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低压TN系统接地保护效验及提高灵敏度措施

(2017-12-15 08:21:34)
标签:

电气设计

经验交流

在低压TN系统中,中性点直接接地,属大接地电流系统,发生接地故障时,保护必须马上动作,切除故障回路,否则将有可能造成人员触电、电气火灾、电气元件损坏等严重后果。

目前TN系统中的接地保护一般采用短路保护电器兼作接地保护,现在广泛采用断路器的瞬时脱扣器或短延时脱扣器保护。采用断路器保护不需设置专门的保护电器,最经济,所以大量采用。但是其保护范围有限,需要效验灵敏度。

接地保护灵敏度是用接地故障电流除以断路器瞬动或短延时整定值求得。

当灵敏度大于等于1.3时满足要求,小于1.3时不满足要求,需采取措施提高灵敏度。

当采取措施后,灵敏度仍然不能满足要求时,就不能利用断路器兼做接地保护。一般采用漏电断路器做接地保护。漏电保护灵敏度很高,不需进行进行效验。

接地保护还可以采用熔断器保护、零序保护等方法,但现在应用不多,对于这两种方法就不讨论了。下面主要讨论采用断路器保护时提高灵敏度的措施和采用漏电断路器保护时应注意的问题。

1 配电回路提高接地保护灵敏度的措施

提高灵敏度的措施主要有两个途径。一是提高接地电流;二是降低断路器整定值。

1.1优化配线路径是提高保护灵敏度的首选

设计中应尽量寻找最短路径,在配电设备的布置时也需注意配电屏与用电设备的位置,尽可能不交叉或绕道,缩短电缆长度。

缩短电缆长度,降低了相保阻抗,接地电流增加,提高了保护灵敏度,并且还降低了电缆的投资。

优化配电路径既提高了灵敏度,又节省投资,是双赢,所以是首选措施。

1.2 降低整定电流是提高灵敏度的主要方法

通常我们做断路器的选型是根据负荷电流选择断路器的额定电流In,对于瞬动值,许多设计者常常整定为10In,这样整定接地保护的电缆保护长度一般只能达到50m左右。小容量回路会更短,大容量回路会长一些。

其实配电回路瞬动整定值只需躲过配电回路的尖峰电流即可。尖峰电流可按下式计算:

       Ij=1.2Iqm+Icn-1

Iqm:配电回路中最大一台电动机的起动电流。对于短延时脱扣器,其值为电机额定电流乘起动电流倍数;对于瞬动脱扣器还应乘系数2

Icn-1:除起动电流最大一台电动机外配电线路计算电流。

通常情况下尖峰电流比10In小得多,只需通过降低整定电流即可大幅提高接地保护的电缆长度。

配电用国产短路器的瞬动值大多是固定的,有一般10In5In两档,整定时应尽量采用5In,提高保护灵敏度。100A以下断路器,常常没有5In脱扣器,设计时应注意。有的品牌的断路器,当In50A以下时,其瞬动脱扣器统一为500A,对于这类断路器,基本上不能兼作接地保护,常常连短路保护都有问题。所以设计配电回路一定要尽量避免设计小容量、长距离配电回路。小设备较集中的地方,建议采用二次配电。

进口断路器其整定值大多可调,不少国内厂家也推出了整定值可调的断路器,给接地保护带来了很大的灵活性,建议设计中优先选择此类断路器。

1.3 放大电缆截面是可选择的措施

放大电缆截面,可降低相保阻抗,提高接地电流,达到提高灵敏度的目的。但是放大电缆截面对提高灵敏度效果有限,而且投资增加较大,所以该方法只有在特定的情况下才适合选用,一般可放大两级,最多三级。

放大电缆截面适用于三班运行,年利用时间大于5000h的配电回路,因为这样的回路,虽然增大电缆投资,但运行中可大幅减小线路损耗,降低运行费用。

对于运行时间短的配电回路,不建议采用该方法。

2 电机回路提高接地保护灵敏度的措施

2.1优化配线路径依然是首选措施

优化配线路径,缩短电缆长度,即可提高接地保护灵敏度,还可降低了电缆的投资。所以不论是配电回路还是电机回路都是首选措施。

2.2可适当降低断路器整定值

电机回路尖峰电流很大,特别是刚起动时。按规范要求,断路器瞬动值应为起动电流的2~2.5倍,我们整定断路器整定值时,就是以该要求整定的,正常情况下,该整定值是不能降低的。在这种情况下,如果按电机额定电流选择电缆,接地保护距离,一般在30m只左右,这个配线长度常常不能满足实际需要。

其实电机回路断路器的瞬动整定值还是有降低空间的。在电机回路中,线路的阻抗与电机的阻抗是串联的。电机的阻抗是不会变化的,当线路增长,串联的线路阻抗也将增加,回路的总阻抗增加,起动电流就会降低,所以断路器瞬动整定值可以适当降低,一般降可低一级,最多降低两级,但降低后断路器额定电流不宜小于电机的额定电流,最多只能略低于电机的额定电流。

2.3放大电缆截面并不可取

正常情况下,电动机的实际运行电流一般只有额定电流的0.7倍左右,很少有超过0.9倍的。但是我们选择电机回路的电缆时,一般都是按额定电流选择的,并且考虑了在电缆桥架中0.8倍的降容系数,实际已经偏大了。所以对于电机回路,放大电缆截面并不可取,特别是对于运行时间不长的电机回路。

如果一定要采用放大电缆截面解决接地保护问题,一般只考虑放大一级,最多两级。

3 采用漏电断路器做接地保护应注意的问题

采用漏电断路器做接地保护是一种很好的方法,灵敏度很高,不需要做灵敏度效验。但存在的问题是要增加漏电附件,接地系统也要做一些调整,投资有所增加。

3.1配电回路应注意的问题

配电回路采用漏电断路器做接地保护,断路器必须采用4极断路器,N线必须接入断路器。当断路器前是TN-C系统时,必须在断路器前将PEN线分为N线和PEN线,断路器后的接地系统,必须改为TN-C-S系统。

配电回路的正常漏电流可能较大,为了防止误动作,漏电断路器的漏电动作值建议尽量选大一些,尽量选1A以上。

3.2电机回路应注意的问题

由于三相电机是一个平衡负荷,接线并不需要N线,所以当采用漏电断路器做接地保护时,可采用三相断路器。

但是在采用三相断路器时应注意一个问题提,电机控制回路的电源必须从断路器上端头获取,如果按常规从下端头获取,将使断路器误动作。另外为了使控制回路反映断路器的状态,应在控制回路串入断路器常开辅助触点。

由于电机回路的正常漏电流不会很大,漏电流值可选300mA500mA,一般不会造成误动作。

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