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低压配电线路遍布各行各业，配电环境也相当复杂，不仅专业人员接触，也有非专业人员会触及，这就大大增加了线路发生故障的概率，如若设计、施工不当，将导致人身触电（间接接触）、或线路损坏，甚至引发电气火灾。而接地系统是低压配电网络的重要组成部分，是一项复杂、事关安全的工程，接地形式与接地故障保护息息相关。 目前我国数据中心低压配电系统的接地形式主要为TN-S系统。其低压配电设备、配电线路众多，造价昂贵，一旦出现故障如不能及时处置，会造成人员和财产的重大损失，对配电系统的可靠性要求很高。为了更全面系统地说明低压配电系统接地故障保护，下面将各种系统接地形式及故障保护做法作横向的比较分析：
注：本文接地故障保护措施所保护的电气设备，只适用于防电击保护分类为I类的电气设备 （1）接地故障保护的设置应能防止人身间接电击及电气火灾、线路损坏等事故； （2）外露导电部分应按其系统具体条件与保护导体相连接。可同时触及的外部可导电部分应接到同一个接地系统上； （3）当电气装置的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，还应在局部范围内做辅助等电位联结。 TN系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下式要求： Zs*Ia≤Uo 式中：Zs----接地故障回路阻抗，Ω； Ia-----保证保护电器在规定时间内自动切断故障回路电流，A； Uo-----相线对地标称电压，V。 如下图所示，当L3相发生接地故障时，电流在L3相导体、设备金属外壳，PE保护导体形成回路，流经电流为接地故障电流Id， Zs为流过故障电流的相保回路电缆的阻抗，Uo为220V。 相线对地标称电压为220V的TN系统配电线路的接地故障保护，其切断故障回路的时间应符合下列规定： 1）配电线路或固定式电气设备的末端线路，不宜大于5s； 2）供电给手握式和移动式电气设备或插座回路，不应大于0.4s； 因此在TN系统应采用的接地故障保护： a. 当满足上述要求是，采用过电流保护兼接地故障保护； b. 当不能满足且零序电流保护能满足时，应采用零序电流保护，此时保护整定值应大于线路最大不平衡电流； c. 当都不能满足要求时，应采用漏电电流动作保护。 TT系统配电线路接地故障保护的动作特性符合下式要求： RA*Ia≤50V 式中：RA——外露可导线部分的接地电阻和N线电阻，Ω； Ia——保证保护电器切断故障回路电流，A。 如下图所示，当L3相发生接地故障时，电流在L3、设备金属外壳、设备接地电阻、大地、中性点接地电阻中形成回路，流经电流为接地故障电流Id，50V为人身电击安全电压限制。 因此在TT系统应采用的接地故障保护： 1）当采用过电流保护电器时，保护电器的Ia为保证5s内切断的电流； 2）采用瞬动特性过电流保护电器的Ia为保证瞬时动作的最小电流； 3）采用漏电电流动作保护器，Ia为其额定动作电流In。 IT系统正常运行时，各相泄漏电流为对地电容电流，即Iac、Ibc、Ica，且三相对地电容电流向量和为0，因此中性点电压可看做为0V。当发生第一次接地故障时，非故障相对地电压升高√3倍，可见IT系统对配电装置的绝缘水平要求较TN、TT系统高，但第一次接地故障电流较小，系统仍可以正常运行，但绝缘监测装置必须给出报警。 1）外露可导电部分为单独接地，发生第二次异相接地故障时，故障回路的切断应符合TT系统接地故障保护要求； 2）外露可导电部分为共同接地，发生第二次异相接地故障时，故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护要求； 3）IT系统不宜引出N线。 综上所述，对于选择不同的供电接地系统方式，其接地故障保护也不尽相同。只有了解了每个系统的接地故障特性，才能设计与之相匹配的接地故障保护方式，以达到供电及用电的安全可靠。 |
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