接地故障保護

在電氣故障情況下，為防止因間接接觸帶電體而導致人身電擊，因線路故障導致過熱造成損壞，甚至導致電氣火災，低壓配電線路應按《低壓配電設計規範》(GB50054- 95) 要求裝設短路保護過負載保護和接地故障保護，用以分斷故障電流或發出故障報警信號。現行的設計和施工中均提出在低壓配電線路中需設置接地故障保護。在《低壓配電設計規範》(GB50054- 95)第4.4.10 至4.4.22 條中分別詳細的對幾種不同接地型式的系統，明確指出所應採用的不同接地故障保護方式及條件。依據規範所認定的三種不同接地故障保護方式對其工作原理及條件進行分析，以及採用的方法和保護電器的裝設位置 ^[1]  。

這種保護方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設其他裝置就可以實現接地故障保護功能，所以方便易行。但應能滿足規範所要求的在發生故障時，斷路器切斷故障電流的允許時間。

三相四線制配電線路正常運行時，如果三相負載完全平衡，無諧波電流，忽略正常泄漏電流，則流過中性線N的電流為0，即零序電流為0；如果三相負載不平衡，則產生零序電流，如果某一相發生接地故障時，零序電流將大大增加。因此利用檢測零序電流值發生的變化，可取得接地故障的信號。所以利用零序電流來實現接地故障保護時其動作電流應大於三相不平衡電流 ^[2]  。

剩餘電流保護所檢測的是三相電流家中性線電流的相量和，三相四線配電線路正常運行時，即使三相負載不平衡，剩餘電流只是線路泄漏電流，配電線路在沒有發生接地故障時，三相負荷電流與中性線電流的矢量和無論三相負荷電流平衡與否它們的電流均為零，即|IA|+|IB|+|IC|+|IN|=0。零序電流保護一般適用於TN接地系統。對於TT系統;因三相不平衡電流較大，故TT系統在故障迴路阻抗大，所發生的單相接地故障電流Id 遠小於不平衡電流，很難檢測出故障電流，所以零序電流保護不適用於TT接地系統。從利用剩餘電流來完成接地故障保護的原理分析可知它保護動作整定電流可以從mA級到A級，有相當高的動作靈敏度。對於TN、TT、IT接地系統均可以運用。但不適用於TN 系統中TN- C接地系統。在TN- C接地系統中保護線PE和中性線N是合為一根PEN線，在正常工作時PEN線要流過三相不平衡電流，當發生單相接地故障時所發生的故障電流也要從PEN線流過，所以剩餘電流保護裝置無法檢測出剩餘電流。無論是通過電流保護兼接地故障保護，還是零序電流保護或剩餘電流保護，它們都是我國現行規範允許的接地故障保護措施之一，在實施過程中都必須與等電位聯接相結合使用，才能完善保護作用。保護電器的裝設位置：a.對於樹幹式配電系統，保護電器應裝設在被保護線路與電源線路的連接處。b.當從幹線引出的敷設於不燃燒或難燃材料管槽內的分支線，為了操作維護方便，可將分支的保護電器裝設在距連接點大於3 米處。c.一般情況下，應在三相線路上裝設保護電器，在不引出N線的IT系統中，可在二相上裝設保護電器。d.N線上保護電器的裝設。在TN- S 系統或TT系統中，當N線的截面與相線相同，或雖小於相線但已能被相線上的保護電器所保護時，N線上可不裝設保護。e.斷開N線。總之，用電設備的接地接地及安全設計，應根據安全保護所具備的條件並結合工程的特點、規模、地質特點等具體情況確定接地系統的形式。根據低壓配電系統的不同的接地型式而採取不同的接地保護措施，以保證供電系統的安全和可靠 ^[3]  。