在 IT 系統中發生第一次接地故障時不需切斷電源。
在IT系統內:
電氣裝置帶電導體與地絕緣,或電源的中性點經高阻抗接地;
所有的外露可導電部分和裝置外可導電部分經電氣裝置的接地極接地。
第一次故障
發生第一次接地故障時,故障電流很小,它能滿足Id x RA≤50V這一規定的要求,不會出現危險的故障電壓。
電流Id很小,這種情況既不能對人體構成危險,也不會對電氣裝置造成損壞。
但在這種系統內:
必須設定能持續監測電氣裝置對地絕緣的儀器,它能在發生第一次接地故障時發出報警訊號(報警聲和/或閃光等,見
圖表F16
)。
必須能迅速找出第一次故障的故障點並加以修復,以充分體現採用IT系統的優點,維持供電的不間斷是IT系統的最大優點。由於供電持續,因此不需要強制立刻修復故障,這避免了在壓力下和緊急情況下操作。
某1km長的新線路構成的網路,其對地洩漏(容性)阻抗Zf 約為每相3500Ω,在正常執行時每相對地電容電流為每相
故障電壓Uf為198×5×10-3=0。99(V),這一電壓顯然是無害的。
對地短路電流為中性線的電阻性電流Id1(153mA)和電容性電流Id2(198mA)的相量和。
由於電氣裝置中的外露可導電部分是直接接地的,電源中性點的接地阻抗Zct對外露可導電部分與地間的接觸電壓實際上沒有影響。
某1km長的新線路構成的網路,其對地洩漏(容性)阻抗Zf 約為每相3500Ω,在正常執行時每相對地電容電流為每相
故障電壓Uf為198×5×10-3=0。99(V),這一電壓顯然是無害的。
對地短路電流為中性線的電阻性電流Id1(153mA)和電容性電流Id2(198mA)的相量和。
由於電氣裝置中的外露可導電部分是直接接地的,電源中性點的接地阻抗Zct對外露可導電部分與地間的接觸電壓實際上沒有影響。
同時發生兩個接地故障(不在同一相上)是危險的,而用熔斷器快速切除或斷路器自動脫扣,則取決於電氣裝置中接地 — 聯結系統的型式以及電氣裝置是否採用單獨的接地極。
第二次故障:
當在另一相線或中性線上發生第二次故障時,必須快速切除故障。在下述不同情況下,切除故障的要求也是不同的:
第一種情況
電氣裝置內所有的外露可導電部分都連線到一共同的PE線上,如
圖表F18
所示。
在此情況下故障電流路徑內沒有接地極,這樣故障電流將很大,可採用通常的過電流保護電器,即斷路器和熔斷器。
第一次故障可能發生在電氣裝置內的遠端,而第二次故障則可能發生在電氣裝置的另一遠端。為此當確定過電流保護電器故障動作整定值時,通常取回路阻抗的兩倍值。
當IT系統內除3根相線外還有1根中性線時,如果(兩個)故障中的一個故障是中性線與地間的故障(在IT系統內四根導線都是與地絕緣的),則將出現最小的短路故障電流。 因此在四線的IT電氣裝置內必須用相線對中性線的電壓來驗證短路時是否滿足
的要求。
式中:
Uo—— 相線對中性線的電壓;
Zc—— 故障迴路的故障電流回路阻抗;
Ia—— 跳閘整定電流。
如果未配出中性線,則用以計算故障電流的電壓為相間電壓,即
最大切斷電源時間:
IT系統的切斷電源時間視不同電氣裝置外露可導電部分如何互相連線而定。
對於額定電流不大於32 A的給電氣裝置供電的末端電路,且其外露可導電部分之間相連線,其最大跳閘時間示於
圖表F13
。對於在同一組內外露可導電部分互相連線的其他迴路,其最大切斷電源時間為5s,這是因為在這些同一組的迴路內如果發生兩個迴路異相接地故障時,其短路電流是與TN系統相同的。
對於額定電流不大於32 A的給電氣裝置供電的末端迴路,且其外露可導電部分系連線於無電氣聯絡的單獨的接地極上,其最大切斷電源時間列於
圖表F10
,對於外露可導電部分不互相連線的其他迴路,其最大切斷電源時間為1s,這是因為當發生兩個迴路異相接地故障時,其中的一個絕緣故障發生在這一個組內,而另一個絕緣故障則發生在另一個組內,這時故障電流將像TT系統那樣受到各個接地極電流的限制。
斷路器保護:
在
圖表F18
所示的情況下必須確定瞬動和短延時過電流跳閘的整定值,上文建議的時間值要求是很易於滿足的。
示例:在
圖表F18
所示的情況下,在短路保護中如選用NSX160型斷路器,對迴路負載端發生的異相接地故障是適用的。
提示:在IT系統內如兩個迴路發生異相接地故障,是假設它們的導體長度和截面相同,且其PE線的截面和相線截面也相同來進行計算的。在這種情況下,當採用“通用法”進行計算時,迴路的迴路阻抗將是TN系統條件下一個迴路的阻抗計算值的2倍。
這樣迴路1的迴路FGHJ的電阻
式中:
ρ——長度為1 m,截面為1mm2銅導體的電阻(mΩ)
L——迴路的長度(m)
a——導體的截面積(mm2)
RFGHJ=2 x 23。7 x 50/35 = 67。7mΩ
BCDEFGHJ迴路的電阻為2 x 67。7 = 135mΩ。
故障電流將為
熔斷器保護
為保證熔斷器在上文規定的時間內熔斷的電流Ia可在
圖表F15
所示的曲線上查到。此電流Ia宜大大小於計算所得的迴路故障電流。
RCCB(剩餘電流斷路器)保護
對小的短路電流需採用RCCB,此時可在每個迴路上裝設一個RCCB能得到故障防護。
第二種情況:
在這種情況下外露可導電部分各自單獨接地(每一部分有自己的接地極),或分組接地(一組裝置的外露可導電部分共用一接地極)。
如果全部外露可導電部分不是連線到一個共用的接地極系統,則第二次故障可能發生在不同的接地組內或單獨接地的某一電器內。對於該種情況需要附加防護措施,對每一組電器或每一臺單獨接地的電器裝設帶RCD功能的斷路器。
這一要求的理由是各分組的接地極透過大地而互相“連線”,這樣,流經不同相之間的接地故障電流透過與大地的連線點時,將受到接地極與大地間接觸電阻的限制,因此採用過電流保護電器作保護不可靠,需要採用更靈敏的RCD,且RCD的動作電流必須遠遠大於第一次故障的故障電流(
見圖表F19
)。
在一共用接地極的一組電器內發生第二次故障時,其過電流保護電器的動作見前文第一種情況內的介紹。
在三相四線電氣裝置內中性線的過電流防護有時可透過在單芯的中性線上裝設環型電流互感器來實現(見
圖表F20
)。