低压电气接地故障及其防护措施

低压电气接地故障及其防护措施

武鹏举 程立峰

万纳神核控股集团有限公司 浙江省嘉兴市 314300

摘要:随着城市经济的不断发展，人们对于能源需求量也在不断增加，尤其是电能资源，目前已经成为人们生活中必不可少的一部分。在配电线路中，中低压配电线路属于非常重要的组成部分，其运行稳定性直接影响到居民的用电安全。在日常运行过程中，受到多方面因素影响，如外部自然条件、人为操作失误、线路老化等，有时会发生一些突发故障。通过对故障产生原因进行细致分析，同时制定合理的运行维护管理计划，对于提高低压配电线路运行的稳定性有着积极的意义。

关键词：低压电气接地；故障防护；TN系统；TT系统

引言

工程中的低压配电系统，在运行期间如果遭受线路绝缘破损、异物入侵，或者因外力破坏引发的短路问题，被统称为接地故障。低压电气接地故障发生之后，原本系统中不带电的外露可导电部分会形成电压，若与人体接触，便会引发触电事故。所以，根据配电系统接地的基本形式、采用的电气设备型号，做好低压接地故障防护非常重要。

1 低压电气设备接地保护工作实施情况

目前企业在生产过程中，针对电气设备进行安全保护虽然已经形成具体的认知，但是在实际操作过程中依然面临一些问题。尤其是电气设备研发期间安全保护对策的实施，以及生产过程中接地保护不到位等，不符合安全生产的相关规定。关于这一点，我国现行电力法规中对低压电气设备提出明确规定，即务必要有科学合理的接地保护系统，要与相线的绝缘性能保持一致。但在具体操作过程中，低压电气设备的接地保护操作依然存在一些问题，例如建设成本和性能之间的矛盾性，必须要在今后生产过程中加大重视。

2 低压电气接地故障的形成与消除思路

工程施工期间，接地与黏接是输送安全电能的重要前提，也是保证工程项目电能质量的关键内容。接地系统是故障电流低阻抗的主要获取路径，也对配电系统非载流金属元件电压有限制作用。如果发生低压电气接地故障，低阻抗会使得高故障电流发生流动，同时开启过流保护装置，将故障消除[1]。此外，接地系统支持瞬变转移，使其安全抵达地面。黏合则是原来不带载电流金属部件相连，构成导电路径，保证连接的金属部件在相同电位中，以免危险电压之间出现差异。可以安装接地系统，保证工程电力系统的安全运行。通过采用导线大小一致的设备接地导线可以有效降低电路阻抗，将过流保护装置清除故障的时间缩短。所有带有金属外壳的装置全部在电连续系统内黏合，期间需要对设备接地导线的类型进行考虑，用以完善敏感的设备接地导线。

3 低压电气接地的基本形式

3.1 接地系统中的 TT系统

TT系统需要连接电源的中性点和大地，所以又叫工作接地，而其他的部分需要外露设备的导电处，该部分又叫保护接地。TT系统一般应用于用户较零散的情况，可以切实减少爆炸、火灾等问题的发生，保护电子设备。同时，该系统还能切实减少有关用电系统的故障电压，所以系统中需要配备与此对应的保护措施，尽量避免出现意外情况，确保用户的用电安全。但低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统。

3.2 TN系统

TN系统内部的电源端往往会有直接接地的一点，一般以中性点为主，电气装置外露的可导电部分对中性导体进行保护，或者实现导体和该点的连接,IEC标准根据N线、PE线连接的要求重新组合，主要有3种组合形式，即 TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统。TN-S系统内的N线、PE线分别独立运行，在正常运行期间，专用PE线中不会有电流流过,N线会有不平衡电流流过。PE 线和地面之间不存在电势差，所以，主要是利用专用PE线实现电气设备外壳的保护接地操作，如此一来也为系统赋予安全性，在独立运行的变配电所内应用。

4 低压电气接地故障的防护举措

4.1 合理选择接地体

接地电阻的主要作用是对接地状态进行衡量，所以接地电阻数值会对接地跨步电压以及接触电压造成直接影响。接地电阻值降低，在出现触电现象之后，跨步电压、接触电压值也会随之降低,危害到工作人员的人身安全；若是接地电阻值降低，则会增加项目成本。那么接地保护系统设计阶段，工作人员要综合分析相关影响因素，一方面要考虑到系统性能，另一方面则要保证系统运行经济性，选择合适的接地体。为此，工作人员要先采用自然接地体，充分发挥这一接地体的优势达到节省投资成本的效果。若实地测量环节，发现自然接地体电阻与接地电阻值、热稳定要求相符，无需安装人工接地体，如果测量发现差异，则要安装人工接地体。具体在安装人工接地体时，主要有垂直、水平两种方法，需要结合所在地区环境条件予以确定。若在沙土壤地区组织生产，考虑到地电位分布衰减速度过快，安装人工接地体多采用垂直法。接地体直径并不会对接地电阻造成较大的影响，但是考虑到机械强度，钢管管壁厚度必须要超过3.5mm，直径则要控制在25-50mm ，角钢参数以30mm×30mm×4mm为准。

4.2 应用新的技术和新的设备

第一，自动接地选线装置。其可以将单相接地故障的配电线路自动选择出来，而且时间不长，精确度相当高，提升供电的安全性和稳定性，以避免单相接地故障的发生。然而必须要注意零序电流感应器和此装置的相结合使用，不然就很难将其自身的作用充分发挥出来。第二，对金属氧化物的避雷装置进行运用，此装置具有显著的放电效果，即便是非常严重的雷击，其也可以承受，而且其结构并不复杂，运行相当稳定，可以减少过电压。第三，单相接地故障的检测系统。通过将单相接地故障的指示灯安装在配电线路上，可以将有关设备的区段指示出来。一旦配电线路发生单相接地故障，必须要结合故障指示器的颜色辩护，立即找到故障位置的实际范围，而且将故障的地点及时找到。

4.3 变电站直流系统接地故障的处理

在对变电站直流系统接地故障进行查找和处理时，需要严格按照相关电气设备检修运行规程的要求进行操作，操作时需要两个以上的工作人员在场，并且要在尽可能短的时间内将各端子和开关进行拆除和恢复，确保直流系统尽快恢复供电。在对变电站二次设备进行设计和施工时，要严格遵守相关规定，并结合变电站所处的实际环境，尽可能地降低直流系统接地故障发生的概率，如对手车开关的活动部位采取保护措施来提高其绝缘性能，对室外端子箱加装防潮除湿设备来提高其密封性，对已经老化的控制电缆和有关二次设备进行及时更换。

4.4 核电厂直流及UPS系统接地故障的处理

在核电厂电气调试过程中，直流及UPS系统接地故障也经常出现，尤其是下游负荷为仪控系统时，控制电缆繁多，导致接地故障频发且查找接地点十分困难，在查找接地点时，需先核实直流或UPS系统是哪条支路发生了接地故障，然后在下游负荷系统负责人的配合下，通过直流接地点查找仪来逐级确定接地回路，从而确定故障原因及解决方案。

4.5 科学选择接地线

完成接地体安装之后，需要挑选合适的接地线。在选择时通常会以有色金属为主要材料的人工接地线为主，将其作为自然接地线的扩充部分。结合低压电气设备接地保护实际情况，工作人员需要确定接地线尺寸，明设裸铜导线参数以4mm²为准,铝线参数则为6mm²，绝缘铜导线参数是1.5mm²,铝线参数是2.5mm²。

结束语

低压电气接地故障的解决，首先需要工作人员明确故障影响范围，提出针对性的防范举措。一方面需要做好故障预防，最大程度地降低低压电气接地故障的危害；另一方面则要明确相关责任人，提高故障解决效率，保证工程电气施工质量。

参考文献:

[1] 罗联耀,黄美莲.电气接地工程腐蚀机理及大型炼化项目接地材料选型比较[J].化工管理,2019(34):182-184.

[2] 倪嘉聪.浅谈发电厂电力系统接地故障的判断与措施[J].技术与市场，2019，26（1）：144+146.