金属灯杆防触电措施

问题探讨 金属灯杆防触 电措施 西安 市路灯 管理处 张立信 近几年来 ，西 安市 路灯 数量 大幅增 长 ，架空 、电 器 。 缆线路已达数百公里 ，灯盏已达 27000余盏 ，尤其金 属灯杆沿西安市主干路 、支干路已尽乎布满 ，其安全 运行与人身防护已成为不可忽视的问题。目前我市 金属灯杆 的运行 防护方 式 为 ：低 压 电压 (380V／ 220V)中性点直接接地 系统的保护接地 (其方式和 目的见图① 、②)，其接地电阻要求<1OQ。但由于我 市较多地段由于地质原因，实际接地电阻均在 10Q 以上 ，虽已采取增加并联接地体和灌注金属钠盐措 施 ，起到一定减少接地电阻 目的，但效果均不如该系 统的接零保护方式(接零保护直接与外壳构成回路， 使电杆外壳短路电压趋于 0伏 ，对人身不构成触电 危险 )。因为当电杆 内电源发生一相短路 与外 壳相碰 时 ，其接地电阻超过 30Q以上，由于回流电路不畅 ， 致使金属电杆产生 100V以上电压。因此 ，加装保护 接地装置 ，并降低接地 电阻<4—10Q，是避免触电危 险的有效措施 。 建议新 建金属灯杆 防护措施 采用接零保 护见 图 ㈣ 一S制式 。 根 据 GB50052—95供 配 电 系统 设 计 规 范 6．0．1 之规定，低压配电电压应采用 220／380V带电导体 系统的型式 ，宜采用单相两线 ，两相三线 ，三相三线 和三相 四线 制 。 6．0．7之规定 ，在 TN及 ，I1l系统接地型式的低 压 电网中 ，宜选 用 D．Ynll结线组 别 的三相 变压器作 为配电变压器。D．Ynll结线与 Y，YnO结线的同容量 变压器相比，前者空载损耗虽略大于后者 ，但三次谐 波及以上激磁电流在原边接成△条件下，可在原边 环流与原边接成 Y形条件下 比较有利抑制高次谐 波电流，这在当前电网中接用电力电子元件 日益广 泛的情况下 ，采用△形结线是有利的。D．Ynll比 Y． YnO结线零序阻抗要小的多 ，有利于单相接地短路 故障的切除。当接用单相不平衡负荷时，Y．YnO结线 变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的 25％，这样就严重限制单相负荷的容量 ，影响变压器 设备能力的充分利用。因此在 1'N及 I11系统接地型 式的低压电网中 ，宜采用 D．YrIll结线组别配电变压 低压配电系统接地型式 TN系统 1一 T— r ， J』 — ) 6 6 l‘ 一 一＼ 厂 接地点 图一 TN—S系统 目前我市金属妇‘杆绝大多数采用 TT系统 1 一 一 一 一 _ 卜] 电力磊纬 ● I ，l 一 一 一● 图二 TT系统 在 电力 系统 中 ，将 电气设备 和用电装置 的中性 点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连 接 ，即接地 。将 电气设 备和用 电装置 的金属 外壳与 系 统零线相接即接零。接地和接零的 目的不仅是为了 电气设备的正常工作(工作性接地 )，而且是为了人 身和设备的安全(保护接地和接零 )，虽然就接地的 性质来说还有重复接地，防雷接地和静电屏蔽接地 ， 但其作用都不外是上述两种。 C B A 高压 低压 C b a 0 重复接地 图三 接地系统 在正常和事故情况下，为了保证电气设备的安 VOL．7·2OO3·NO．3 ◆ 维普资讯 http://www.cqvip.com 问题探 讨 全运行 ，在电力系统中某些点进行的接地叫工作接 地(变压器和互感器的中性点接地 ，两线一地系统的 一 相接地等均为工作接地。为防止绝缘损坏而造成 触电危险，将电气设备的金属外壳和接地装置之间 作电气连接叫保护接地(电动机、变压器 、外壳 、金属 灯杆、配电装置金属构架的接地)。将零线上的一点 或多点与大地进行再一次连接叫重复接地 (见图 三 )。 保护接地：就是将电气设备不带电的金属外壳 与接地体之间作 良好的金属连接，当没有保护接地 的电气设备绝缘损坏时，其金属外壳有可能带电。如 果人体触及此电气设备的外壳，就可能发生被电击 伤或造成生命危险。在中性点直接接地的电力系统 中 ，接 地短 路 电流 经人 身 、大地 回流 中性 点 ；在 中性 点非直接接地电力系统中，接地电流经人身流人大 地并经线路对地电容构成通路 ，这两种情况都能造 成人身触 电。 如图四：人体触及绝缘损坏的电气设备外壳时， 电流的通路 C B A 图四 人体触及绝缘损坏电气设备外壳电流通路 如果装有接地装置的电气设备绝缘损坏 ，使外 壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地体和人体 两条通路流过(见图五) C B A 图五 Id==Id，+IR 在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与 该支路电阻的大小成反比，即：}= ；式中：I 一 沿接地体流过电流 ；I 一流经人体的电流 ；r 一人体 电阻；rd一接地装置接地电阻。由此接地装置接地电 阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻比接地 电阻大数百倍 ，流经人体的电流亦比流过接地体的 电流小数百倍 ，当接地电阻极小时 ，流过人体的电流 几乎等于零 ，即 Ij—I 。实际上，由于接地电阻很小 ， 接地短路电流流过时产生的压降很小，故外壳对大 地电压是不高的，人站在大地上去碰外壳时，人体所 受电压很低，不会有危险。所以，加装保护接地装置 并且降低它的接地电阻，是避免触电危险的有效措 施 。 工作接地作用 ： 1、工作接地主要是中性点接地 ，这是系统运行 的需要 。高压系统采用中性点接地 ，可使接地继电保 护准确动作 ，并消除单相电弧接地过电压。中性点接 地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡。 对低压系统 ，可以方便使用单相电源，两线一地供电 系统 中由于一相工作接地 ，借助大地做一相导体，降 低线路投资成本。 2、降低人体接触电压。中性点绝缘系统 当一相 接地 ，人体而触及另一相时，人体接触电压 ，超过相 电压达、／3倍相电压，当中性点接地时 ，u 为人体 接触电压接近或等于相电压，因此降低了人体接触 电压 。 3、迅速切断故障设备。中性点接地系统 中，当一 相接地时，接地电流成为很大的单相短路电流，保护 设备能准确而迅速动作 ，切断故障线路。 4、降低电气设备和电力线路设计绝缘水平。 重 复接地作用 ： 在有重复接地的低压供 电系统中，当发生接地 短路时，能降低零线的对地电压，当零线发生断路 时，能使故障程度减轻 ，对照明线路能避免因零线断 线又同时发生某相碰壳时而引起烧毁灯泡等事故。 UO I 一 I — l： 胁 。 3 1 l，， 。 - 1 一 ud~=o ld2 U。U k IU 图六 无重复接地时，零线断线示意 在没有重复接地情况下 ，当零线发生断线时(见 图六)，在断线点后面只要有一台用电设备发生一相 o VoL．7·2003·No．3 维普资讯 http://www.cqvip.com 问题探 讨 — r、 n — J r’ I 、， 一 1 一 I： 胁 z ： 1I} ' " I ． Udl=l dro Ud 2= df2 Ud】= dta上 图七 有重复接地时，零线断线不葸 碰壳短路 ，其他外壳接零设备的外壳上都会存在着 接近相电压的对地电压，相反有重复接地时 (见图 七 )，断线点后面设备外壳上对地电压，Ua的高低 由 变压器中性点的接地电阻与重复接地装置的接地电 · 阻分压决定。Uo=U rn F + 0 r ，(式中：u厂 设备外壳上 对地电压 ；U 一相电压 ； 变压器 中性点接地 电 阻 ； 重复接地电阻。)一般 r,>ro，故外壳电压仍较 高 ，对人可造成危险。因此如果是多处重复接地(并 联)，则接地电阻值很低 ，零线断路点后面碰相外壳 的对地电压 Ud也就很小 ，对人身危害会大大减轻。 零线断线是影响安全的不利因素，故应尽量避免发 生，这就要求线路(架空 ，电缆)施工注意安装敷设质 量 ，零线上不得设保险丝或开关设备 ，同时在运行中 注意加强维护管理和检查 。 在 380V／220V 中性点 接地 系统 中，从安全 防护 观点出发 ，电气设备采用接零保护比采用接地保护 好，现分析如下： 当电气设备采用接地保护时 ，如果发生接地短 路，其短路电流和短路电压(即电器设备外壳的对地 电压 )则 为 ： T T 短路电流 I = r0十rd 短路电压 ua=。ard= rd ·u 变压器中性点接地电阻 r广 保护接地电阻 U 一系统相电压 假设 ro=rd ： r0十rd 二r0 Us=Idr,= ． a o 二 如果用电设备的保护动作电流整定较大时，保 护装置(空气开关、熔断器)不能动作 ，则用电设备外 w en ti tan tao 壳将长期存在着一半相电压值的对地电压，这对人 身是很不安全的，降低保护接地电阻，设备的对地电 压亦会相应降低 ，同时还增大了短路电流 ，促使保护 装置迅速动作 ，但减小接地电阻值实际上又很困难 ， 也是很不经济的，目前电气接地装置加装 PE线是 增大接地装置数量(并联)减少接地电阻的有效途径 (见图八)。如果电气设备采用接零保护，一旦发生接 地短路 ，则短路电流直接经零线形成“零一相”闭合 回路 ，因为零线电阻很小 ，短路电流将很大 ，使保护 装置能可靠动作 ，从而迅速切断故障设备(见图九)。 U· i● 变压器 · ，t 1 各级电力线路电气设备接地电阻一般规定见建 设部 CJJ一89—2001，J一120—2001城市道路照明工程 施工及验 收规程 6—10UV高低压共用接地装置的电力变压器接 地 电阻值不 得大 于： a、容量在 100KVA以上 4Q b、容量在 100KVA以下 10Q 低压线路零线每一重复接地电阻不得大于 ： a、容量为 100KVA以上变压器供电低压线路为 10Q b、容量为 100KVA以下变压器供电低压线路为 30Q(重复接地点不小于三处 ) VOL．7·2003·NO．3 ● 维普资讯 http://www.cqvip.com