摘要：目前，我国工业生产中，电能已经成为最普遍的能源供给形式，因而，各种电力配给系统繁多，工厂低压供配电设计是其中重要的内容之一。电力能源带有一定危险性，失去控制的电能不仅仅会损坏电气设备，还可以能造成人身伤害事件。而在工厂中低压供配电设计中接地系统出现的问题危害最大，故而，研究工厂低压供配电设计中接地系统及接地故障保护意义重大。
关键词：低压供配电设计；接地系统；接地故障保护
引言：
在电力工厂中，低压供配电设计是电力工厂正常运行的基本系统，在低压供配电设计中，接地系统的设计是极为重要的内容，接地系统的良好与否，直接影响电力系统的正常和稳定运行。对于工厂来说，电力能源已经成为了工厂必备的能量来源，因此，一旦低压供配电设计的接地系统出现问题，将严重干扰工厂的正常秩序。一旦出现事故，不仅会损坏电气设备，还可能对于人身财产安全造成影响。因此，对于工厂的低压供配电设计中接地系统的研究具有重大的意义。
1 工厂低压供配电接地系统
在国际电工委员会颁布的相关规定中指出，低压电网接地系统中主要包括三大内容，分别为IT系统、TT系统与TN系统，本文将针对以下三个系统进行分析与研究。
1.1 IT系统
该系统的工作模式有两种，一种为电源非工作接地，另一种为用电设备保护接地，在上述两种工作模式中均不具备保护线与中性线，所有设备的金属外壳直接与地面相连。IT系统的特点主要体现在：第一，发生触电概率较低，由于设备自身不带电，因此几乎不会发生触电事故，适用于易燃易爆场所；第二，对设备要求严格，只有三相对称设备才能够使用，因此适用范围较为狭窄；
1.2 TT系统
在TT接地系统中，电源工作接地，用电设备保护接地，如图1所示。在这种接地系统中，供电线路有中性线N线，但没有保护线PE线，用电设备既可以是三相用电设备又可以是单相用电设备。在TT接地系统中，由于所有用电设备的金属外壳经导线与接地体相连接，当用电设备比较多且分散时，会相应地增加接地成本。TT接地系统有三个方面的特点，一是采用这种接地系统后，如果用电设备漏电，用电设备中性点电位较高，则可能造成触电事故；二是由于供电线路中没有保护线PE线，当出现故障时，不会故障电压沿PE线窜入其他户内的情况；三是各用电设备有自己的PE线，各用电设备间无电磁干扰。TT接地系统目前在工厂低压供配电设计中应用较少，但很有应用前景。
图1TT接地系统
1.3 TN系统
该系统属于我国目前应用最为普遍的系统，主要工作模式为将中性点与地面直接接触，也就是将全部设备中具有导电能力的部分与PEN或者PE线相连接，也就是接零操作。按照N线与PE线间的组成方式进行划分后，可以将TN系统分解成TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种。对于TN-C系统来说，由于受到电容量的限制，主要适用于对接地要求不为严格的供配电设计当中；系统的主要优势体现在：接地方案中涉及到的保护设备与导线数量较少，因此系统运行的成本较低；劣势体现在：第一，线路中电相的平衡度较差，当电路中存在谐波电流时，此种接线方式势必会产生电磁干扰，进而损害敏感设备；第二，如若接地系统中保护性存在异常，则很可能会引发严重的安全事故。对于TN-S系统来说，主要适用于对安全性与抗磁性要求较严格的供配电设计中；系统的主要优势体现：第一，由于设备中不存在电流，因此不会产生电磁干扰问题，能够充分满足精密仪器工作环境要求；第二，系统处于正常工作状态下，断线后设备中的外漏部分并不存在电流，接地系统具有保护线路支持，因此具有较强的安全性。主要缺陷体现为：使用的器材与设备众多，在使用中投入成本较高。对于TN-C-S系统来说，属于上述两种系统的混合体，该系统的上部分采用TN-C系统接地，而下部分采用TN-S系统，该系统能够将上述两种系统的优势结合，规避二者的缺陷，使系统的适用范围变得更加广泛，在临时和永久用电中都能够得到充分应用。系统的缺陷在于：第一，系统结合了TN-C与TN-S两种系统，在构造上较为复杂，因此后期维修的难度较高；第二，系统对技术人员操作水平的要求较高，需要专业的电工技术人员进行操作，通常应用到大型的系统当中。
2接地故障保护的概述
在接地系统的使用过程中，很可能出现各种各样的故障，因此，为了保证接地系统的顺利进行，还要设置能够自动切断故障电路的安全保护措施，以免发生电气事故。具体的切断保护装置也需要根据工厂的实际运行情况和接地系统的特点来确定。
2.1 TN系统的故障保护
在进行这种系统的接地故障保护设计时，应符合相应的标准要求。对于故障保护来说，设备的反应时间都比较短，固定设备只有5秒左右，移动设备只需0.4秒，因此，只有满足上述切断回路的时间，才能使得故障保护系统发挥出应有的作用。当TN系统出现金属性短路等故障时，会产生较大的电流，因此此时使用电路故障保护就可以利用电流保护电器，当出现的电流过大时，就自动切断电路。当线路较长时，电流保护器发挥作用的时间就会延长，因此故障保护装置应该采用漏电保护器。
2.2 TT系统的故障保护
在该系统中，只要对漏电开关设置保护即可，根据低压断路器的限制要求对漏电开关中的电流大小进行适当的调整，保障漏电动作能够保障在30mA左右即可。对接地故障保护系统进行设置以后，TT系统设计将满足以下公式要求： 式中，s代表的是设备外漏的导电部分地极与PE线电阻之间的和；Ia代表的是故障回路中的动作电流。在TT系统的应用过程中，通常情况下产生的故障电流数值不高，无法满足过电流保护响应的范围，并且所使用的设备具有较强的灵敏度。因此在TT系统的使用中，往往会使用漏电保护器作为故障保护装置。
2.3 IT系统的故障保护
在该系统中，一旦供配电系统出现单相接地故障，设备金属外壳中的电位能够达到50V，这时可以设备绝缘监视装置与接地故障装置，并保障装置中的动作电流的范围为： 式中，IE代表的是单相接地的电流；RE代表的是与设备金属外壳相连接的接地
电阻。当供配电系统中出现两相接地故障时，应通过安装漏电保护开关的形式，在较短的时间内迅速将供电线路切断。产生两相接地故障的原因有两种，一是IT接地系统中具备N线，这时漏电开关动作电流应为： 二是IT接地系统中不存在N线，这时漏电开关电流应为： 在上述两个公式中，lop均代表的是漏电开关的电流值； 代表的是故障回路阻抗模； 代表的是相电压。
结束语：
综上所述，随着工业的不断发展，工厂在选择低压供配电接地系统方面，应根据自身的实际情况，考虑到各个系统的特征与优势后，进行慎重而科学的选择，同时在选择好设备类型后，应有针对性的安装故障保护装置，使设备对系统产生的电磁干扰降到最低，保障系统作用的充分发挥，使工厂人员与设备的安全都得到切实保障，促进我国工业的又好又快发展。
参考文献：
[1]郝卫军.低压供配电系统存在的弊端与解决方式[J].山东工业技术.2016(04)
[2]吴坤.低压供配电系统存在的弊端与处理方法[J].科学家.2016(04)
[3]方洁，欧阳艳蓉，李本雄.探析低压供配电系统中保护接地与保护接零[J].新校园(阅读).2016(06)
论文作者:邓冰,张培德,郭柏彤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/28
标签：系统论文; 设备论文; 故障论文; 低压论文; 电流论文; 供配电论文; 的是论文; 《电力设备》2018年第29期论文;