电气设备需要接地的部分与大地作良好的电气连接称为接地。接地是确保电气设备正常工作和安全防护的重要措施。本文结合工作实际情况介绍了380V低压配电系统中性点的接地方式,分析了接地与不接地系统特性。对380V电网各种接地方式的安全性进行了比较。zui后给出了不接地电网中低压电器的选择。
 

　　1、380V低压电网中性点接地方式
 

　　在低压配电系统中,由于低压设备的绝缘裕度大,不同的中性点接地方式都能使用同样的电气设备,所以中性点的接地方式将影响绝缘投资。而动力网络采用小电流接地方式后,可明显提高运行可靠性。它不仅可避免单相接地时造成开关跳闸和电动机突然停电,而且对于采取熔断器保护的电动机,可以防止因单相短路熔断一相而引起的电动机两相运行(低压电动机由于两相运行导致损坏的要占70%左右)。但是鉴于以下两个主要原因,过去很少采用小电流接地方式:一是为了能与照明混合供电;二是没有经济适用的能正确指示接地回路的信号装置。
 

　　1.1 动力与照明混合供电
 

　　照明回路多为单相负载,而动力设备多为三相负载。如果照明设备配置不当,大量的照明设备集中于一相,使线路三相负载不对称,将造成中性点电位偏移,中性线电流过大。中性点电位偏移将引起三相电压的不对称,严重影响变压器和电动机的出力,也会造成某相电压过高,使该相电器烧毁。由于中性线*通过大电流,而一般情况下中性线截面小于相线截面,还易使中性线断线。
 

　　动力设备的启动与停止,会造成线路电压大幅度升降,这必然会影响照明设备的照明效果与照明功率,影响到照明设备的寿命。380V网络中性点直接接地后,各相对地电压固定为220V,若采用小电流接地方式,尽管在正常情况下对地电压不会超过250V,但在发生单相接地期间,另外两相的对地电压将上升到380V,这种情况被认为是不允许的。当照明负荷占的比例不超过10%时,可以考虑从不接地的380V动力网络中经隔离变压器供电。
 

　　1.2 单相接地回路的信号装置
 

　　中性线必须保证有足够的截面和强度,从而保证通过较强电流时中性线不断线,严禁无中性线运行。过去在不接地的高压网络中,一般要采用“试拉”的方法。即发生单相接地时,依次短时切除各条线路来观察接地故障是否消除,从而确定哪一条线路上发生接地。这种“试拉”的方法在线路较少、接线比较简单的高压网络中还是可行的。对于380V网络,由于负荷的回路多,延伸面广,采用“试拉”方法寻找接地,工作量很大,要在短时间(2h)内找到接地回路是困难的,还不如采用直接接地方式使单相接地变为单相短路,以自动切除接地故障回路来得方便。在不接地网络中,单相接地时,纯粹是电容电流,而380V网络电容电流的特点是数值小而变化范围大,这与采用的电缆型式有关。对于无金属保护层的全塑型电缆,其对地电容电流可以认为是没有的。以前,如果要采用能指示单相接地回路的信号装置,由于电压低,接地电容电流比高压网络小得多,要制造一种动作正确、价格便宜的装置在技术上存在一定的困难,但是,随着技术的发展,现在已有可靠的能指示单相接地回路的信号装置。
 

　　2、380V网络的安全性对比
 

　　在接地故障时,人身安全和设备安全必须得到保证。有关文献曾提到:通过人体的工频电流达到2～7mA,人会感到电击处强烈麻刺,肌肉抽筋;当电流增至8～10mA,针刺感、疼痛感增强发生痉挛而抓紧带电体,但zui终能摆脱带电体;当接触电流达到20～30mA时,会使人迅速麻痹不能摆脱带电体,而且血压升高,呼吸困难;25～80mA时,呼吸肌痉挛,电击时间超过25～30s,可发生心室纤维性颤动或心跳停止,将危及生命;80～100mA,电击时间超过0.1～0.3S,即可引起严重心室纤维性颤动造成死亡。因而通过人体的工频电流要在20mA以下,才能被认为是安全的。
 

　　人体的电阻虽然很大,但人体的神经系统是利用电信号工作的,只要很小的电流就可以干扰神经系统的工作,而且心跳的激发和调节,脑部工作等重要工作都是依赖生物电脉冲完成的,所以,人体对电流的耐受能力很差,只要稍微有点电流,就可以干扰到人体的正常功能。一般人能耐受的安全电流,国家和标准都是30mA,而成年人的电阻取1.2kΩ,算出安全电压为36V,但有人说儿童的电阻小,所以安全电压也有24V或者更小之说。
 

　　由于中性线不接地,所以漏电电流很小,即使对地漏电,也不破坏三相电的平衡,可以继续供电运行。IT系统中任何带电部分均不能接地。对中性点不接地的380V网络,如果人体接触到某一带电相,则加在人体上的电压可由图l所示阻抗图算得。图1中c是每相对地的总电容,假设低压配电电缆的变动范围为2～6km,电缆越长,电容值也越大,人体分得的电压也越大。若按有金属保护层的截面为3×70mm2,长度为5km的电缆,则C=3.6F,X=0.89kΩ。
 

　　图l 计算加在人体上的电压
 

　　图1中R为人体电阻和人足与大地接触电阻之和,一般在2kΩ以上,计算中采用2kΩ,按矢量和复数分析法可推得加在人体的电压为:UR=
 

　　当电容C为3.6F时,加在人体上的电压UR=217V,略低于中性点接地网络的相对地电压220V,其危险程度与接地网络相同,由上式可以看出当X增大时,UR将下降,若要达到一般环境下的65V安全电压标准,则XC应大于19.4kΩ,相应的每相对地电容应小于0.16F。
 

　　按下列几种状态计算了380V中性点接地网络和不接地网络的电压数据,即:(1)当两相碰壳时的外壳对地电压;(2)一相接地,另两相的对地电压;(3)正常运行时相对地电压;(4)人手触及一相时的接触电压。算得的数据列于表1。从表1可见,中性点不接地网络除在一相接地时另两相的对地电压较高外,其他状态均等同于或优于中性点接地网络,而1年中一相接地的时间概率仅为正常状态的0.002以下,所以中性点不接地网络的人触电几率要低于中性点接地的网络。
 

　　须注意的是过去习惯上认为中性点不接地网络在相线碰壳时对人身的危险性较中性点接地网络为大,由表l可见,这一观点是错误的。当设备外壳的保护接地线可靠连接时相线碰壳的外壳电压是极低的,它等于接地电容电流与保护接地电阻的乘积,zui大值不超过9V。即使在保护接地线断线的情况下,相线碰壳时的对地电压也只有220V。对于相对地电容小于0.16F的网络,当人触及外壳时,电压将由220v下降到65V以下,而中性点接地网络的接零线断线并发生相线碰壳时,外壳电压恒定为220V。特别是采用熔断器保护的电动机,当发生碰壳单相短路一相熔断后,若电动机继续两相运行,此时外壳电压有可能达120V,远比不接地网络要危险。
 

　　3、不接地网络中低压电器的选择
 

　　380V中性点如果不接地,那么当一相发生接地故障时,另外两相对地电压将升高为相电压,并且由于无返回电源点的通路,故障电流仅为线地间的电容电流,保护电器无法动作切除故障。但当用电设备外露导电部分做保护接地后形成IT系统,故障电流小无法切除又变成一个优势,当发生*接地故障时,由于故障电流小,不会引起电气事故,只需给出信号而不必切断电源,可维持供电的持续性。当然由于故障时相地电压的升高,在IT系统中对电气装置的绝缘要求要比TN和TT系统要高。380V中性点不接地网络,只有单相接地,不存在单相短路,故不需校验保护电器对单相短路的灵敏度,也不需校验导线和电缆在单相短路时的热稳定。这两个问题对中性点接地网络是必须考虑的,而在中性点不接地网络中就不存在。
 

　　4、结语
 

　　各种接地方法都有其优点、缺点,目前还不存在一种特别的接地系统,接地系统的选择关键在于针对性。380V中性点不接地网络在合理解决照明供电问题和选用可靠的单相接地回路的信号装置的情况下,对于某些不间断供电要求高的场所及对环境有防火、防爆要求的场所特别适用,这应引起重视。