接地故障是指相線、中性線等帶電導(dǎo)體，因絕緣損壞或接觸不良等原因而與外露可導(dǎo)電金屬外殼、裝置外可導(dǎo)電部分、pe線、pen線、大地等發(fā)生的短路。接地故障是一種短路，但又區(qū)別與一般的短路．它要比一般短路更具有危險(xiǎn)性，其引起的間接接觸電擊是 常見(jiàn)的電擊事故，引起的電氣對(duì)地電弧和火花也是 常見(jiàn)的電氣起火源，因此應(yīng)當(dāng)特別重視。當(dāng)然接地故障保護(hù)也區(qū)別于一般的短路保護(hù)，它是一種主要著重于防止間接接觸電擊的關(guān)系到人身安全方面的防護(hù)。
　　
　　1．接地故障保護(hù)的原理
　　
　　實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)人體接觸到的電流值小于ioma時(shí)（因入而異，iec所取平均值），人體會(huì)有本能的擺脫欲望，然而一旦超過(guò)這個(gè)界限值，手掌心肌肉的反應(yīng)將是不依人的意志地緊握帶電導(dǎo)體，而不是擺脫帶電導(dǎo)體。這時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間作用下將會(huì)使人體遭受電傷，如果此值大于30 ma，那么將會(huì)造成電擊致死的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，電流是使人體遭受電擊的元兇，并與其大小有關(guān)，且在一定程度上與其持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。
　　
　　在工程計(jì)算上，通過(guò)人體的電流值表示起來(lái)較為繁瑣，而用施加在人體上的電壓值來(lái)表示較為容易。
　　
　　人體的阻抗主要是皮膚阻抗，在干燥條件下，皮膚阻抗大，達(dá)到30ma的電流需50v的接觸電壓，在潮濕條件下。皮膚阻抗小，達(dá)到30ma的電流僅需25v的接觸電壓。故而接地故障保護(hù)的原理在于當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，盡量降低人體的接觸電壓值至上述安全電壓以下，并使用保護(hù)電器來(lái)限制此電壓值對(duì)人體的作用時(shí)間，從而使人體避免電傷的危險(xiǎn)。
　　
　　2．降低接觸電壓值
　　
　　(1)重復(fù)接地
　　
　　《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》( jgj16-2008)第12.2.2條中規(guī)定：“保護(hù)導(dǎo)體或保護(hù)接地中性導(dǎo)體應(yīng)在靠近配電變壓器處接地，且應(yīng)在進(jìn)入建筑物處接地。”可見(jiàn)重復(fù)接地是在tn系統(tǒng)中對(duì)電源端的工作接地的重復(fù)設(shè)置。顧名思義，重復(fù)接地有多個(gè)接地，但都是對(duì)pe (pen)導(dǎo)體的接地，相互之間是關(guān)聯(lián)的，因而不同于tt系統(tǒng)。
　　
　　假設(shè)一個(gè)末端配電箱，一它的外露可導(dǎo)電部分已通過(guò)pe線與電源端中性點(diǎn)的地實(shí)現(xiàn)了連接，達(dá)到了保護(hù)接地的要求，但如果就近有現(xiàn)成的接地體可用來(lái)作重復(fù)接地，發(fā)生故障時(shí)的接觸電壓則會(huì)大大降低。下圖所示為作重復(fù)接地的tn-c-s接地系統(tǒng)，ra為重復(fù)接地電阻，rb為變壓器中性點(diǎn)接地電阻。zpen和zpe分別為pen線和pe線的阻抗。此時(shí)如發(fā)生接地故障，人體的預(yù)期接觸電壓為故障電流id在pe線與ra 上產(chǎn)生的壓降之和，而ra與rr串聯(lián)后再與z。
　　
　　并聯(lián)，即ra上的電壓降為zpen上電壓降的分壓，從　　在無(wú)重復(fù)接地的情況下，如發(fā)生接地故障．故障電流ld經(jīng)相線．pe線及pen線后返回變壓器中性點(diǎn)，此時(shí)人體的預(yù)期接觸電壓ut=ld．zpe+ld．zpen。
　　
　　從上述分析上看，作重復(fù)接地后在一定程度上減小了在發(fā)生接地故障時(shí)人體的接觸電壓值，一般重復(fù)接地的電阻值不宜超過(guò)10ω。需要強(qiáng)調(diào)的是重復(fù)接地是保護(hù)導(dǎo)體(pe)或保護(hù)接地中性導(dǎo)體(pen)的重復(fù)接地，而非中性導(dǎo)體(n)的重復(fù)接地。

　　(2)等電位聯(lián)結(jié)
　　
　　在tn系統(tǒng)中，假如某處發(fā)生了不與pe線或pen線相連通的接地故障，由于此類(lèi)故障回路阻抗大，滿足不了短路保護(hù)的動(dòng)作電流值，使得故障電壓持續(xù)存在，產(chǎn)生的故障電壓將沿pe線或pen線傳導(dǎo)蔓延至其他建筑物。這時(shí)建筑物內(nèi)與pe線或pen線連接的金屬可導(dǎo)電外殼便帶有故障電壓，此值如果超過(guò)安全電壓，就有發(fā)生電擊事故的危險(xiǎn)。總等電位聯(lián)結(jié)的作用便是消除由類(lèi)似上述原因造成的危險(xiǎn)電位差，并使得建筑物內(nèi)各金屬可導(dǎo)電部分之間的電位趨于接近。而輔助和局部等電位聯(lián)結(jié)是作用于一個(gè)建筑物中的局部范圍，旨在進(jìn)一步降低不同金屬部件間的電位差。
　　
　　如下圖所示，bm和bl分別為總等電位連結(jié)板和局部等電位連結(jié)板，虛線為局部等電位連結(jié)線。當(dāng)無(wú)局部等電位連結(jié)時(shí)，人體接觸到的故障電壓ut為a-c段的電位差，其值為故障電流id經(jīng)a-b-e段pe線的電壓降，c點(diǎn)到電源段的電壓降已在等電位連結(jié)以外，對(duì)人體接觸電壓不產(chǎn)生影響。

　　3．保護(hù)電器的應(yīng)用
　　
　　tn系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，有較其他接地系統(tǒng)更大的接地故障電流，一般情況下，可利用斷路器的短路保護(hù)兼做接地故障保護(hù)，如果接地故障電流值應(yīng)為斷路器瞬動(dòng)脫扣器整定電流值的1.3倍以上便認(rèn)為是滿足要求的，此為 經(jīng)濟(jì)的保護(hù)措施，但有時(shí)配電線路過(guò)長(zhǎng)，回路阻抗大，接地故障電流很小，經(jīng)過(guò)計(jì)算并不能滿足上述要求，歸納起來(lái)大約有三點(diǎn)解決措施：
　　
　　(1)適當(dāng)加大線纜截面積，以此來(lái)減小回路阻抗，增大接地故障電流，從而滿足上述要求。以大代小勢(shì)必會(huì)加大初始投資，這時(shí)便要根據(jù)實(shí)際情況及其他因素綜合考慮，如電纜的抗機(jī)械強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)的線路損耗費(fèi)用以及用電負(fù)荷的可擴(kuò)容性等。
　　
　　(2)選用帶有接地故障保護(hù)功能的斷路器。目前應(yīng)用較為廣泛的是剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(rcd)，它的整定值只需躲開(kāi)被保護(hù)回路的正常對(duì)地泄露電流。由于三相不平衡電流和諧波電流在磁路內(nèi)被抵消，所以它具有靈敏度高的特點(diǎn)。需要注意其電流互感器包繞了相線和中性線，但卻不包含pe線，故而此措施并不適用于tn-c系統(tǒng)。
　　
　　(3)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(emc)。近年來(lái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器由于具有非常全面的功能而被廣泛使用，特別是化工裝置，大多數(shù)用電設(shè)備為電動(dòng)機(jī)，這時(shí)便可以利用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器所帶有的接地故障保護(hù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
　　
　　復(fù)接地和等電位聯(lián)結(jié)用于降低接觸電壓，而保護(hù)器用于縮短電流對(duì)人體的作用時(shí)間，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，兩者缺一不可，要相輔相成，才能達(dá)到 好的防電擊效果。

　　
　　此時(shí)如果b—-e段距離較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致接觸電壓過(guò)大，但如果如按圖中虛線作局部等電位連結(jié)，其人體接觸電壓將降為a-b段的電位差，便很容易達(dá)到安全電壓以下。譬如如果采用整定值為16a的斷路器，其瞬動(dòng)電流脫扣器整定電流為160a．為使其可靠動(dòng)作，故障電流的 小值id=1.3x160=208a，所以只要使a-b線段的電阻小于0.24ω便可以接觸電壓降低到一般場(chǎng)所的安全電壓50v。
　　
　　從以上分析可以看出等電位連結(jié)的實(shí)施在降低接觸電壓方面能起到較為顯著的效果。在電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況分別做以總等位連結(jié)和局部等電位連結(jié)來(lái)保證人身安全，幾根連線，既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，卻可以取得很好的效果。

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