在低压配电系统中,配电变压器中性点的接地电阻确实不宜超过4Ω,这主要是基于安全和系统稳定性的考虑。首先,我们来深入理解一下这个接地电阻的含义。在接地系统中,这个电阻实际上代表了接地线路的导电性能,其数值的大小直接影响到电流流入大地的效率。
为什么接地电阻不能过大呢?想象一下,如果接地电阻过大,当发生漏电或雷击等情况时,电流很难顺畅地流入大地,导致系统容易受到电击或雷击的影响。此外,大的接地电阻也会导致系统产生较高的电位差,这可能引发设备损坏甚至火灾。那么,系统接地的接地电阻,是不是做的越小对低压配电系统越有利呢?下面本文用TN系统给大家分析一下,希望能给广大电气设计人员一些参考。
※ 系统接地的接地电阻,是不是做的越小对低压配电系统越有利呢?
依据GB50054-2011《低压配电设计规范》第5.2.1条规定:当TN系统相导体与无等电位联结作用的地之间发生接地故障时,其接地电阻的比值应符合下式的要求:
Rb/Re≤50/(U-50) [公式一]
U---相导体对地标称电压(V);
Rb---所有与系统接地极并联的接地电阻(Ω);
Re---相导体与大地之间的接地电阻(Ω)。
那么以上这个公式是怎么得来的?我们根据下面的接线示意图来推导一下:
根据以上接线图可知,当L1相发生接地故障时,故障电流通过Re和Rb返回变压器,那么PEN线和PE线上的电压上升为Uf,因为用电设备外壳与PE线相连接,因此用电设备的外壳电压也上升为Uf,Uf=Id*Rb,为了使用电设备外壳的电压不超过50V的安全电压,就必须要求Uf小于等于50V,即Uf=Id*Rb≤50V。 [公式二]
又根据故障电流Id的路径可知:Id=U/(Rb+Re)。[公式三]
将公式三代入公式二可得:U*Rb/(Rb+Re)≤50 ,进一步就可得出公式一:Rb/Re≤50/(U-50)。
在220/380V低压系统中,U为相电压220V,把U=220V代入公式一可得:
Rb≤0.29*Re;
因为Re不是个确定值,每次接地故障都可能不同,因此对系统接地电阻Rb就没法设一个限值。但是从公式二可知,发生单相接地故障时,用电设备外壳的故障电压Uf=Id*Rb,系统接地电阻Rb越小,用电设备外壳的故障电压就越小,因此从防范电击的角度,系统接地电阻Rb越小越有利。
※ 结论:
通过以上计算分析可以得知,系统接地电阻要求小于4Ω并不是一个计算出来的限值,更像是一个经验值,一个在不同的接地土壤环境中较容易实现的数值,而当系统接地电阻做到4Ω后仍不能满足公式一时,还可以补充其他有效的间接接触防护措施,比如做等电位联结等。
在TN系统配电中,在条件允许的情况下,还是应该尽量降低系统接地电阻Rb值,毕竟从防范电击的角度,系统接地电阻Rb越小对配电系统的安全运行越有利。