工廠電氣設(shè)備的接零和接地保護(hù)的探討

陳勇

【摘 要】在工廠中所采用的供配電系統(tǒng)主要有三相三線制及三相四線制兩種，針對(duì)不同的電壓等級(jí)會(huì)采用不同的供配電形式，同樣對(duì)于不同的供配電系統(tǒng)也會(huì)有不同的保護(hù)措施，本文將做一個(gè)較為全面的介紹。

【關(guān)鍵詞】三相三線制；三相四線制；接零；接地

隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大及越來(lái)越多電氣設(shè)備的采用，為了保證工廠電氣設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，做好相應(yīng)的保護(hù)措施就顯得至關(guān)重要。對(duì)于不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備，首先電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式就不一樣，對(duì)于工廠電力系統(tǒng)而言，一般高電壓輸配電網(wǎng)絡(luò)采用中性點(diǎn)不直接接地，即三相三線制的方式運(yùn)行。對(duì)于低壓電氣設(shè)備而言，一般會(huì)采用中性點(diǎn)直接接地的方式，也就是三相四線制。至于為什么會(huì)有這樣的差別以及對(duì)于相應(yīng)的保護(hù)措施將在后面進(jìn)行闡述。此外，工廠的電氣設(shè)備在每相的負(fù)荷均相差無(wú)幾，處于平衡狀態(tài)，這對(duì)于后面保護(hù)方式的確定也是一個(gè)重要的條件。

1.高壓電氣設(shè)備的保護(hù)

目前電力系統(tǒng)所發(fā)生的故障中有百分之八十以上都屬于單相接地短路故障，因此做好短路故障的保護(hù)工作至關(guān)重要。在工廠用電系統(tǒng)中，只要是6kv以上的輸配電網(wǎng)絡(luò)均屬于高壓系統(tǒng)，一般均采用中性點(diǎn)非直接接地的三相三線制的接線方式。之所以會(huì)采用這種接線方式，是因?yàn)樵谶@樣的系統(tǒng)中一旦發(fā)生某相的接地短路情況，由于中性點(diǎn)并沒(méi)有直接接地，短路電流只能通過(guò)相間電容來(lái)形成回路，此時(shí)的短路電流較少，系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，以方便檢修人員對(duì)故障及時(shí)進(jìn)行排除。但在故障排除的期間內(nèi)，故障相中電氣設(shè)備的金屬外殼也是帶電的，如果不針對(duì)電氣設(shè)備外殼設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)措施，人一旦不小心碰上，是很容易引發(fā)觸電事故的。對(duì)于高壓電氣設(shè)備的保護(hù)，一般采用將其金屬外殼直接接地的方式，以將金屬外殼中的短路電流導(dǎo)入大地，避免觸電事故的發(fā)生。既然要采用金屬外殼直接接地的保護(hù)方式，就必須確定合適的接地體，這個(gè)接地體不能是已有的防雷接地或者其他金屬構(gòu)件，他必須是專門(mén)針對(duì)電氣設(shè)備外殼接地保護(hù)獨(dú)立設(shè)計(jì)的，對(duì)于接地電阻也不是隨隨便便給定的，它是經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算而確定的，一般不能超過(guò)4歐，接地電阻越小越有利于電氣設(shè)備金屬外殼的接地保護(hù)，而且如果工廠有條件，接地體的設(shè)計(jì)數(shù)量也是越多越好。

2.低壓電氣設(shè)備的保護(hù)

對(duì)于低壓電氣設(shè)備的保護(hù)同樣是針對(duì)短路故障而進(jìn)行的，在工廠用電系統(tǒng)中，220v至380v的輸配電網(wǎng)絡(luò)均屬于低壓系統(tǒng)，一般均采用中性點(diǎn)直接接地的三相四線制的接線方式。之所以會(huì)采用這樣的接線方式是因?yàn)樵诎l(fā)生短路的時(shí)候，希望能夠迅速斷開(kāi)繼電保護(hù)，而不是像高壓系統(tǒng)那樣為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定會(huì)讓系統(tǒng)帶電運(yùn)行那樣，低壓系統(tǒng)更側(cè)重保護(hù)電氣設(shè)備及人身的安全，所以采用中性點(diǎn)直接接地的三相四線制的接線方式。采用這樣的方式除了經(jīng)濟(jì)性較好之外，更重要的是發(fā)生單相接地故障時(shí)，短路電流會(huì)比較大，繼電保護(hù)會(huì)比較容易斷開(kāi)，達(dá)到保護(hù)的目的。采用中性點(diǎn)直接接地的三相四線制的接線方式還需要具備一個(gè)條件，就是輸配電系統(tǒng)每相的負(fù)荷都必須接近相等，也就是對(duì)于負(fù)荷的要求必須是平衡負(fù)荷，這在工廠低壓輸配電系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候就已經(jīng)滿足要求了。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的三相四線制的接線方式而言，如果也像中性點(diǎn)非直接接地的三相三線制的接線方式那樣將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的話，這樣就會(huì)導(dǎo)致短路電流較小，因?yàn)榻饘偻鈿そ拥攸c(diǎn)的電阻很難減小到4歐以下，而中性點(diǎn)的電阻一般也在4歐左右，這樣算得的單相接地電流將會(huì)很小，很難讓保護(hù)裝置迅速動(dòng)作。而在此時(shí)，金屬外殼上將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)而言比較高的電壓，并且在繼電保護(hù)裝置完全斷開(kāi)以前會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，存在觸電的隱患。所以為了滿足繼電保護(hù)裝置迅速動(dòng)作的需要，我們一般直接將電氣設(shè)備的金屬外殼接到零序線路，這樣重復(fù)接地之后，相當(dāng)于對(duì)中性點(diǎn)阻抗進(jìn)行了短接，發(fā)生單相接地短路以后，整個(gè)短路電阻都會(huì)大大減少，所產(chǎn)生的短路電流也會(huì)非常大，能夠使繼電保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，這樣就可以避免在電氣設(shè)備金屬外殼表面產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)高壓，對(duì)人造成危害。

當(dāng)工廠的輸配電線路較長(zhǎng)時(shí)，這時(shí)整個(gè)線路的電阻就會(huì)增加，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)線路某處發(fā)生短路時(shí)所產(chǎn)生的短路電流達(dá)不到繼電保護(hù)裝置的要求時(shí)，應(yīng)該想辦法減少輸電線路的電阻，常用的辦法就是可以換用較粗一些型號(hào)的導(dǎo)線。如果實(shí)在有必要，還可以將所有低壓電氣設(shè)備的所有金屬構(gòu)件都連同金屬外殼一起與中性點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)接地，甚至在工廠的進(jìn)線處也可以進(jìn)行重復(fù)接地?？傊褪窍氡M辦法通過(guò)重復(fù)接地的方式來(lái)降低短路時(shí)的電阻，增大單相接地故障短路時(shí)的電流，避免電氣設(shè)備及人身安全。但是，需要注意的就是，所有的重復(fù)接地點(diǎn)都必須是獨(dú)立隔開(kāi)的，這樣才能避免混亂，保障系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行。

最后對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地的三相三線制的接線方式及中性點(diǎn)直接接地的三相四線制的接線方式一定要注意區(qū)分，對(duì)于這兩種電力系統(tǒng)運(yùn)行方式所采用的保護(hù)方式也不能混淆，同時(shí)它們的保護(hù)方式也一定要注意是分別在各自系統(tǒng)內(nèi)完成。處于兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備也不能混連在一起。這樣才能保證各個(gè)系統(tǒng)都能安全可靠的運(yùn)行。

3.防雷保護(hù)及弱電保護(hù)

雷電屬于一種自然現(xiàn)象，伴隨雷電產(chǎn)生的電壓高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏，所造成的毀滅性難以估計(jì)。工廠中的電氣設(shè)備種類繁多，容易遭受雷電襲擊，對(duì)于雷電我們無(wú)法避免，只能做好防雷措施。對(duì)于預(yù)防雷擊的保護(hù)措施與其它保護(hù)不同，一般是以整個(gè)工廠為單位，裝設(shè)好避雷針。避雷針的接地體一般是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，至于接地電阻，一般不能超過(guò)十歐姆，如果條件有限無(wú)法獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以與其他的一些接地體共用，此時(shí)的接地電阻一般較小，能夠滿足要求。當(dāng)然對(duì)于一些重要昂貴的電氣設(shè)備也需要采取專門(mén)的避雷措施。

工廠中除了直接擔(dān)任輸配電任務(wù)的線路之外，還有一部分線路是用來(lái)顯示設(shè)備工作狀態(tài)等工作的，所需要的電壓很小，統(tǒng)稱為弱電系統(tǒng)。對(duì)于弱電系統(tǒng)，統(tǒng)一采用直接接地的方式來(lái)進(jìn)行單相接地保護(hù)，接地點(diǎn)可以不用獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以直接與高壓或者低壓的接地體接在一起，也可以與防雷保護(hù)的接地體共用同一個(gè)接地體，但需要注意的是，除了接地體可以共用之外，接地體下面的引入大地的引線一定要區(qū)分開(kāi)，且相互之間還得保持一定的間隔。

【參考文獻(xiàn)】

[1]紀(jì)文革.淺析智能建筑的電氣接地和保護(hù)[J].科技資訊，2011，5.

[2]霍大勇，趙志永.工廠電氣設(shè)備的接零和接地保護(hù)[J].科技資訊，2011，7.