電擊防護的故障保護分析

時間:2015-07-27 來源:網絡 作者:佚名 收藏到我的收藏夾
簡介:摘要 故障保護以電流對人體的效應為基礎,通常以約定時間 / 電壓區域作為判斷依據。提出保護等電位聯結和自動切斷電源的故障保護應根據最新的IEC 60479系列標準對約定時間以及接觸電壓閾值作出

摘要

故障保護以電流對人體的效應為基礎,通常以約定時間 / 電壓區域作為判斷依據。提出保護等電位聯結和自動切斷電源的故障保護應根據最新的IEC 60479系列標準對約定時間以及接觸電壓閾值作出相應調整,以保障人身安全。

1 故障保護措施

故障保護是設備或裝置發生單一故障條件下的保護。由單一故障導致一個或多個隨后的故障仍然屬于單一故障條件。

等電位聯結和自動切斷電源是故障保護中兩個最常用的保護措施。等電位聯結的保護注重降低預期接觸電壓,使得故障電壓低于預期接觸電壓閾值;而自動切斷電源的保護強調在約定的時間內切斷電源回路。從單一故障保護的角度,采用自動切斷電源屬于有效的保護措施,可以獨立地完成故障保護功能。表1節選自IEC 61140CDV《Protectionagainst electric shock - Common aspects for installation and equipment》附錄A,圖A. 1。

然而,配電系統和電氣裝置并非只存在單一故障,例如,TN系統由于接地故障可能在電氣裝置中產生轉移故障電壓,并能沿PE或PEN導體蔓延到整個TN配電系統中。那么,無論何種接地形式,等電位聯結都能顯示其獨特的均衡電位的能力:

a. 平衡建筑物內的地電位;

b. 消除建筑物外引入的危險電位;

c. 降低建筑物內的故障接觸電壓。

因此,IEC標準從降低低壓電氣裝置預期接觸電壓的角度,把等電位聯結的保護作為故障保護的前提是有道理的。

等電位聯結和自動切斷電源最好能同時存在,互相配合,以期達到最佳的保護效果。但是,從表1得知,IEC 61140最新的CDV版本也把保護等電位聯結列為單獨的故障保護措施(注意,不是用于附加保護的局部或輔助等電位聯結)。

2 保護等電位聯結

2. 1總等電位聯結的保護效果

從整個電氣裝置的角度,每個建筑物內都應設置總等電位聯結。通過將總保護導體、電氣裝置的總接地導體、裝置外可導電部分和建筑物金屬結構等聯結到總接地端子上,以便在發生接地故障時,達到降低預期接觸電壓的目的。

以TN - C - S系統為例,依據《建筑物電氣裝置600問》,預期接觸電壓:

Ut″ = Id × ZPE


式中:

Id—— 故障電流;

ZPE—— 故障點到MET(總接地端子)之間的PE導體上的阻抗。

由上式可知,設置總等電位聯結后,預期接觸電壓會降低,具體降低的數值需要根據實際PE導體和PEN導體的阻抗比值來確定。例如,當故障回路相導體和PE導體同線徑。預期接觸電壓:

Ut″ = (0.8× U0)/2

= (0.8× 220)/2

= 88 V

式中:0. 8 —— 考慮總等電位聯結(或局部等電位聯結)電源側回路阻抗上的電壓降而取的約定系數。沒有精確資料的情況下,一般可取0. 8。

然而,設置總等電位聯結是否一定會降低預期接觸電壓?

2. 2變壓器在建筑物內的總等電位聯結

當變壓器設于TN - S系統的建筑物內,總等電位聯結板通常設于低壓總配電柜附近,見圖3。接觸電壓原理如圖4所示。

預期接觸電壓:

Ut″ = Id × ZPE

Ut″沒有因總等電位聯結而降低,Ut″ = 220/2 = 110 V,不需要考慮0. 8的約定系數。

2. 3 保護等電位聯結保護

雖然IEC標準不再提及局部等電位聯結,但是,獨立于自動切斷電源的保護等電位聯結故障保護措施勢必要設置局部等電位聯結,而且,必須經過有效性校驗。

類似于輔助等電位聯結,交流系統內的局部等電位聯結應滿足:

R ≤50V/I a


式中:

R —— 可同時觸及的外露可導電部分和裝置外可導電部分之間,故障電流產生的電壓降引起接觸電壓的一段線路的電阻,Ω;

I a —— 保護電器的動作電流,A。

此時,局部等電位聯結有效性的判定應符合最新的時間 / 電壓區域的要求。 1/2 12下一頁尾頁

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