压器、总馈电开关、分支馈电开关和磁力启动器。
磁力启动器的末端接负载。
如图1所示。
图1 井下低压供电系统结构井下低压供电系统的特点：（1）我国矿井低压电网采用的电压等级目前，我国矿井供电结构主要采用6kV或10kV，通过双回路下井，在井下变电站通过井下降压变压器，将高压降为3.3kV、1140V、660V和380V等不同电压等级，目前我国井下普遍采用的是660V和1140V的低压电网，再通过不同型号的矿用电缆送到移动变电站、负荷控制中心，馈电开关或者磁力启动器等电气设备，形成了煤矿井下的配电网络，向采煤机、皮带运输机、破碎机、井下通风机等电器设备供电。
（2）井下电网的中性点接地方式井下低压电网的中性点接地方式可以分为大电流接地系统和小电流接地系统（NUGS）。
大电流接地系统包括中性点直接接地系统和中性点经低阻接地系统。
小电流接地系统包括中性点不接地系统（NUS）、中性点经消弧线圈接地系统（NES）和中性点经高阻接地系统（NRS）。
各种中性点接地方式的特点如下表2-1所示。
由于受历史条件和环境的影响，目前不同的国家采用的中性点处理方式也不同，像英国、加拿大国家大都采用的是中性点经小电阻接地和直接接地方式，日本、俄罗斯、德国等国家大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。
在我国井下电网中，普遍采用中性点不接地的方式，当井下电网发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间绝缘，故障时的接地电流比较小，而三相电网线电压之间保持平衡，从而使生产设备在短时间内可以继续工作。
低压配电系统保护接地和接零问题
低压配电系统保护接地和接零问题摘要：为了确保低压配电系统的电气设备及用电器具的安全使用，必须采取适当措施，防止工作人员发生电击危险及电气设备、用电器具烧毁。
保护接地和保护接零是确保安全用电最重要的技术措施之一，电气设备和用电器具的外露可导电部分均应可靠接地，当绝缘损坏，其金属外壳带有危险电压时，保护接地和保护接零能保护人身的安全。
但是，这一工作尚存在着许多错误的理解和做法，现就此问题谈一些看法。
关键词：低压配电系统；保护；接地；接零前言：压配电主要的保护措施就是保护接地和保护接零两种。
但是它们的用途，应用范围和保护方式有着很大的不同，在日常的生活中，只有正确的区分和理解两种保护方式的不同，才能正确的认识它们，从而减少安全事故的发生，保证日常生活中的用电安全和质量，保障人们生活和生产的顺利进行。
1 保护接地与保护接零概念1.1电力系统和电气设备的接地按功能可分为工作接地和保护接地两大类。
此外，还有为进一步保证保护接地可靠性的重复接地。
工作接地是指为了保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，如电源中性点的直接接地，或经消弧线圈的接地以及防雷设备的接地等；保护接地是指为了保障人身安全、防止间接触电而将电气设备的外露可导电部分进行接地。
1.2低压电气设备的接地按型式分为保护接地与保护接零。
我们把电气设备的外露可导电部分别经各自的接地线（单独 PE线）分别直接接地叫做保护接地，而把设备的外露可导电部分经公共的保护线（公共PE 线）或保护中性线（PEN 线即零线）接地，叫做保护接零。
2 低压配电系统保护方式的选择保护接地方式和保护接零方式是低压配电系统中重要的技术方式，保证人身安全和电气设备的安全是他们的共同目的，只有努力的加强技术措施，能够有效的避免触电事故的发生和电气设备损坏。
这两种选择方式主要有以下几个方面的区别。
2.1两者的保护原理有本质的区别在低压配电系统中，保护接地方式和保护接零方式有着本质的不同，正如上文分析，保护接地是指设备漏电后对地电压的限制，这里的对地电压不能超过规定的范围。
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低压电网中有关电动机的接地保护问题-
根据国标GB50055-93规定，低压交流电动机应装设接地故障保护，并规定接地故障保护应符合现行国标《低压配电设计规范》中规定。
当电动机短路保护器件满足接地故障保护要求时，应采用短路保护兼作接地保护。
在《低压配电设计规范》中规定：当配电线路采用熔断器作短路保护时，对于中性点直接接地网络，如果被保护线路末端发生单相接地短路时，其短路电流值不小于熔体额定电流的4倍。
当用自动开关作短路保护时，其短路电流不应小于自动开关瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.5倍。
对于低压供电系统按其接地方式可分为：TN-C、TN-C-S、TN-S、TT及IT系统，在工厂配电最常用的为TN-C、TN-S系统，而近年来尤以TN-S系统在石油化工企业中应用最为广泛。
当供电线路末端发生单相接地短路时，短路电流与系统、变压器及线路的正序、负序、零序阻抗的大小有关。
变压器的零序阻抗与其接线形式有很大关系，Yy接线变压器零序阻抗远远大于Dy接线变压器的零序阻抗。
在系统阻抗和变压器阻抗一定的情况下，短路电流与配电线路的阻抗有关，即线路越长，导线截面越小则导线阻抗越大，相应短路电流越小。
一方面我们希望短路电流小而减小接地故障造成的损失，而另一方面我们也希望故障电流大而易于检测，迅速切除故障。
虽然采用高阻接地系统可以把接地故障电流限制得很小，使系统能够带故障运行而提高供电系统的可靠性，但因其故障电流很小，对保护报警设备要求较高，而很少在石油化工企业中应用。
在石油化工企业中，为了提高线路末端单相接地故障电流
而能满足保护需求，通常做法是除了电动机外壳以扁钢接地外，对于电动机回路采用3+1芯电缆供电，有时甚至采用四芯等截面电缆以降低线路的零序阻抗。
下面就TN-S系统内对于低压电动机的单相接地保护在一具体工程中的设定，谈一点体会。
例如，某系统容量SX=100MV A；变压器：160kV A，Dy11，Ud=6%，Pd=14.5kW.
低压系统采用BFC式低压抽屉柜配电，由于该变电所为化工罐区变电所，负荷分散，而且距离远近不同，电动机功率也相差甚大，现选两条典型回路进行分析说明：①距配电室280m远装有75kW电动机回路；②距配电室280m远，装有2.2kW电动机回路。
（1）电缆的选择：
（2）保护设定：
2.2kW电动机：
单相接地短路电流/断路器瞬时脱扣器整定电流=0.09/0.126=0.714＜1.5
75kW电动机：
线路末端发生单相接地短路时，可从熔断器特性曲线上查得：熔断器在10s内熔断。
可以看出两者均满足规范要求，但是由于所选用的是抽屉柜，需用自动空气断路器实现抽屉柜带电不能开门的连锁要求，而且为了操作方便，我们对于上述2.2kW电动机回路选用熔断器加空气断路器加接触器回路方案，由NT熔断器作为短路保护。
考虑到对于上述75kW回路虽然采用熔断器作为短路保护能够满足规范要求，但如果线路末端发生单相接地短路，短路电流不是很大，熔断器熔断时间过长，不利于安全运行，我们采用限流
式自动空气断路器加零序保护作为短路保护，选用空气断路器加接触器方案。
加装零序保护的方法常见的有两种：过电流继电器接线的余线连接；铁芯磁势平衡（窗式）电流互感器。
①余线连接法：余线连接法每相的继电器连接在相应的电流互感器输出回路上，而一个检测接地故障电流的接地继电器则连接在公共的余线回路上，电动机正常运行时，三相负载平衡，三个电流互感器的网效应为零，余线支路中仍没有电流流过。
当线路发生单相接地故障，故障电流流过了本相导体及其电流互感器，网磁通不为零，于是电流流过余线分支，使继电器动作。
②磁芯平衡法：磁芯式平衡电流互感器通常叫做窗式互感器，一般相线及中性线（若有单相负荷）全都穿过电流互感器的同一开口处，并被同一磁芯所包围。
在正常状况下，包括单相负载的所有流出的电流都穿过电流互感器，电流互感器磁芯内净磁通为零。
因而没有电流流过接地继电器，当发生接地故障时，接地电流通过设备的接地回路，如设备外壳、接地线等回路流回，从而旁路了电流互感器。
这样在电流互感器的磁芯内产生了正比于接地故障电流的磁通，因此在继电器回路里流过一个与之成正比的电流。
因此连接在磁芯平衡电流互感器上的继电器可以做成很灵敏，即使是数毫安也能测出。
同时也应该注意：对于电动机回路不能把整根电缆穿过磁芯平衡电流互感器，因为电动机回路第四芯线不是N线，而是保护（PE）线，如果保护线由磁芯平衡电流互感器中穿过，在线路发生单相接地故障时，故障电流完全由此保护线流过，磁芯内净磁通仍为零，接地继电器无电流流过；而且若其它回路发生接地故障，故障电流有可能流过此线，会使此回路接地继电器误动，这一点尤其应该注意。
采用以上两种方法都能达到测量接地故障电流的目的，由于接地继电器中没有正常运行时负载电流流过，所以继电器中的电流可以整定很小电流，从而灵敏度很高。
由于我国目前对于漏电保护尚没有比较完善的规范，只能根据实际情况考虑系统正常运行时泄漏电流不超过其整定电流。
由于漏电电流与环境因素及线路的敷设方式等实际情况有很大关系，对于一个系统很难计算出其正常运行时的泄漏电流，所以应以实测为准。
对于上述工程中距配电室280m远的75kW电动机，我们采用的是余线连接法，整定接地继电器FA电流为0.5A，并考虑到电动机起动时泄漏电流比正常运行时大，加装时间继电器KT，时间继电器整定6s以躲过起动时间。
电动机运行时，如果电动机端发生单相接地短路，接地继电器FA中流过电流为：
单相接地短路电流/电流互感器变比=1274/40=31.85A
可见短路电流足以使继电器FA动作，则FA接点闭合使空气断路器分励线圈励磁，断路器断开切断故障。
电动机起动时，即使电动机起动时线路及电动机的漏电电流使继电器FA动作，但时间继电器KT接点延时6s闭合，保证空气断路器不会误动。
通过上面在一具体工程中，对低压电动机回路单相接地保护的设定过程，可以看出对于线路的单相接地保护要具体问题具体分析，不能一概而论。
首先要了解系统情况，不同系统采取不同保护方案。
对于同一系统，也要选取典型回路进行单相接地短路电流的计算，得到单相接地短路电流计算结果后，对各种保护方案比较，才能最终作出决定。
尤其当配电线路很长时，更应该注意对线路单相接地故障的保护，如果保护设定不当，轻者影响
设备正常运行，重者危及设备和人身安全。