4、防范TT系統(tǒng)電氣絕緣擊穿事故的安全措施
為防范TT系統(tǒng)絕緣擊穿事故可采取以下安全措施。
4.1限制10kV網絡的接地故障電流Id值和變電所接地電阻值
為防止低壓系統(tǒng)絕緣被暫態(tài)工頻過電壓擊穿損壞,IEC標準(3)規(guī)定了低壓絕緣允許承受的工頻暫態(tài)過電壓和切斷電源時間如下表:
由表和圖6可知,如果變電所10kV斷路器能在5s內切斷電源,只要RB上的故障電壓降Uf=Id·RB不大于1200V,用戶低壓絕緣就能承受此過電壓而不損壞。為此應盡量限制RB和Id值,使其乘積不大于1200V。對于戶內變電所,如利用等電位聯(lián)結內的基礎鋼筋、金屬水管和電纜金屬外皮等自然接地體作接地極,RB可不難達到1Ω以下。但對于孤立的桿上變壓器,靠人工接地極達到低接地電阻是困難的。綜合考慮各種電氣安全要求,RB值不大于2Ω是比較安全也是可行的。如前例所述10kV網絡小電阻接地系統(tǒng)的接地故障電流Id若不大于600A,則在變電所采用一共用接地裝置且接地電阻RB不大于2Ω的情況下,TT系統(tǒng)低壓絕緣將是安全的。有些地區(qū)供電部門采用過大的接地故障電流值,卻要求高壓用戶將變電所接地電阻大大降低以至小到0.5Ω,顯然是不合適的和缺乏依據的。
在防雷擊電脈沖裝置中,SPD的Uc值一般為300V左右,在TT系統(tǒng)內如圖6所示的相地間的Uf+220V暫態(tài)過電壓將使SPD導通,其持續(xù)時間長達數百毫秒,它泄放的過大能量將燒壞SPD。為此在TT系統(tǒng)內應采用3+1的SPD裝用方式,以防SPD被燒壞。這在有關防雷規(guī)范已有具體規(guī)定,此處不多敘述。
4.2在變電所內分開設置10kV側的保護接地和低壓側的系統(tǒng)接地,前文已述。
5、變電所與低壓用戶同處于一建筑物內時不存在高壓側接地故障引起低壓用戶電氣事故的危險
當變電所與低壓用戶共處于同一建筑物內時是不能采用TT系統(tǒng)的,因在同一建筑物內低壓系統(tǒng)的系統(tǒng)接地和保護接地是難以做到電氣上的隔離的。因此不存在低壓絕緣被暫態(tài)過電壓擊穿和防雷SPD被暫態(tài)過電壓燒壞的危險。在同一建筑物內也不能采用TN-C-S系統(tǒng),因PEN線難以做到與地絕緣,其對地電位將產生雜散電流(4),引起地下金屬部分的腐蝕,它也對信息設備引起干擾。所以在同一建筑物內只能采用TN-S系統(tǒng)。這樣如圖7所示
變電所10kV側的保護接地和低壓側的系統(tǒng)接地及保護接地通過建筑物的總等電位聯(lián)結而共用一接地極(即基礎鋼筋和水管等自然接地體構成的接地極),它們同處在一相同的電位水平上。這樣當變電所高壓側發(fā)生接地故障時,無論圖中接地母排對地電位Uf升至多高,在此建筑物內由于總等電位聯(lián)結的作用,全部電氣裝置的電位都升高至同一Uf而不出現(xiàn)危險的電位差,前述人身電擊以至絕緣損壞事故都不可能發(fā)生,沒有必要采取任何防范措施。
6、結束語
6.1城市10kV網絡改用小電阻接地系統(tǒng)后可能在另一建筑物的低壓用戶內引起人身電擊事故以及絕緣擊穿導致設備損壞、短路起火等事故。這種事故發(fā)生后變電所內很快切斷電源,現(xiàn)場故障電壓瞬即消失,很難查出事故起因。對此電氣危險,供電部門或低壓用戶都不能掉以輕心,應在變電所和低壓用戶內采取有效的安全措施。
6.2最徹底的安全措施,是在變電所將10kV側的保護接地和低壓側中性點的系統(tǒng)接地分開設置,以隔斷10kV側危險接地故障電壓傳導至低壓用戶的途徑。
6.3如變電所難以分開設置兩個接地極,可采取如下安全措施:
6.3.1在TN系統(tǒng)內為防人身電擊危險,在建筑物內應實施總等電位聯(lián)結,以消除沿低壓線路導入的危險電位差。在難以作等電位聯(lián)結的TN系統(tǒng)戶外部分應改用局部TT系統(tǒng)。
6.3.2在TT系統(tǒng)內為防低壓絕緣被暫態(tài)工頻過電壓擊穿,應限制10kV網絡小電阻接地系統(tǒng)的接地故障電流Id和變電所共用接地極的接地電阻RB,使故障電壓Uf=Id·RB不大于1200V。如果在TT系統(tǒng)內裝用SPD,則SPD的裝用應采用3+1的裝用方式。
6.4當變電所和低壓用戶共處于同一建筑物內時,由于總等電位聯(lián)結的作用,變電所高壓側接地故障不會引起該建筑物內低壓用戶的電氣事故,不必采取防范措施。這時總等電位聯(lián)結內的鋼筋等自然接地體成為變電所良好的接地極。除非基礎鋼筋混凝土被防水層包裹,對其接地電阻RB的阻值無要求。