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作者：陈振生
电能是一种即发即用、便于传输、使用的清洁能源。我国电力工成长速度２０００年全国发电为１３６８．５ＴＷＨ发电装机容到达３１９ＧＷ，居第二位。电气化水平也获得了极年夜提高。电能已成为我国各方面建设及人们生活中不成缺少的能源。电能的使用已遍及各行各。如：电能用于金属熔炼、焊接、切割及金属热处置，用于电解、电镀及电化加工，电能还用于运输工、医疗及农浇灌等。现在，电能正越来越多地用来改善栖身情况等。
１接地方式
持久以来，电力平安运行及准确使用电能一直是人们关心的问题，而配电系统的准确接地及有用庇护技术又是平安哄骗电能的重要方面。
电力系统中，有两种接地方式，即中性点直接接地（亦称年夜电流接地系统），另外一种是中性点不接地（或经消弧线圈接地，亦称小电流接地系统）。在１１０ｋＶ及以上的高压或超高压电力系统中，一般采用中性点直接接地，这是为了下降高压电器装备的尽缘水平，也能够避免在发生接地故障后发生的过电压，可免除单相接地后的不合错误称性。这类接地方式下，接地故障所发生的零序电流足够使继电庇护活络动作，所以庇护靠得住。
中压配电系统一般中性点不接地，所以，一旦发生单相接地故障，系统还能在不合错误称方式下运行二个小时。可是地下电力电缆年夜使用及城市用电负荷急增，很多地方已起头采用中性点接地方式。
对３８０／２２０Ｖ的低压配电系统，除某些非凡情况外，尽年夜部门是中性点接地系统，其目的是为了避免尽缘损坏后运行人员蒙受触电的危险。
这里举一例说明（见图１），低压三相四线制变压器二次侧中性点经接地，电气装备外壳不接地。当外壳带电时，有人触及外壳，此时流过人体的电流为：
Ｉｒｅｎ＝
式中：ｕｘ——相电压（Ｖ）
ｒｒｅｎ——人体电阻（Ω）
ｒ０——接地装配电阻（Ω）
由于ｒ０＜＜ｒｒｅｎ≈１５００Ω，则Ｉｒｅｎ≈≌０．１４７Ａ，成效远年夜于平安答理值。
２漏电庇护器
国家尺度ＧＢ１６９１７．１—９７《家用或类似用途带过电流庇护的残剩电流动作断路器的一般要求》等尺度划定，漏电庇护器可分：
（１）漏电动作开关（漏电庇护的庇护器）；
（２）漏电动作断路器（带过载、短路和漏电三种功能庇护器）；
（３）漏电继电器（漏电报警功能的庇护器）。
２．１庇护器的工作原理
漏电庇护是一种电流动作型漏电庇护，它适用于电源变压器中性点接地系统（ＴＴ和ＴＮ系统），也适用于对地电容较年夜的某些中性点不接地的ＩＴ系统（对相－相触电不适用）。
漏电庇护器工作原理见图２。三相线Ａ，Ｂ，Ｃ和中性线Ｎ穿过零序电流互感器，零序电流互感器的副边线圈接中心环节及脱扣器。
在正常情况下（无触电或漏电故障发生），由克氏电流定律知道：三相线和中性线的电流向和等于零，即：
＋＋＋＝Ｏ
是以，各相线电流在零序电流互感器铁芯中所发生磁通向之和也为零，即：
＋＋＋＝０
当有人触电或泛起漏电故障时，即泛起漏电电流，这时候经由过程零序电流互感器的一次电流向和不再为零，即：
Δ＋＋＋≠０
零序电流互感器中磁通发生变化，在其副边发生感应电动势，此旌旗灯号进进中心环节，假设到达整定值，使励磁线圈通电，驱动主开关，立即切断供电电源，到达触电庇护。
２．２漏电庇护器性能参数说明
2.2.1额定漏电动作电流（I△n）
它是指在划定条件下，漏电庇护器必需靠得住动作的漏电动作电流值。国家尺度（ＧＢ６８２９—８６）划定为０．００６、０．０１、０．０１５、０．０３、０．０５、０．０７５、０．１、０．２、０．３、０．５、１、３、５、１０、２０Ａ计１５个品级，在０．０３Ａ（３０ｍＡ）以下为高活络度，０．０３～１Ａ为中活络度，１Ａ以上为低活络度。
2.2.2额定漏电不动作电流（I△n0）
这是为避免漏电庇护器误动作的必需技术参数，即在电网正常运行时答理的三相不服衡漏电流。国家尺度划定I△n0不得低于I△n的1/2。
2.2.3漏电动作分断时间
动作时间是从突然施加漏电动作电流起头到被庇护主电路完全被切断为止。为到达人身触电时的平安庇护作用和顺应分级庇护的需要，漏电庇护器分快速型、延时型及反时限型三种。
2.2.4活络度α
一般漏电旌旗灯号电流不成能很年夜，又要保证人身平安，我国划定的３０ｍＡ旌旗灯号电流可直接接触庇护，国外可小到６ｍＡ。
漏电互感器的活络度由下式暗示：
α＝
式中：
Ｅ——副边绕组中感应电动势模；
Ｉ——一次漏电流的模。
α反应了漏电互感器对漏电流的反应能力。凭据电磁感应原理计较获得：
＝１／
接纳加年夜铁芯截面积，增加匝数Ｎ１，可以增加励磁阻抗Ｚｍ，及增加负载阻抗ＺＬ，则可以获得高的活络度。
３低压配电系统的接地
３．１三种接地系统
在我国的《平易近用电气设计规范》（ＪＧＪ／Ｔ１６—９２）尺度中将低压配电系统分为三种，即ＴＮ、ＴＴ、ＩＴ三种形式。其中，个年夜写字母Ｔ暗示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则暗示电源变压器中性点不接地（或经由过程高阻抗接地。第二个年夜写字母Ｔ暗示电气装备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ暗示电气装备的外壳与系统的接地中性线相连。
ＴＮ系统：电源变压器中性点接地，装备外露部门与中性线相连。
ＴＴ系统：电源变压器中性点接地，电气装备外壳没有用庇护接地线（ＰＥ）。
ＩＴ系统：电源变压器中性点不接地（或经由过程高阻抗接地），而电气装备外壳没有用庇护接地线（ＰＥ）。
３．２ＴＮ系统
电力系统的电源变压器的中性点接地，凭据电气装备外露导电部门与系统毗连的分歧方式又可分三类：即ＴＮ—Ｃ系统、ＴＮ—Ｓ系统、ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统。下面划分进行介绍。
3.2.1TN—C系统（见图3）
其特点是：电源变压器中性点接地，庇护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）共用。
（１）它是哄骗中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气装备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流年夜，是以可采用过电流庇护器切断电源。ＴＮ—Ｃ系统一般采用零序电流庇护；
（２）ＴＮ—Ｃ系统适用于三相负荷基本平衡场所，假设三相负荷不服衡，则ＰＥＮ线中有不服衡电流，再加一些负荷装备引发的谐波电流也会注进ＰＥＮ，从而中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不单使装备机壳带电，对人身造成不平安，而且还没法取得稳定的基准电位；
（３）ＴＮ—Ｃ系统应将ＰＥＮ线重复接地，其作用是当接零的装备发生相与外壳接触时，可以有用地下降零线对地电压。
3.2.2TN—S系统（见图4）
整个系统的中性线（Ｎ）与庇护线（ＰＥ）是分隔的。
（１）当电气装备相线碰壳，直接短路，可采用过电流庇护器切断电源，假设线路较长，可在线路首端装设ＲＣＤ，靠它切断故障电流；
（２）当Ｎ线断开，如三相负荷不服衡，中性点电位升高，但外壳无电位，ＰＥ线也无电位；
（３）ＴＮ—Ｓ系统没必要重复接地，由于重复接地后对Ｎ线断后庇护装备作用不较着；
（４）ＴＮ—Ｓ系统适用于工企、年夜型平易近用建筑。
3.2.3TN—C—S系统（见图5）
它由两个接地系统组成，部门是ＴＮ—Ｃ系统，第二部门是ＴＮ—Ｓ系统，其分界面在Ｎ线与ＰＥ线的毗连点。
（１）当电气装备发生单相碰壳，同ＴＮ—Ｓ系统；
（２）当Ｎ线断开，故障同ＴＮ—Ｓ系统；
（３）ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统中ＰＥＮ应重复接地，而Ｎ线不宜重复接地。
ＰＥ线毗连的装备外壳在正常运行时始终不会带电，所以ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统提高了操作人员及装备的平安性。
３．３ＴＴ供电系统（见图６）
如图６，电源中性点直接接地，电气装备的外露导电部门用ＰＥ线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）。
（１）当电气装备发生相碰壳接地，环路阻抗Ｚ＝ＺＬ＋ＺＰＥ＋Ｚｆ＋ＲＡ＋ＲＢ
式中：
ＺＬ——相线阻抗；
ＺＰＥ——ＰＥ线阻抗；
Ｚｆ——相线与外壳间接触电阻；
ＺＡ——用电装备接地电阻；
ＺＢ——电源中性点接地电阻。
由于ＺＬ、ＺＰＥ、Ｚｆ很小，可疏忽，接地电流：
Ｉｄ＝＝
按ＪＧＪ／Ｔ１６—９２尺度划定ＲＡ·Ｉ＇ｄ≤５０Ｖ，及Ｉ＇ｄ＝
Ｕ——相电压；
Ｉ＇ｄ——为低压断路器瞬时或延时过电流脱扣整定值（Ａ）；
Ｉｄ——单相短路电流（Ａ）。
∴ＲＡ≤（１５／２９）·ＲＢ
假设ＲＢ≤４Ω，则：ＲＡ≤·ＲＢ＝２．０７Ω；接地电阻的要求极为刻薄，较难实现，是以一般要求ＲＡ取值范围为４Ω～１０Ω。
假设ＲＡ≤４Ω，则Ｉａ≈１２．５Ａ。
由ＲＬ１型熔断器特征曲线与自动开关庇护特征曲线获得的庇护装配答理年夜整定值列于下表。
由表可知ＲＡ≤４Ω时，熔断器熔体的额定电流Ｉｅ≤４Ａ或Ｉｅ≤２Ａ，而低压断路器瞬时动作整定值Ｉｅ≤１１Ａ才能保证在划定时间内切断故障回路。在工程上，这么小的整定值是没有现实意义的，另外，容较年夜的分支负荷或支路负荷也没法采用熔断器或自动开关作这类ＴＴ接地系统的庇护电器，是以要采用ＲＣＤ庇护电器。
（２）ＴＴ系统在国外被普遍运用，在国内仅限于局部对接地要求高的电子装备场所，假设在负荷端和首端装设ＲＣＤ而干线结尾装有断零庇护，则可适用于农村栖身区、工企及涣散的平易近用建筑等场所。
３．４ＩＴ系统
电力系统的带电部门与年夜地间无直接毗连（或经电阻接地），而受电装备的外露导电部门则经由过程庇护线直接接地（如图７）。
图７（ａ）配电中性点与地尽缘；图７（ｂ）配电中性点经电阻（阻抗）接地；图７（ｃ）配电中性点经阻抗接地而装备外露导电部门接到电源的接地体上。
下面分析发生单相短路故障时的情况这里只论述图７（ｂ）。在发生次接地故障时。
Ｉｄ≤Ｕ／（Ｚ＋ＲＡ＋ＲＢ＋ＺＬ＋Ｚｆ）
式中：
Ｚ——配电系统中性点的阻抗
ＲＡ——用电装备的接地电阻，一般ＲＡ≤４Ω
ＲＢ——配电装备中性点的接地电阻，一般ＲＢ≤４Ω
Ｕ——电源相电压，２２０Ｖ
ＺＬ——相线电阻
Ｚｆ——相线与外壳之间接触电阻
ＺＬ、Ｚｆ数值很小，略往不计。按ＩＥＣ尺度，Ｚ的阻抗推荐５倍于相线电压数值，
Ｚ＝５×２２０１０００Ω
Ｉｄ≤２２０／（１０００＋４＋４）＝０．２１８（Ａ）
装备外露部门的电压：Ｕｆ≤Ｉｄ·ＲＡ＝０．２１８×４＝０．８７２Ｖ，这个电压不会造成触电危险，是以次泛起这类情况，不用切断电源，而是发一个声光告警。
在发生第二次接地故障时（图８），Ｍ１装备的Ｌ３相接地，Ｍ２装备的Ｌ２相接地时，必需知足ＲＡ·Ｉａ≤５０Ｖ及ＲＣ·ＩＣ≤５０Ｖ，式中Ｉａ、ＩＣ划分为Ｍ１，Ｍ２庇护器的动作电流。
在一般情况下，ＲＡ＝ＲＣ＝４Ω，则Ｉａ＝Ｉｃ≈５０Ｖ／４Ω＝１２．５Ａ；假设采用熔断器或空气断路器作庇护时，ＩＴ系统只能提供小容负荷。假设采用ＲＣＤ，则ＩＴ系统可以提供较年夜负荷。
４漏电庇护器的设置装备摆设
４．１漏电庇护器的设置装备摆设技术
一般一级庇护，额定动作电流Ｉ△ｎ≤Ｖｒ／Ｒｓ。式中：Ｖｒ——平安触电电压，非凡湿润场所为２．５Ｖ，湿润场所取２５Ｖ，而干燥场所取５６Ｖ；Ｒｓ为装备外露导电部门接地电阻。
假设有二级庇护，图９暗示了两级庇护的动作时间和动作电流的配合关系。其级的目的是为了避免人身间接接触触电，被庇护电网面积年夜负载电流年夜，凡是１５０ｋＶＡ变压器总出线电流２１６Ａ，动作电流取１００～３００ｍＡ，而动作时间为０．２ｓ以上；其第二级的目的是避免直接接触触电事故，被庇护电网笼盖小，动作电流选３０ｍＡ，动作时间≥０．０４ｓ。
假设多级漏电庇护时，多级漏电庇护Ｉ△ｎ１≥３Ｉ△ｎ２ｔ１≥ｔｆｄ，式中，Ｉ△ｎ１是上一级，Ｉ△ｎ２为下一级ＲＣＤ额定动作电流，ｔｆｄ为上一级ＲＣＤ可返回的时间；ｔｆｄ为下一级ＲＣＤ分、合断时间。
假设要接纳三级庇护，则（１）末线路端用电装备Ｉ△ｎ＝３０ｍＡｔ≤０．１ｓ；（２）分支路选择ＲＣＤ，取Ｉ△ｎ＝１００ｍＡｔ≤０．３ｓ；（３）干线选择Ｉ△ｎ＝３００ｍＡｔ≤１ｓ。
４．２安装漏电庇护器的注重事项
（１）漏电庇护器能否正常工作，它与接地方式及安装方式有很年夜关系。这里仅举一例说明Ｉ△ｎ＝１００ｍＡｔ≤１ｓ。
由于两个漏电庇护器出线后的线路混用（见图１０），而造成两个漏电庇护器不能同时供电。
图中，由于姑且将照明灯泡跨接在两个漏电庇护器出线后的相线与中性线之间，它是跨接在２ＬＤＢ中的相线与的１ＬＤＢ中性线之间，当灯泡亮后，其相线电流流经２ＬＤＢ和１ＬＤＢ回到中线，很较着２ＬＤＢ使泛起不服衡电流，１ＬＤＢ中也泛起差流，从而２ＬＤＢ和１ＬＤＢ一起动作，切断了电源，是以造成两个回路都没法正常工作。
（２）安装漏电庇护器时，一定要注重线路中中性线的准确接法，即工作中性线一定要穿过漏电电流互感器，而庇护中性线决不能穿过漏电电流互感器，如图４—（ａ）（即ＴＮ－Ｓ系统）。 ５结论
（１）分歧的接地方式应选用分歧的接地庇护器。ＴＴ系统中，ＲＣＤ是接地故障的适合庇护器；而在ＴＮ－Ｃ系统，就不宜采用ＲＣＤ；在ＴＮ－Ｓ，ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统，都可采用ＲＣＤ作庇护器。
（２）为了到达庇护人身平安，又不要扩年夜停电范围，要准确选择ＲＣＤ的分级庇护。
（３）安装ＲＣＤ庇护，要避免接地方式紊乱，及接地、接零混用。还要准确使用，使用不妥也会造成停电或事故。
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