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低壓配電變壓器的接地電阻可是保證電氣系統能安全運行的重要因素之一。合適的接地電阻數值能護住人的安全,不讓電氣火災發生,還能讓電氣設備正常運轉。
接地電阻要是太大或者太小,都有可能弄出一堆問題來,像觸電啦、設備弄壞啦之類的。配電變壓器中性點的接地屬于系統接地(也就是工作接地),那為啥系統接地的接地電阻不能超過 4Ω呢?或者說系統接地的接地電阻是不是越小對低壓配電系統就越好呢?
接下來咱們對 TN 系統研究研究。
???? TN 系統出現接地故障的時候,設備的外殼會帶著故障電壓,咱們來分析一下。???
依照 GB50054-2011《低壓配電設計規范》第 5.2.1 條的規定:當 TN 系統里的相導體跟沒有等電位聯結作用的地之間發生接地故障時,它的接地電阻的比值得符合下面這個式子的要求:Rb/Re≤50/(U - 50) [公式一]
這里面,U 是相導體對地標稱電壓(V);Rb 是所有跟系統接地極并聯的接地電阻(Ω);Re 是相導體與大地之間的接地電阻(Ω)。那上面這個公式是咋來的呢?咱們根據下面的接線示意圖推導推導:
根據以上接線圖可知,當L1相發生接地故障時,故障電流通過Re和Rb返回變壓器,那么PEN線和PE線上的電壓上升為Uf,因為用電設備外殼與PE線相連接,因此用電設備的外殼電壓也上升為Uf,Uf=Id*Rb,為了使用電設備外殼的電壓不超過50V的安全電壓,就必須要求Uf小于等于50V,即Uf=Id*Rb≤50V。[公式二]
又根據故障電流Id的路徑可知:Id=U/(Rb+Re)。[公式三]
將公式三代入公式二可得:U*Rb/(Rb+Re)≤50 ,進一步就可得出公式一:Rb/Re≤50/(U-50)。
在220/380V低壓系統中,U為相電壓220V,把U=220V代入公式一可得:
Rb≤0.29*Re;
因為 Re 不是個固定的值,每次出現接地故障的時候都可能不一樣,所以就沒辦法給系統接地電阻 Rb 設定一個限制值。不過從公式二能知道,發生單相接地故障的時候,用電設備外殼的故障電壓 Uf 等于 Id 乘以 Rb 。系統接地電阻 Rb 越小,用電設備外殼的故障電壓就越小。所以從防止電擊這個方面來看,系統接地電阻 Rb 越小就越有好處。
? 總結:從上面的這些計算分析能夠明白,系統接地電阻要求小于 4Ω,這可不是通過計算得出來的限值,倒更像是一個經驗值,是在各種不同的接地土壤環境里比較容易達成的一個數值。要是系統接地電阻做到 4Ω 了還是不能滿足公式一,那還能補充一些別的有效的間接接觸防護辦法,像是做等電位聯結之類的。
在 TN 系統配電當中,要是條件允許的話,還是應當盡量把系統接地電阻 Rb 的值降低。畢竟從防止電擊這個角度來說,系統接地電阻 Rb 越小,對配電系統的安全運行就越有好處。
來源:電氣設計圈