化工装置低压配电系统接地故障保护的探讨

魏正光 邱栓（新地能源工程技术有限公司石家庄能源化工技术分公司，河北 石家庄 050000）

化工装置低压配电系统接地故障保护的探讨

魏正光 邱栓（新地能源工程技术有限公司石家庄能源化工技术分公司，河北 石家庄 050000）

笔者通过对低压配电系统的不同特点进行分析，提出了适合化工装置的接地方式；同时对相应的接地故障保护展开了研究，并且提出相关保护措施。

接地方式；TN系统；TT系统；接地故障保护

现代石油化工生产，其概念为对天然气等易燃性气体或石油等可燃性气体实施处理的过程。由于化工装置中的物料的自身特点，一旦附近有火花出现，就容易使其出现易燃易爆现象，从而造成火灾或是严重的安全事故发生。大多数火灾或安全事故由于电气原因所造成的基本都是出现在低压配电装置中，大多数是因为设计、安置和维修失误所带来的。根据笔者长期的工作经验来看，在电气事故中接地故障最为常见。为了了解并处理好接地故障，我们首先应当明白什么是接地故障，为什么会出现接地故障，笔者将在下文中进行详细阐述。

低压供配电系统的接地方式主要分成了三类：也就是TN系统、TT系统与IT系统。笔者将对这三种接地方式展开分析和比较，并且对接地故障的保护要求和实施手段展开研究。

1 不同接地方式综述

1.1 TN系统

TN系统在电源位置有一点直接接地，基本上为中性点接地，为了防止被损坏或是人为触电，需要对用电设备露出的可导电部分进行保护，通常是采取保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）同接地点相接，从而避免其安全可靠。

1.2 TT系统

TT系统电源端中性点直接接地，和TN系统不同，其用电设备外露可导电部分不需要采取保护线保护，因为该部分在设计时是和电气相接，与电源系统接地的接地极想分离，同时它和PE线、电源端系统接地是相分离的，每个电气装置的PE线也是相互独立不连接在一起，当TT系统正常运转时，每个电子装置的外露可导电部分就是地电位。所以，在电气设备出现问题时，其故障电压就会非常安全，因为PE的独立使得故障电压无法和TN系统那样沿着保护线传到，因此也就不会出现一个装置的故障在另一个装置内造成电击事故的情况发生。

1.3 IT系统

IT系统与上述两个系统的最大区别就在在于，其中性点不接地，其用电设备外露可导电部分也无需保护线或是和电气相接，反而是直接接地的设计。

该系统由于电源中性点不接地，所以相对接地装置基本上不存在电压的。因此设备出现接地问题后，由于单相对地故障电流较小，使得电源电压能够维持平衡，这样和TT系统一对比，该设备在运行时更加安全可靠。

IT系统能确保长期安全供电的原因在于，设备出现问题时，因为，故障电流返回电源的渠道，使得其故障电流不过只是两非故障相对地点电容电流的相量和，数值小到对电源基本无影响，所以对地故障电压不高，在出现问题后也就不用通过切断电源的办法来解决问题，继续供电即可。

2 低压配电系统接地故障的保护

2.1 低压配电系统保护的要求

低压配电系统由于易出问题以及需要适应不同的工程需求，对其的保护手段也比较繁琐复杂，一般都需要根据故障先分类，再按照设备所用的工程的要求来设置保护手段。笔者将在下文中阐述怎样做好接地故障保护措施。

2.2 低压配电系统接地故障的保护

接地故障的概念为：由于相线、中性线等带线导体和地之间形成的短路，接地故障中提到的“地”说的是大地或地相连的电气装置中的导电部分等。倘若装置的绝缘部分损毁使得其裸露在外，那么接地故障发生的概率就会急剧上升，造成原先不带电的金属外壳上有着电压，出现解除电压，从而对工作人员造成安全危害。此外，接地故障所导致的对地电弧与电火花属于日常出现频率最多的电气短路起火缘。

为了避免因为人体间接触电以及电气所导致的各项事故，应当使用科学有效的手段进行接地故障。而这些手段需要和配电系统的接地方式相契合，同时在挑选整定配电线路的保护电器时需要小心谨慎，需要保证其质量合格，从而让其有效的排除故障。

（1）TN系统接地故障的保护

在TN系统中出现单相接地故障之际，通过实验我们得知，故障回路的阻抗不大，其短路电流过高，就能够有效确保设备可靠动作，实现故障排除。不过在保护设备以前，该电流在保护线上出现压降，造成故障用电设备的金属外壳上出现危险的电位，又由于保护线的阻抗数值远远超出了故障线路总阻，使得金属外壳上产生的危险电位大于安全电压的。为了防止人体碰到有故障电位的用电设备外壳超过了安全设定的范围，就需要保护设备可以及时地地解决问题，切除故障线路。为了确保工作人员安全，在接通点击危险大的手握式、移动式的设备供电线路里，安装剩余电流保护设备从而当成放电击电器使用，以确保电压过大时不会对使用人员造成极大危害。

（2）TT系统接地故障的保护

在TT系统中出现单相接地故障时，由于系统本身的设计，其故障电路内包括了外露导电部分接地极与电源接地极的接地电阻，在比对TN系统时我们不难发现TT系统故障回流阻抗更大，接地故障短路电流数值更低，过电流保护无法达到灵敏度的需求，假设当使用20A的熔断器为接地故障保护设备时，接地电阻就必须小于0.6V，假设使用的是32A断路器工作，那么就必须小于0.4V。而这么低的电阻值在实际施工中是不现实的。所以在该系统里使用的也是剩余电流保护设备，来实现接地故障保护目标。

[1]李剑峰.电气接地故障保护[J].煤矿机械.2012(05).

[2]赵明月,吴文吉.浅谈接地故障保护[J].黑龙江科技信息.2010(06).

[3]顾小玉.对低压接地故障保护几种不同方式的探讨[J].辽宁化工.2005(06).