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从事配电系统设计、施工、维护时,不仅仅需要确保配电系统的正常运行和故障时设备安全,还要确保正常运行和故障时人身安全,即应防止因配电系统设计、施工、维护不当而引起电击人体,造成人身伤亡事故的发生。

如何避免这类事故的发生呢?这就需要我们掌握低压配电系统电击防护方面的相关知识,在设计、施工、维护过程采取正确的电击防护措施。

文章“低压配电系统设计、施工、维护需要掌握的电击防护基本知识”,主要介绍电击防护的的基本原则、方法、基本防护措施及电气设备防电击类别等电击防护的基本知识。

低压配电系统电击防护具体采用哪些措施与低压配电系统接地方式有关,本文主要介绍TN配电系统应采取的电击防护措施。

什么是TN配电系统

TN配电系统是一种将电源端一点直接接地、电气装置外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点的配电系统。

TN配电系统是应用的比较多的一种配电系统。

(有关配电系统接地方式及其主要应用,可参看以前发表的文章“低压配电系统接地形式有好多种,你选对了吗?”)。

TN配电系统采用的主要电击防护措施

TN配电系统电击防护主要是采用在故障情况下自动切断电源这种防护措施,其中包含基本防护和故障保护,必要时设置附加保护。

基本防护

基本防护是正常条件下的电击防护。

(1)基本防护措施

TN配电系统的基本防护包括绝缘材料覆盖防护、遮栏和外壳(外护物)防护及由熟练的技术人员或受过培训的人员操作或管理的电气装置的阻挡物和置于伸臂范围之外的保护措施。

(2)基本防护措施在配电系统设计、施工、维护工作中的实际应用

电气设备基本防护大多数是由电气设备制造厂家在产品设计、制造过程中实施完成的,例如:电力电缆均在制造厂出厂时覆盖有相间绝缘和相对地绝缘;低压配电柜和配电箱等均在制造厂出厂时配置外壳(外护物)防护;等等。此时在配电系统设计、施工、维护过程中,一般不需要额外再增设基本防护措施。

也有少部分设备其带电部位没有覆盖绝缘,如用于车间配电的裸导体母线等,另外还有部分设备没有将所有的带电部位全部覆盖绝缘,如不带外壳的干式变压器等,这些设备大多数属于由熟练的技术人员或受过培训的人员操作或管理的电气装置。此时,需在设计、施工、维护过程中,需要在现场增设基本防护措施,如为不带外壳的变压器采用阻挡物防护,将车间配电的裸导体母线布置于伸臂范围之外等基本防护措施。

故障防护

故障防护是单一故障条件下的电击防护。

(1)故障防护措施

TN配电系统的故障防护措施包括系统接地、保护接地、等电位联结、在故障情况下自动切断电源。

(2)故障防护措施在配电系统设计、施工、维护工作中的实际应用

TN配电系统的上述故障防护措施,一般均需要在设计、施工、维护过程中予以设置,即在设计、施工、维护过程中,需采取系统接地、保护接地、保护等电位联结、装设保护电器及时切断电源灯故障防护措施。实施的目的就是为了确保配电系统运行过程中的人身安全、为了确保在单一故障条件下,电气装置可触及的可导电部分不带危险电位。

(3)故障防护措施的实施

系统接地

TN配电系统的电源端(配电变压器、自备发电机等)的中性点或中间点必须直接接地,如果该系统没有中性点或中间点或其中性点或中间点未能接触到,则应将一个线导体接地。

保护接地

电气装置外露可导电部分必须通过保护中性导体PEN或保护导体PE连接到装置的总接地端子,该总接地端子通过保护中性导体PEN或保护导体PE连接至配电系统电源端的接地点。

周边有适合的的接地点的话,PEN或PE导体尽可能多点接地;进入任何建筑物时,PEN或PE导体宜进行重复接地。

固定安装的电气装置可用一根导体兼作保护导体和中性线导体,即PEN导体。在PEN线中不应插入任何开关和隔离器件。

保护等电位联结

在配电房内(建筑物的电源进线处)设置总接地端子,将进入每个建筑物内且容易引入危险电位的非电气装置的金属部分应采用保护等电位联结导体连接至总接地端子。和下列可导电部分应实施保护等电位联结:

进线处的PE母排或PE干线

人工接地极(如有)

水道干管

燃气干管;

采暖和空调干管

外界可导电构建

建筑物的钢筋等金属结构

防雷装置引下线

装设保护电器,在故障情况下自动切断电源

当TN系统电气装置内某一点发生接地故障时,即在有关回路或设备内的线导休和外露可导电部分或保护导体之间发生阻抗可忽略不计的故障,该点的电源的保护电器应在要求一定的时间内切断电源时间内自动切断该回路或设备的线导体。该点的电源应由一防护电器自动及时切断,使电气装置内由此引起的危险接触电压不持续存在。

保护电器

用作故障防护(间接接触防护)的保护电器为过电流保护电器、剩余电流保护器(RCD),其中过电流保护电器是首选。

(1)过电流保护电器

过电流保护电器包括熔断器、断路器。

当TN系统内某一回路发生相线与外露导电部分或PE线间的短路时,电击危险较大,故障电流也大,此时接地故障电流经PE线或PEN线金属通路返回电源,可用熔断器、断路器等过电流保护电器迅速切断电源。

断路器熔断器

(2)剩余电流保护器(RCD)

与过电流防护电器相比,RCD对接地故障引起的电击事故的防范具有很高的动作灵敏度,但在TN-C系统回路内RCD将不能动作,这时只能装用过电流防护电器来防电击。如需装用RCD,则必须在RCD的电源侧将PE线引出接设备外壳,以使RCD能有效动作。换言之,此时必须将TN-C系统改为TN-C-S系统。

剩余电流保护器(RCD)

保护电器切断故障时间的要求

如果TN系统中发生配电回路或设备内的线导休和外露可导电部分或保护导体之间发生阻抗可忽略不计的故障,如接地故障等,保护电器应以下规定的时间内自动切断该回路或设备的线导体。

(1)TN系统中对于装设有1个或多个插座、回路电流不超过63A的配电回路和只供给固定连接用电设备回路电流不超过32A的配电回路,其最长的切断电源时间见下表:

(2)TN系统中除上述以外的配电回路其最长的切断时间不可以超过5S。

保护电器的动作电流

保护电器的动作特性

在TN系统内选用的自动切断电源的防护电器和回路导体,应能满足在建筑物内发生接地故障时,在规定的时间内切断电源的要求。保护电器的动作特性可用下式表示

Zs*Ia≤U0

Zs----故障回路阻抗,包括相线、PEN线、PE线和变压器(发电机)的阻抗,Ω;

Ia----保证保护电器能在防人身电击要求规定的最长切断电源时间内动作的最小电流,它为断路器瞬动电流或熔断器熔体额定电流In的若干倍,即Ia=KIn,A。如果是采用剩余电流保护器时,这个动作电流是按照规定的时间内切断电源.的剩余动作电流;

U0----相线对地标称电压的方均根值,V。

保护电器的动作电流

在发生故障点阻抗可忽略不计的接地故障后,故障电流Id必须大于Ia才能使防护电器在规定时间内动作,即:

Id≥Ia

断路器

采用断路器的瞬时过电流脱扣器做故障防护时:

Id≥1.3Iset3

Iset3----断路器的瞬时脱扣器的额定电流或整定电流,A.

熔断器

采用熔断器做故障防护时:

Id≥KIn

In---熔断器熔断体额定电流,A;

K--熔断体在规定时间内的熔断电流与的比值。

当故障电流Id很小、无法使断路器或熔断器动作时

如果TN系统内发生接地故障的回路故障电流较大,可利用断路器、熔断器等这些过电流保护电器兼做故障保护电器。但是在某些情况下,如线路长、导线截面小,过电流保护电器通常不能满足自动切断电源的时间要求,此时应采取以下措施之一:

加大相导体或(和)PE导体截面积,以满足按规定时间切断要求。

保护电器为断路器时,可采用RCD做故障防护,但不适用于熔断器。

采用附加防护措施,即设置辅助等电位联结,使故障时的接触电压降低到交流50V以下,为了热效应防护,特别是火灾防护的要求,此时仍需要切断电源,只是这里不必符合故障防护的切断时间要求,但应满足过电流热稳定的规定。

以下是本文内容总结的思维导图

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