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核心提示：
為防止因配電線路接地故障所發(fā)生的人身間接電擊、電氣火災(zāi)及線路的熱穩(wěn)定性，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)和施工中均提出在低壓配電線路中需設(shè)置接地故障保護(hù)。在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-95）第4.4.10至4.4.22條中分別詳細(xì)的對(duì)幾種不同接地型式的系統(tǒng)，明確指出所應(yīng)采用的不同接地故障保護(hù)方式及條件。本文依據(jù)規(guī)范所認(rèn)定的三種不同接地故障保護(hù)方式對(duì)其工作原理及條件進(jìn)行分析，以便在實(shí)際工作中更好的應(yīng)用 。
1、利用配電線路所設(shè)置的過電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)；
這種保護(hù)方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設(shè)其他裝置就可以實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)功能，所以方便易行。但應(yīng)能滿足規(guī)范所要求的在發(fā)生故障時(shí)，斷路器切斷故障電流的允許時(shí)間。
2、利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；
依據(jù)基爾霍夫定律流入電路中任意節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和為零，所以三相電流的矢量和即零序電流I0=︱IA︱+︱IB︱+︱IC︱在三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（假定無接地故障，不考慮線路及電器設(shè)備的正常泄漏電流）I0=0.當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)I0=IN，此時(shí)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)必然要產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)的零序電流
I0=IN+Id是三相不平衡電流與單相接地故障電流的矢量和。所以利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)時(shí)其動(dòng)作電流應(yīng)大于三相不平衡電流。
3、利用剩余電流實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；
配電線路在沒有發(fā)生接地故障時(shí)，三相負(fù)荷電流與中性線電流的矢量和無論三相負(fù)荷電流平衡與否它們的電流均為零，即∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣=0.當(dāng)某一相發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流通過保護(hù)線PE與大地構(gòu)成通路，所以此時(shí)∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣≠0.此時(shí)的電流應(yīng)為接地故障電流加上配電線路及電器設(shè)備的正常泄漏電流，我們稱此電流為剩余電流。由此分析可知利用剩余電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)時(shí)其動(dòng)作電流應(yīng)為剩余電流。
零序電流保護(hù)一般適用與TN接地系統(tǒng)。在發(fā)生某一相單相接地故障時(shí)，對(duì)于TN-S系統(tǒng)其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(duì)于TN-C系統(tǒng)其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(duì)于TN-C-S系統(tǒng)其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.所發(fā)生的單相接地故障電流Id=220/ZS，明顯地大于無故障時(shí)的三相不平衡電流。如果其動(dòng)作電流整定值合適，在發(fā)生接地故障時(shí)能躲過不平衡電流，檢測出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流就能實(shí)現(xiàn)其對(duì)接地故障地保護(hù)。對(duì)于TT系統(tǒng)；因三相不平衡電流較大，在發(fā)生某相接地故障時(shí)其回路阻抗應(yīng)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及接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS.由于RA+RB＞Z1+ZPE+Zf，并且RA+RB數(shù)值一般較大，故TT系統(tǒng)在故障回路阻抗大，所發(fā)生的單相接地故障電流Id遠(yuǎn)小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，所以零序電流保護(hù)不適用于TT接地系統(tǒng)。
從利用剩余電流來完成接地故障保護(hù)的原理分析可知它保護(hù)動(dòng)作整定電流可以從mA級(jí)到A級(jí)，有相當(dāng)高的動(dòng)作靈敏度。對(duì)于TN、TT、IT接地系統(tǒng)均可以運(yùn)用。但不適用于TN系統(tǒng)中TN—C接地系統(tǒng)。在TN–C接地系統(tǒng)中保護(hù)線PE和中性線N是合為一根PEN線，在正常工作時(shí)PEN線要流過三相不平衡電流，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)所發(fā)生的故障電流也要從PEN線流過，所以剩余電流保護(hù)裝置無法檢測出剩余電流。也就是說對(duì)于TN-C系統(tǒng)，剩余電流保護(hù)已無檢測剩余電流的功能。
從保護(hù)動(dòng)作靈敏度與使用安全性來說，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)不能應(yīng)用于單相配電線路上。我國以前采取蘇聯(lián)用零序電流保護(hù)作為接地故障故障保護(hù)。對(duì)于TN–C系統(tǒng)由于零序電流保護(hù)裝置是安裝在PEN線上，保護(hù)整定值應(yīng)躲過PEN線上最大不平衡電流，在單相接地故障電流小于該整定值時(shí)，保護(hù)裝置就會(huì)拒動(dòng)，就有可能引起人身電擊或火災(zāi)危險(xiǎn)的發(fā)生。所以在低壓配電線路接地保護(hù)的IEC標(biāo)準(zhǔn)中已取消了零序電流保護(hù)。
無論是通過電流保護(hù)兼接地故障保護(hù)，還是零序電流保護(hù)或剩余電流保護(hù)，它們都是我國現(xiàn)行規(guī)范允許的接地故障保護(hù)措施之一，在實(shí)施過程中都必須與等電位聯(lián)接相結(jié)合使用，才能完善保護(hù)作用。
1、利用配電線路所設(shè)置的過電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)；
這種保護(hù)方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設(shè)其他裝置就可以實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)功能，所以方便易行。但應(yīng)能滿足規(guī)范所要求的在發(fā)生故障時(shí)，斷路器切斷故障電流的允許時(shí)間。
2、利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；
依據(jù)基爾霍夫定律流入電路中任意節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和為零，所以三相電流的矢量和即零序電流I0=︱IA︱+︱IB︱+︱IC︱在三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（假定無接地故障，不考慮線路及電器設(shè)備的正常泄漏電流）I0=0.當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)I0=IN，此時(shí)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)必然要產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)的零序電流
I0=IN+Id是三相不平衡電流與單相接地故障電流的矢量和。所以利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)時(shí)其動(dòng)作電流應(yīng)大于三相不平衡電流。
3、利用剩余電流實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；
配電線路在沒有發(fā)生接地故障時(shí)，三相負(fù)荷電流與中性線電流的矢量和無論三相負(fù)荷電流平衡與否它們的電流均為零，即∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣=0.當(dāng)某一相發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流通過保護(hù)線PE與大地構(gòu)成通路，所以此時(shí)∣IA︱+︱IB︱+︱IC∣+∣IN∣≠0.此時(shí)的電流應(yīng)為接地故障電流加上配電線路及電器設(shè)備的正常泄漏電流，我們稱此電流為剩余電流。由此分析可知利用剩余電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)時(shí)其動(dòng)作電流應(yīng)為剩余電流。
零序電流保護(hù)一般適用與TN接地系統(tǒng)。在發(fā)生某一相單相接地故障時(shí)，對(duì)于TN-S系統(tǒng)其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(duì)于TN-C系統(tǒng)其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(duì)于TN-C-S系統(tǒng)其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.所發(fā)生的單相接地故障電流Id=220/ZS，明顯地大于無故障時(shí)的三相不平衡電流。如果其動(dòng)作電流整定值合適，在發(fā)生接地故障時(shí)能躲過不平衡電流，檢測出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流就能實(shí)現(xiàn)其對(duì)接地故障地保護(hù)。對(duì)于TT系統(tǒng)；因三相不平衡電流較大，在發(fā)生某相接地故障時(shí)其回路阻抗應(yīng)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及接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS.由于RA+RB＞Z1+ZPE+Zf，并且RA+RB數(shù)值一般較大，故TT系統(tǒng)在故障回路阻抗大，所發(fā)生的單相接地故障電流Id遠(yuǎn)小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，所以零序電流保護(hù)不適用于TT接地系統(tǒng)。
從利用剩余電流來完成接地故障保護(hù)的原理分析可知它保護(hù)動(dòng)作整定電流可以從mA級(jí)到A級(jí)，有相當(dāng)高的動(dòng)作靈敏度。對(duì)于TN、TT、IT接地系統(tǒng)均可以運(yùn)用。但不適用于TN系統(tǒng)中TN—C接地系統(tǒng)。在TN–C接地系統(tǒng)中保護(hù)線PE和中性線N是合為一根PEN線，在正常工作時(shí)PEN線要流過三相不平衡電流，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)所發(fā)生的故障電流也要從PEN線流過，所以剩余電流保護(hù)裝置無法檢測出剩余電流。也就是說對(duì)于TN-C系統(tǒng)，剩余電流保護(hù)已無檢測剩余電流的功能。
從保護(hù)動(dòng)作靈敏度與使用安全性來說，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)不能應(yīng)用于單相配電線路上。我國以前采取蘇聯(lián)用零序電流保護(hù)作為接地故障故障保護(hù)。對(duì)于TN–C系統(tǒng)由于零序電流保護(hù)裝置是安裝在PEN線上，保護(hù)整定值應(yīng)躲過PEN線上最大不平衡電流，在單相接地故障電流小于該整定值時(shí)，保護(hù)裝置就會(huì)拒動(dòng)，就有可能引起人身電擊或火災(zāi)危險(xiǎn)的發(fā)生。所以在低壓配電線路接地保護(hù)的IEC標(biāo)準(zhǔn)中已取消了零序電流保護(hù)。
無論是通過電流保護(hù)兼接地故障保護(hù)，還是零序電流保護(hù)或剩余電流保護(hù)，它們都是我國現(xiàn)行規(guī)范允許的接地故障保護(hù)措施之一，在實(shí)施過程中都必須與等電位聯(lián)接相結(jié)合使用，才能完善保護(hù)作用。
