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性，其引起的間接接觸電擊是 常見的電擊事故，引起的電氣對地電弧和火花也是 常見的電氣起火源，因此應(yīng)當特別重視。當然接地故障保護也區(qū)別于一般的短路保護，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。
　　
　　1．接地故障保護的原理
　　
　　實驗表明，當人體接觸到的電流值小于ioma時（因入而異，iec所取平均值），人體會有本能的擺脫欲望，然而一旦超過這個界限值，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，在長時間作用下將會使人體遭受電傷，如果此值大于30 ma，那么將會造成電擊致死的危險。由此可見，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)的時間有關(guān)。
　　
　　在工程計算上，通過人體的電流值表示起來較為繁瑣，而用施加在人體上的電壓值來表示較為容易。
　　
　　人體的阻抗主要是皮膚阻抗，在干燥條件下，皮膚阻抗大，達到30ma的電流需50v的接觸電壓，在潮濕條件下。皮膚阻抗小，達到30ma的電流僅需25v的接觸電壓。故而接地故障保護的原理在于當發(fā)生故障時，盡量降低人體的接觸電壓值至上述安全電壓以下，并使用保護電器來限制此電壓值對人體的作用時間，從而使人體避免電傷的危險。
　　
　　2．降低接觸電壓值
　　
　　(1)重復(fù)接地
　　
　　《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》( jgj16-2008)第12.2.2條中規(guī)定：“保護導(dǎo)體或保護接地中性導(dǎo)體應(yīng)在靠近配電變壓器處接地，且應(yīng)在進入建筑物處接地。”可見重復(fù)接地是在tn系統(tǒng)中對電源端的工作接地的重復(fù)設(shè)置。顧名思義，重復(fù)接地有多個接地，但都是對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)一個末端配電箱，一它的外露可導(dǎo)電部分已通過pe線與電源端中性點的地實現(xiàn)了連接，達到了保護接地的要求，但如果就近有現(xiàn)成的接地體可用來作重復(fù)接地，發(fā)生故障時的接觸電壓則會大大降低。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為變壓器中性點接地電阻。zpen和zpe分別為pen線和pe線的阻抗。此時如發(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，此時人體的預(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)生接地故障時人體的接觸電壓值，一般重復(fù)接地的電阻值不宜超過10ω。需要強調(diào)的是重復(fù)接地是保護導(dǎo)體(pe)或保護接地中性導(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，由于此類故障回路阻抗大，滿足不了短路保護的動作電流值，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，此值如果超過安全電壓，就有發(fā)生電擊事故的危險。總等電位聯(lián)結(jié)的作用便是消除由類似上述原因造成的危險電位差，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)是作用于一個建筑物中的局部范圍，旨在進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。當無局部等電位連結(jié)時，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點到電源段的電壓降已在等電位連結(jié)以外，對人體接觸電壓不產(chǎn)生影響。

　　3．保護電器的應(yīng)用
　　
　　tn系統(tǒng)的特點是當發(fā)生接地故障時，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兼做接地故障保護，如果接地故障電流值應(yīng)為斷路器瞬動脫扣器整定電流值的1.3倍以上便認為是滿足要求的，此為 經(jīng)濟的保護措施，但有時配電線路過長，回路阻抗大，接地故障電流很小，經(jīng)過計算并不能滿足上述要求，歸納起來大約有三點解決措施：
　　
　　(1)適當加大線纜截面積，以此來減小回路阻抗，增大接地故障電流，從而滿足上述要求。以大代小勢必會加大初始投資，這時便要根據(jù)實際情況及其他因素綜合考慮，如電纜的抗機械強度、經(jīng)濟壽命期內(nèi)的線路損耗費用以及用電負荷的可擴容性等。
　　
　　(2)選用帶有接地故障保護功能的斷路器。目前應(yīng)用較為廣泛的是剩余電流動作保護器(rcd)，它的整定值只需躲開被保護回路的正常對地泄露電流。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。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)電動機保護器(emc)。近年來電動機保護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)備為電動機，這時便可以利用電動機保護器所帶有的接地故障保護功能來實現(xiàn)保護。
　　
　　復(fù)接地和等電位聯(lián)結(jié)用于降低接觸電壓，而保護器用于縮短電流對人體的作用時間，在設(shè)計過程中，兩者缺一不可，要相輔相成，才能達到 好的防電擊效果。

　　
　　此時如果b—-e段距離較長，會導(dǎo)致接觸電壓過大，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，其瞬動電流脫扣器整定電流為160a．為使其可靠動作，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所的安全電壓50v。
　　
　　從以上分析可以看出等電位連結(jié)的實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)計中，應(yīng)依據(jù)實際情況分別做以總等位連結(jié)和局部等電位連結(jié)來保證人身安全，幾根連線，既簡單又經(jīng)濟，卻可以取得很好的效果。

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