接地装置在用电安全方面探讨

2021-04-22

探索科学(学术版) 2021年2期

马鞍山钢铁股份有限公司运输部安徽马鞍山 243000

1 引言

马钢运输部的低压供电系统按接地形式主要分为二类：1、TT系统2、TN系统。其中在TN系统又分为三个子系统，即TN-C、TN-C-S、TNS系统。在TT、TN两个系统谁优谁劣的争论中，直到现在也没定论，就连被认为最不安全的已被明文禁止使用的TN-C供电结构随着安全用电理论技术不断创新发展后，都大有卷土重来之势。本文对于各种接地装置的作用有必要作一个探讨。

2 原理及现状分析

对于运输部目前再用的不同结构的接地形式在安全用电探讨前，首先简单分析这四类供电结构形式，如下图1示意：

图1 常用四种接地形式的结构图

此四种形式的安全标准的要求对于接地体在国内要求，保护接地的接地体的阻值只要不大于4Ω就是符合标准的。实际中，几乎都是接近此值，对于接地线要求五花八门，标准不一。在发生接地故障时，现用的供电结构又有多大的安全系数简单分析如下：

设发生接地故障时的接地装置电阻(包括接地线、接地电阻)R1，设备外壳电阻R3，流入变压器中性点的接地电阻R4，则接地电流为I=U0/(R1+R3+R4)(U0为相电压)，那么故障设备的外壳电压U=(U0/(R1+R3+R4))*R1，因为R3很小，可忽略不计。数式表明，当R4越大，U越小(相当于等位的原理或与地绝缘)；R4趋于0，U趋于U0，显然R4趋于0，是做不到的，所以只要存在接地电流，其值都比较大，因此设备外壳就会有较高的危险电压值。

针对TT、TN接地系统固有的缺陷，有人提出了等位体的概念，等位体又称法拉第笼，就是用导电的金属导体在特定区域内使每个点的电位值都大致相同，使其不同点的电压差就可以控制在人体安全值以内，结构如下图2所示：

图2 等位体示意图

在等位体图中，A、D为上下金属导体，B、C为四周金属导体，且相互联结。一个人身处封闭的金属立体结构中时，金属结构所带电压值无论大小，立体中的人都不会有危险，原因就是此时人的上下、前后、左右的电压差非常小，几乎是0V，也就是整个人的电位都被抬高至金属立体结构所处的电位了，这时也就没有电流穿过人体了，或者流过人体的电流大小在安全值以内。

从分析得知在设备与人员混合的区域用等位体比现在普遍采用的保护接地、接零装置的安全系数显然要高的多，所以现实中的高层建筑、钢构厂房、空中飞行器、重要场所等都已经采用了等位体的连接措施。

3 方案及对策

3.1 现有的小型低压配电系统中的TT、TN接地装置，应该要特别强调与漏电断路器的配合应用，这会及时发现线路和用电设备存在的问题，能极大的提高用电安全。

3.2 对目前使用的不同供电系统的接地线要有客观的认识，不要认为有了接地装置就绝对的安全，只是有降低风险的保障而已：一方面由于接地线的先天缺陷，并不能保证减少触电危险，必须要有其他保护措施的跟进才能有效阻止事故的蔓延；另一方面在实际工作中，由于施工安装的标准如线径、接地体的选择等没有严格按照国标进行，导致接地装置的质量不高，影响了接地线保护功能的发挥，留下不小的安全隐患，应该加强检测。

3.3 要注意的是建筑物内等位体安装和联接。事实上，等位体结构目前被认为用电最安全的保护措施。

3.4 在运输部内部的办公场所、设备区域近年大都经过技术改造，供电的结构基本采用了TN-C-S、TN-S形式，但采用等位体连接的不多，应该加强技术改造落实等位体的连接，使我们的安全用电水平提升到更高的层次。