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現在,我們可以回答題主的問題了。
我們來看圖 4:
零線的準確名稱是保護中性線
圖 4 中,變壓器中性點接地,而用電設備的外殼直接接地。
正常運行時,我們看到,用電設備的外殼根本就不會有任何電流流過。
現在,我們來分析 L3 相對用電設備的外殼發生碰殼事故的情況。
我們首先遇見的是外殼接地電阻有多大這個基礎參數。在國家標準 GB50054《低壓配電設計規范》 中,把外殼接地后的電阻以及地網電阻合并叫做接地極電阻,并規定它的值不得大于 4 歐。但在工程上,一般認為接地極電阻為 0.8 歐。
其次,我們需要知道保護性中性線電纜的電阻是多少。這個值可以根據具體線路參數來考慮。方便起見,不妨先規定這條保護性中性線電纜的長度是 100 米,電纜芯線截面是 16 平方毫米,它的工作溫度是 30 攝氏度,則它的電阻為:
有了這兩個數據,我們就可以來進行實際計算了。
我們看圖 4 的下圖,我們發現當 L3 相對用電設備的外殼短路時,保護性中性線中有電流流過,地網中也有電流流過。
注意到保護性中性線電阻和地網電阻其實是并聯的,按照中學的電學物理知識,我們知道并聯電路的電流與電阻的阻值成反比,也即:
。由此推得:
—————- 式 1
由式 1 我們看到,地網電流與保護性中性線電阻和地網電阻的比值有關。我們把接地極電阻按 4 歐取值,把具體參數代入,得到地網電流為:
即便我們按工程慣例接地極電阻取為 0.8 歐,得到地網電流為:
也就是說,地網電流只相當于保護性中性線電流的 3%~15% 而已!我們取為中間值,則地網電流只有保護性中性線電流的 6%。
零線的準確名稱是保護中性線
至此,我們已經回答了題主的問題。
現在,我來提個問題:
用電設備的外殼發生碰殼故障后,地網電流如此之小,與保護性中性線電流相比,幾乎可以忽略不計,那么用電設備的外殼帶電將長期存在。如此一來,必然會出現人身傷害事故。那么,在實際接線中,我們是如何來保護人身安全的?
提示:這個問題的涉及面有點廣,與低壓配電網的接地形式有關,與用電設備的保護接零及保護接地有關,與 TN- C 系統下到底采用斷路器保護還是采用漏電開關保護也有關。
解答:從以上描述中我們看到,當發生單相接地故障時,地網電流很小,根本不足以推動斷路器或者熔斷器執行保護。怎么辦呢?
國際電工委員會 IEC 提出了解決方案,這就是 接地系統。
在具體描述之前,我們先明確幾個概念:
第一個概念,什么叫做系統接地或者工作接地?
系統接地(工作接地))指的是電力變壓器中性點接地,用 T 來表示,沒有就用 I 來表示。
第二個概念,什么叫做保護接地?
保護接地指的是用電設備的外殼直接接地,用 T 表示。若外殼接到來自電源的保護性中性線或者地線,則用 N 表示。
第三個概念,什么叫做接地形式?
接地形式有三種,分別是 TN、TT 和 IT。TN 下又分為 TN-C、TN- S 和 TN-C-S。
知曉這幾個概念后,我們來看看 IEC 給出的有關 TN- C 和 TT 系統的原圖。注意,這兩幅圖是不容置疑的,是有關接地系統的權威解釋。
未完待續 ……
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