矿山低压配电系统接地的研究与应用
摘要: 如果矿山低压配电系统在运行的过程中出现了接地故障,其接地线金属与导体金属之间就会保持直接的关系,直接导致电阻设备的作用不能得到有效的发挥,如果其中电流比较大,就非常容易导致故障电流的发生,当故障电流超过一定的幅值,就会导致过载保护器和熔断器发生作用。本文对矿山低压配电线路接地故障的巡视与维修进行分析,以供参考。

1 矿山低压电气接地的基本形式

1.1 IT系统

IT系统。首先要做的也是对这一系统的进行特色进行分析,可以发现这一系统的主要特点体现在电源中性点不接地上。除此之外,系统中所有设备的直接外露部分都会进行直接接地的处理,或是选择一些较大阻抗的点直接进行接地。受系统本身运行特色的影响,IT系统的使用范围也较为狭窄,多为三箱三线制电路。在客观环境的保障下,设备即使发生故障,设备外壳所带的电压也是远远小于安全电压的。这就意味着IT系统的实际工作原理是在设备故障发生之后,能够借助接地装备的辅助作用来实现对电流的分流。目前很多环境条件较差,并且对电力持续性要求较高的场所大部分使用的都是IT供电系统,这主要是考虑到IT系统的安全性好,并且随着IT系统的不断应用,这一系统已经越来越受到人们的青睐。

1.2  TT接地系统

由于负荷侧用电设备各自的PE线互不相关,因此电磁适应性较好,这点与IT接地系统一致。当任何一相发生对地短路,能够有效降低设备可触及裸露部分的电压值,相对IT接地系统来说减轻了人体伤害程度,提高了使用安全性,其短路电流的大小取决于电源侧中性点接地电阻值、负荷侧用电设备外露可导电部分接地电阻值、故障相导体阻抗值、保护导体阻抗值、人体接触阻抗值的大小,一般地,电源侧中性点接地电阻值和负荷侧用电设备外露可导电部分接地电阻值较大,故接地故障环路阻抗较大,故障回路电流较小,一般的过流保护装置难以灵敏地检测出故障电流的存在而动作,使得故障电流长期存在。TT接地系统多应用于农村小负荷分散电网中。

1.3  TN接地系统

TN接地系统又可以分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种基本形式。TN-C接地系统是指电气供配电系统电源侧中性点直接接地,负荷侧用电设备外露可导电部分通过PEN导体连接至电源侧中性线接地点的接地系统,该系统中PEN导体称为保护接地中性线,兼有保护接地线和中性线的功能根导线,与TN-S接地系统相比,节省了投资,但降低了安全性。该系统多用于变电所低压侧至用户侧配电柜进线处的一段线路中,基本不被作为独立供配电系统所采用,为了保证系统的设备和人身安全,该段线路中PEN线不允许断开或隔离,所以不允许装设开关电器,一旦PEN线断开,且受到雷电感应过电压或者由于相对低故障引起变压器中性点电位升高而带电,给检修带来安全隐患。另外,TN-C系统发生金属性短路,短路电流较大,可以及时切断电源侧的断路器或者熔断器,但如果发生电弧性短路,短路电流不足以使熔断器或者断路器动作,不能及时切断电源,电弧容易点燃周围的可燃物而引发火灾;防止电弧性接地短路和漏电保护的措施一般是采用剩余电流动作保护器(以下简称RCD),而在TN-C系统中如果使用RCD,三相相线和PEN中性保护线全部穿过RCD,导致故障电流在RCD内相互抵消使RCD发生据动,给发生火灾和人身伤害带来安全隐患,因此TN-C系统中不能使用RCD。TN-S接地系统是指电气供配电系统电源侧中性点直接接地,负荷侧用电设备外露可导电部分通过PE保护导体连接至电源侧中性线接地点的接地系统,该系统的保护线PE完全独立于中性线N,与TN-C接地系统相比多一条电线,增加了投资,安全可靠性同步提升,广泛应用于工厂供电、建筑工程供配电系统,特别是施工现场临时用电等场所必须采用。

2 矿山低压配电线路接地故障的巡视与维修

2.1针对接地故障的处理措施

应当对输电、配电线路与设备等加以合理分级,进行分级保护。按照设备登记,对输电与配电总进线、主干线以及支线的各个级别作出严格划分,并根据对应的等级选取合适的漏电设备保护装置。合理制定输配电线路的保护措施,保证在接地输电、配电线路在故障出现时可以立即断连;选取合适的漏电保护装置来保障低压输配电线路的接地安全性。留点保护装置能够在出现漏电问题时迅速切断接地线路,进而防止形成接地电弧,进而有效防范接地故障问题的发生。在漏电保护装置型号选取方面,应当对泄漏电流量加以详细计算,要能完全避免发生因泄漏电流太大而造成的人员触电事故;在解决保护所引发的接地故障时,可对残留电流动作加以充分利用。在线路中若是出现严重的电流泄漏问题,那么其中性电流和三相负载电流的矢量和将为零值。由单相引发的接地故障中,故障电流会经过PE线与地层形成回路,以此防止两者矢量和为零。残余电源电路动作电流将高于输电线路与电气设备的泄漏电流,使得接地故障获得有效解决,并且电力系统也会保持稳定运转,使得供电更加安全、可靠。

2.2 对低压配电设备巡查制度进行规范

由于存在外部环境干扰因素以及设备质量、自身使用寿命的限制等,低压配电线路不可避免的会存在一些可靠性与稳定性缺陷,对此必须要建立规范化的检修巡查制度,按期开展巡视工作,确保配电系统的稳定运作。安排排查潜在设备与环境风险,并对污染物质和障碍体加以清除,及时替换受损与老化设备,保障系统的稳定性。

2.3单相接地故障

由于配电线路中性点不接地,出现了单向接地而造成的非接地相电压增大,线路可以正常工作,但是线路内部的设备与线路绝缘结构出现严重损坏问题,并且故障问题持续扩大影响,所以应该立即采取措施消除该故障。对于没有安装分段、分路断路器的放射性线路,要加大力度进行监控管理,及时发现存在的问题,对于已经安装分段、分路断路器的线路,应该通过拉断开关来确定其故障问题。

结 语

低压配电系统中存在接地故障,简单来说就是由于电线对地或者是与地面相关联的导电体之间出现了短路问题,从而引发的一种电气故障。一旦发生接地故障,所产生的负面影响是较大的,会影响到与其相关的电气设备,致使设备都出现故障性的电压情况。不仅仅会损坏电气设备的性能,中断设备正常运行的状态,而且会对周围的居民生活的人身安全产生一定威胁,容易使人遭受电击。甚至有可能会因为接地点所形成的电弧电火花而点燃附近的易燃易爆物品,造成大型火灾事故的发生。从所产生的负面影响来看,做好低压配电系统中接地故障的分析和保护是一项非常重要的工作,这也是目前电气设计行业着重关注的实际问题。

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