电气低压电气接地故障及其防护措施探讨

电气低压电气接地故障及其防护措施探讨

郑元枨

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摘要: 随着时代的发展，我国各个产业的状况不断更新。电力行业以迅猛的速度不断发展壮大。电力的运行直接关乎着人民生活的正常生活。低压配电路作为电力运行中的重要组成部分，每年都会出现一段时间的故障高发期，并且，低压电气接地故障时低压配电路的主要组成部分。本文将围绕上述背景，简要的谈谈低压电气接地故障及其防护措施研究。

关键词：低压电气；接地故障；防护措施

引言:

低压配电系统中存在接地故障，简单来说就是由于电线对地或者是与地面相关联的导电体之间出现了短路问题，从而引发的一种电气故障。一旦发生接地故障，所产生的负面影响是较大的，会影响到与其相关的电气设备，致使设备都出现故障性的电压情况。不仅仅会损坏电气设备的性能，中断设备正常运行的状态，而且会对周围的居民生活的人身安全产生一定威胁，容易使人遭受电击。甚至有可能会因为接地点所形成的电弧电火花而点燃附近的易燃易爆物品，造成大型火灾事故的发生。从所产生的负面影响来看，做好低压配电系统中接地故障的分析和保护是一项非常重要的工作，这也是目前电气设计行业着重关注的实际问题。

一、建筑电气低压配电设计中的接地系统概述

在电气低压系统接地系统之中，主要就是多个导体在大地内部形成的一个网络，随着低压系统的普及，现在的接地系统有了非常广泛的使用，它是将建筑中的低压配电系统与大地相连接的一个过程，从而将整个用电系统与用电公司之间形成一个闭合的回路，而成功的给用户供电。在接地系统与供电公司之间，所有的路面可以看成零电阻电路，但是类似于山之类的自然景观会有一个电容作用。在进行低压用电系统配置到建筑的过程之中，一定要注意整个用电系统的安全性、可靠性，保障用户能够安全用电，也能够直接降低接地系统与供电公司连接过程中的安全性问题。在接地系统之中，有很多字母所表示的意义，可以根据相关的手册或者说明了解具体含义，在施工之中加以有效的应用。

二、低压电气接地故障的常见形式

1.TT接地系统

TT系统是电源端的中性点具有直接接地特征的措施，在电气装置外露部位，可以直接和接地极以及电源中性点进行连接，此时电子器件处于相互独立状态。TT系统内的N线和PE线联系,让其处于正常运行状态，如果发现中性线带电，那么对PE线则相反，处于不带电的状态，所以TT系统更加适合在无等电位联结环境下使用。

2.IT接地系统

对于IT接地系统，会在电源端带电,并处于不接地或者仅有一点进行接地状态，对于器件外露区域，则处于直接性的接地状况。IT 系统在运行过程通常会具备提高的运行安全性、稳定性和可靠性，可与整个系统的供电体系进行持续性对接，可以说此时针对供电方面具有良好的可持续性，此外放电机性能也可以完全满足运行环境的要求，从而让相关要求与处理方案更为合理"。

3.TN接地系统

TN接地系统在内部的运行端，通常会直接接地，此时一般会以中性点为主要运行模式，对于电气装置的外露区域，对可导电部分以及中性的导体进行保护操作，从而直接实现对于导体和相关点位的连接。对于IEC 标准，通常是根据系统中的N线、PE线的连接，则需求进行重新性的处理和组合。当前主要具有三种组合模式，即TN-C体系、TN-S体系和TN-C- S体系。对于基础性的TN- C体系，通常含有N线和PE线两类，处于分别独立运行状态，在正常运行周期之内，可以采用该方案，其中PE线中不会含有电流，而N线会存在不平衡的电流，对于PE线和地面之间则不会产生电势差，此时需要利用专用的PE线实现外壳保护。TN-S系统内还有N线和PE线的组合,如果该系统的三相负荷平衡能力不足，那么N线上就会含有不平衡的电流，并且可以形成电位差，此时电气设备的金属外壳就会携带有对地电位，该原因限制了整个系统的使用范围。对于TN-C-S系统，在N线和PE线的整合状态下，双方分开之后不会再次合并。

三、低压电气接地故障的防护举措

1.未接地系统故障的防护

市政工程电力施工中的未接地系统，可以在产生接地故障时维持系统的正常运行。低压电气接地故障的形成，会导致接地系统跳闸的现象，但若缺少电气系统接地，那么故障电流值过低，只能支持电容通过，所以也不会影响设备正常运行以及工作人员安全。未接地系统在运行过程中出现第二次故障，会停止供电运行，随后引发相间故障，开启过流保护运行。该系统在运行过程中存在的不足是，未接地操作初始故障可能会带来线路电压，并且作用于相电压设计，如若故障系统长期维持在运行状态下，便会引发相应的故障。另外，工作人员也可以在变电站主电源中性点、电网接地桩2个装置中间连接电阻，达到电阻接地的效果。电阻接地有高电阻、低电阻2种选择，其中低压系统主要是以高电阻接地为准，高压系统则优先采用低电阻。通过电阻接地可以控制故障电流，为电气设备提供保护，以免设备损坏扩大低压电气接地故障的影响范围。其中需要注意，采用低电阻接地限制电流，可以将其控制在几百安培，而工作人员则务必要保证漏电保护操作的灵敏性。

2.接地棒故障的防护

NEC对于接地棒间隔有明确要求，其中还需要对棒边缘可能造成的影响予以考虑。那么在防护接地棒相关故障时，需要将接地杆分开大约杆长的2倍。如果是山区与岩石等地形，可以考虑采用具有深度驱动、化学增强功能的接地棒，优化现场的土壤条件。结合市政工程施工规范，现场的金属水管道、钢筋材料、混凝土包裹电极等的外部连接铜接地环，同时以驱动接地棒作为辅助，这是市政建筑比较常用的解决方法。地面环的位置一般设置在建筑物、建筑结构附近以及现场沟槽内部霜线以下，可以发挥出最佳效果。如果施工现场必须要配备低接地阻抗，可以在建筑、建筑结构所有角落的中点配置补充接地环、驱动接地棒。其中，接地环尺寸要满足规范。导体尺寸与导体的长度为正比例关系，地面接触表面积与对地抵抗力则为反比例关系。此外，施工人员要将现场所有接地电极黏结起来。

3.断路问题的防护

电路的断路问题是回路非主观正常的断开，无法使电流形成闭环回路。例如，出现线路断开或者节点接触不良。若是三相电路，假设一相电路出现断路问题则可能导致电机无法正常运作或者烧毁，或三相电路不协调，各相电压不相同发生某相电压过大，引发故障。为防止发生零线断路的现象，首先应增加零线的机械性能，即符合电路负载和电流流量的情况下根据实际情况适当增加零线横截面的面积；其次，使用牢固、可靠、稳定的节点接口，其性能应满足电路的要求指标；最后，不得在零线上直接串接熔断器，避免过电流造成的熔断器熔断，出现断零的问题。

4.接地变压器故障的防护

接地变压器是三角形连接绕组系统内部不可缺少的接地装置，该设备内部的中性点不能以接地的形式完成接地连接。接地变压器可以作为三角形变压器，其中带有一接地中性线、短路三角形，使未接地三角形绕组故障电流有对应的接地路径。此外，保护接地主要用于工程现场工作人员人身安全保护，通过触摸、步进电位大小的限制达到这一要求，如果施工现场出现电气故障，且工作人员在该电位范围内接触接地导体，或是接地导体周围接触暴露金属，那么该工作人员的身体受到接触电压与阶跃电压的冲击，会转移到其他接地点。为此，工作人员需要做好接地电路阻抗的设计优化工作，确保电位低于发生故障时暴露带电部件接触人员受到的电击数值。为了能够有效降低电位，建议采用阻抗低的电位连接接地电路，使接地电路系统内部电压差能够控制在安全范围内，不会对现场工作人员带来电击攻击。

结语：

现阶段低压配电线路故障属于电力故障的常发类型，由于接地保护不当而引发的电起火和线路受损问题给相关企业和用户都带来了严重的经济损失。所以，其维修和巡视工作极为重要，人们应当格外注重此工作的落实情况。

参考文献

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[2]陶颖彤. (2020). 低压电气接地故障及其防护措施. 中国设备工程(12), 2.

[3]夏井根. (2019). 低压电气接地故障及其防护措施. 轻松学电脑.