為了防止人身間接觸電以及配電線路由于各種原因而遭損壞，引起火災(zāi)等事故，保證設(shè)備和線路的熱穩(wěn)定性，我國現(xiàn)行的電氣設(shè)計(jì)、施工等有關(guān)規(guī)范都提出了在低壓配電線路中需設(shè)置接地故障保護(hù)。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB50054－95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.10條明確指出了采用接地故障保護(hù)的兩種方法，零序電流保護(hù)與剩余電流保護(hù)（亦稱漏電電流保護(hù)）。這兩種電流保護(hù)的基本工作原理相同，但使用范圍、安裝等要求卻有所不同）。
零序電流保護(hù)具體應(yīng)用可在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器（C.T），或讓三相導(dǎo)線一起穿過一零序C.T，也可在中性線N上安裝一個(gè)零序C.T，利用這些C.T來檢測三相的電流矢量和，即零序電流Io，IA+IB＋I(xiàn)C=IO，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無接地故障，且不考慮線路、電器設(shè)備的泄漏電流），IO=0；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡，則IO=IN，此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN；當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)檢測到的零序電流IO=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。
剩余電流保護(hù)的具體做法是在被測的三相導(dǎo)線路上與中性N上各裝一個(gè)C.T，或讓三相導(dǎo)線與N線一起穿過一個(gè)零序C.T，得到三相導(dǎo)線與中性線N的電流矢量和IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N，當(dāng)設(shè)有發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論三相負(fù)荷平衡與否，則此矢量和為零（嚴(yán)格講為線路與設(shè)備的正常泄漏電流）；當(dāng)發(fā)生某一相接地故障時(shí)，故障電流中會通過保護(hù)線PE及與地相關(guān)連的金屬構(gòu)件，即IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N≠0，此時(shí)數(shù)值為接地故障電流Id加正常泄漏電流。
從以上分析可看出，零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)兩者的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即ΣI=0，并且都用零序C.T作為取樣元件。在線路與電器設(shè)備正常情況下，各相電流的矢量和等于零（對零序電流保護(hù)假定不考慮不平衡電流），因此，零序C.T的二次側(cè)繞組無信號輸出（零序電流保護(hù)時(shí)躲過不平衡電流），執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障是地，各相電流的矢量和不為零，故障電流的零序C.T的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序C.T的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。
零序電流保護(hù)一般適合使用于TN接地系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，對TN-S系統(tǒng)Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即Zs＝Z1+ZPE+Zf；對于TN-C系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+Zf；對于TN-C-S系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+ZPE+Zf，產(chǎn)生的單相接地故障電流Id＝220/ZS，明顯大于無故障時(shí)的三相不平衡電流，只要整定合適，就可檢測出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流，以切斷故障回路。而對IT系統(tǒng)，一般均是使用對供電可靠性要求較高、對單相接地不必要立即切斷供電回路、但需發(fā)出絕緣破壞監(jiān)察信號、以維持繼續(xù)供電一段時(shí)間的工礦企業(yè)內(nèi)的不配出中性線的三相三線配電線路。當(dāng)單相接地時(shí)，該故障線路上流過的零序電流是全系統(tǒng)非故障系統(tǒng)電容電流之和，因而容易檢測出接地故障電流，故可用零序電流保護(hù)裝置來監(jiān)察相對地第一次接地故障。TT接地系統(tǒng)常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、民用建筑的照明、動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)中，常發(fā)現(xiàn)三相不平衡電流較大，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE，負(fù)載側(cè)接地電阻RA和電源側(cè)接地電阻RB，接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS，由于RA+RB＞＞Z1+ZPE+Zf，且RA+RB數(shù)值一般均較大，很明顯TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大，產(chǎn)生的單接故障電流Id，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，故不適用于TT接地系統(tǒng)。
由剩余電流保護(hù)工作原理分析可知，它的保護(hù)動(dòng)作整定電流可以從mA級到A級，有相當(dāng)高的動(dòng)作靈敏性，因此剩余電流保護(hù)裝置對于TN、TT、IT接地系統(tǒng)均可適用。但剩余電流保護(hù)適用于TN接地系統(tǒng)中的TN﹣S系統(tǒng)，不能用于TN﹣C接地系統(tǒng)的饋電主干線保護(hù)。因?yàn)門N﹣C接地系統(tǒng)中保護(hù)線PE和中性線N合用一根線PEN、PEN在正常工作時(shí)流過三相不平衡電流，當(dāng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的接地故障電流Id也從PEN線上流過，剩余電流保護(hù)裝置根本無法檢測出是不平衡電流還是接地故障電流，也就是說，已喪失單相接地故障的檢測功能。當(dāng)用于分干線及末端線中時(shí)，如果是TN-C接地系統(tǒng)，則應(yīng)按TN-C-S或局部TT接地處理，剩余電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定值（IΔn）一定要躲開正常漏電電流，才可避免誤動(dòng)作。我們在選用時(shí)，對于IΔn數(shù)值可根據(jù)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.3.11條進(jìn)行選擇，以適合各種場合和使用要求。
按《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，對于相線對地標(biāo)稱電壓為220V的TN系統(tǒng)三相四線制配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)用過電流保護(hù)不能滿足人身遭受電擊所允許的最大切斷故障時(shí)間時(shí)，宜采用零序電流保護(hù)，但保護(hù)整定值不應(yīng)小于該供電線路中最大不平衡電流，當(dāng)用過電流保護(hù)與零序電流保護(hù)均不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)。
對于TT系統(tǒng)的低壓配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)用過電流保護(hù)電器不能滿足動(dòng)作特性ZSIA≤50V時(shí)，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)。
對于IT系統(tǒng)的低壓配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)接地時(shí)，發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符合TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求，當(dāng)外露可導(dǎo)電部分為共同接地，則發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符合TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求。
對于零序電流保護(hù)的零序C.T安裝，一定要符合有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)。對于IT接地系統(tǒng)，由于發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流不僅可能沿著發(fā)生故障電纜的導(dǎo)體表面流回，而且也可能沿著非故障電纜的導(dǎo)體表面流回，故安裝時(shí)必須將電纜頭經(jīng)零序C.T接地，這樣才能保證故障相和非故障相的電容電流通過接地點(diǎn)，即能防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，又能保證故障時(shí)裝置可靠動(dòng)作。對于IT接地系統(tǒng)，一般采用在中性線N上安裝零序C.T，對在低壓側(cè)母排的零序C.T必須安裝于中性線N與工作接地點(diǎn)（或重復(fù)接地）之間的母排上。如零序C.T安裝于配電屏的N線母排上，由于配電屏金屬外殼一般直接與接地極相聯(lián)，當(dāng)母線發(fā)生接地短路時(shí)，產(chǎn)生的故障電流Id將沿著配電屏金屬外殼→接地線→變壓器中性點(diǎn)流動(dòng)，而不經(jīng)過零序C.T，達(dá)不到所要求實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能，這一點(diǎn)在現(xiàn)場施工時(shí)很容易蔬忽。
從保護(hù)的動(dòng)作靈敏性與使用安全性來說，剩余電流保護(hù)高于零序電流保護(hù)，并且零序電流保護(hù)不能像剩余電流保護(hù)應(yīng)用在單相配電線路上，因此對于三相供配電系統(tǒng)如果零序電流保護(hù)靈敏度足夠，并且也適合選用該保護(hù)裝置的場合，為節(jié)約資金，可采用零序保護(hù)。對于TN�C系統(tǒng)，單相接地故障一般是在PEN上安裝零序電流保護(hù)裝置。由于保護(hù)電流整定應(yīng)躲過PEN上的最大不平衡電流，即在單相接地故障電流小于該整定電流時(shí)，零序電流保護(hù)裝置拒動(dòng)，有可能引起人身電擊和火災(zāi)，從這一點(diǎn)上考慮，實(shí)際上有關(guān)低壓配電線路接地保護(hù)在IEC標(biāo)準(zhǔn)中已取消了零序電流保護(hù)，而我國現(xiàn)行規(guī)范還是引入了此保護(hù)。不管是零序電流保護(hù)，還是剩余電流保護(hù)，都是接地保護(hù)的措施之一，還必須與等電位聯(lián)結(jié)結(jié)合使用，才能起到完善的防電擊作用。
零序電流保護(hù)具體應(yīng)用可在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器（C.T），或讓三相導(dǎo)線一起穿過一零序C.T，也可在中性線N上安裝一個(gè)零序C.T，利用這些C.T來檢測三相的電流矢量和，即零序電流Io，IA+IB＋I(xiàn)C=IO，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無接地故障，且不考慮線路、電器設(shè)備的泄漏電流），IO=0；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡，則IO=IN，此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN；當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)檢測到的零序電流IO=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。
剩余電流保護(hù)的具體做法是在被測的三相導(dǎo)線路上與中性N上各裝一個(gè)C.T，或讓三相導(dǎo)線與N線一起穿過一個(gè)零序C.T，得到三相導(dǎo)線與中性線N的電流矢量和IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N，當(dāng)設(shè)有發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論三相負(fù)荷平衡與否，則此矢量和為零（嚴(yán)格講為線路與設(shè)備的正常泄漏電流）；當(dāng)發(fā)生某一相接地故障時(shí)，故障電流中會通過保護(hù)線PE及與地相關(guān)連的金屬構(gòu)件，即IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N≠0，此時(shí)數(shù)值為接地故障電流Id加正常泄漏電流。
從以上分析可看出，零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)兩者的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即ΣI=0，并且都用零序C.T作為取樣元件。在線路與電器設(shè)備正常情況下，各相電流的矢量和等于零（對零序電流保護(hù)假定不考慮不平衡電流），因此，零序C.T的二次側(cè)繞組無信號輸出（零序電流保護(hù)時(shí)躲過不平衡電流），執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障是地，各相電流的矢量和不為零，故障電流的零序C.T的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序C.T的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。
零序電流保護(hù)一般適合使用于TN接地系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，對TN-S系統(tǒng)Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即Zs＝Z1+ZPE+Zf；對于TN-C系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+Zf；對于TN-C-S系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+ZPE+Zf，產(chǎn)生的單相接地故障電流Id＝220/ZS，明顯大于無故障時(shí)的三相不平衡電流，只要整定合適，就可檢測出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流，以切斷故障回路。而對IT系統(tǒng)，一般均是使用對供電可靠性要求較高、對單相接地不必要立即切斷供電回路、但需發(fā)出絕緣破壞監(jiān)察信號、以維持繼續(xù)供電一段時(shí)間的工礦企業(yè)內(nèi)的不配出中性線的三相三線配電線路。當(dāng)單相接地時(shí)，該故障線路上流過的零序電流是全系統(tǒng)非故障系統(tǒng)電容電流之和，因而容易檢測出接地故障電流，故可用零序電流保護(hù)裝置來監(jiān)察相對地第一次接地故障。TT接地系統(tǒng)常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、民用建筑的照明、動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)中，常發(fā)現(xiàn)三相不平衡電流較大，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE，負(fù)載側(cè)接地電阻RA和電源側(cè)接地電阻RB，接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS，由于RA+RB＞＞Z1+ZPE+Zf，且RA+RB數(shù)值一般均較大，很明顯TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大，產(chǎn)生的單接故障電流Id，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，故不適用于TT接地系統(tǒng)。
由剩余電流保護(hù)工作原理分析可知，它的保護(hù)動(dòng)作整定電流可以從mA級到A級，有相當(dāng)高的動(dòng)作靈敏性，因此剩余電流保護(hù)裝置對于TN、TT、IT接地系統(tǒng)均可適用。但剩余電流保護(hù)適用于TN接地系統(tǒng)中的TN﹣S系統(tǒng)，不能用于TN﹣C接地系統(tǒng)的饋電主干線保護(hù)。因?yàn)門N﹣C接地系統(tǒng)中保護(hù)線PE和中性線N合用一根線PEN、PEN在正常工作時(shí)流過三相不平衡電流，當(dāng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的接地故障電流Id也從PEN線上流過，剩余電流保護(hù)裝置根本無法檢測出是不平衡電流還是接地故障電流，也就是說，已喪失單相接地故障的檢測功能。當(dāng)用于分干線及末端線中時(shí)，如果是TN-C接地系統(tǒng)，則應(yīng)按TN-C-S或局部TT接地處理，剩余電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定值（IΔn）一定要躲開正常漏電電流，才可避免誤動(dòng)作。我們在選用時(shí)，對于IΔn數(shù)值可根據(jù)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.3.11條進(jìn)行選擇，以適合各種場合和使用要求。
按《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，對于相線對地標(biāo)稱電壓為220V的TN系統(tǒng)三相四線制配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)用過電流保護(hù)不能滿足人身遭受電擊所允許的最大切斷故障時(shí)間時(shí)，宜采用零序電流保護(hù)，但保護(hù)整定值不應(yīng)小于該供電線路中最大不平衡電流，當(dāng)用過電流保護(hù)與零序電流保護(hù)均不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)。
對于TT系統(tǒng)的低壓配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)用過電流保護(hù)電器不能滿足動(dòng)作特性ZSIA≤50V時(shí)，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)。
對于IT系統(tǒng)的低壓配電線路接地故障保護(hù)，當(dāng)外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)接地時(shí)，發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符合TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求，當(dāng)外露可導(dǎo)電部分為共同接地，則發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符合TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求。
對于零序電流保護(hù)的零序C.T安裝，一定要符合有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)。對于IT接地系統(tǒng)，由于發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流不僅可能沿著發(fā)生故障電纜的導(dǎo)體表面流回，而且也可能沿著非故障電纜的導(dǎo)體表面流回，故安裝時(shí)必須將電纜頭經(jīng)零序C.T接地，這樣才能保證故障相和非故障相的電容電流通過接地點(diǎn)，即能防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，又能保證故障時(shí)裝置可靠動(dòng)作。對于IT接地系統(tǒng)，一般采用在中性線N上安裝零序C.T，對在低壓側(cè)母排的零序C.T必須安裝于中性線N與工作接地點(diǎn)（或重復(fù)接地）之間的母排上。如零序C.T安裝于配電屏的N線母排上，由于配電屏金屬外殼一般直接與接地極相聯(lián)，當(dāng)母線發(fā)生接地短路時(shí)，產(chǎn)生的故障電流Id將沿著配電屏金屬外殼→接地線→變壓器中性點(diǎn)流動(dòng)，而不經(jīng)過零序C.T，達(dá)不到所要求實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能，這一點(diǎn)在現(xiàn)場施工時(shí)很容易蔬忽。
從保護(hù)的動(dòng)作靈敏性與使用安全性來說，剩余電流保護(hù)高于零序電流保護(hù)，并且零序電流保護(hù)不能像剩余電流保護(hù)應(yīng)用在單相配電線路上，因此對于三相供配電系統(tǒng)如果零序電流保護(hù)靈敏度足夠，并且也適合選用該保護(hù)裝置的場合，為節(jié)約資金，可采用零序保護(hù)。對于TN�C系統(tǒng)，單相接地故障一般是在PEN上安裝零序電流保護(hù)裝置。由于保護(hù)電流整定應(yīng)躲過PEN上的最大不平衡電流，即在單相接地故障電流小于該整定電流時(shí)，零序電流保護(hù)裝置拒動(dòng)，有可能引起人身電擊和火災(zāi)，從這一點(diǎn)上考慮，實(shí)際上有關(guān)低壓配電線路接地保護(hù)在IEC標(biāo)準(zhǔn)中已取消了零序電流保護(hù)，而我國現(xiàn)行規(guī)范還是引入了此保護(hù)。不管是零序電流保護(hù)，還是剩余電流保護(hù)，都是接地保護(hù)的措施之一，還必須與等電位聯(lián)結(jié)結(jié)合使用，才能起到完善的防電擊作用。
環(huán)保知識
文檔應(yīng)用