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低圧システムにおける故障転送電圧とは何ですか、またその原因は何ですか?

Leon
フィールド: 故障診断
China

故障传递电压

在低压配电系统中,存在一种人身触电事故,其事故发生点和系统故障点不在同一位置。这种事故的发生是因为在其他地方发生接地故障后,产生的故障电压通过PE线或PEN线传导到其他设备的金属外壳上。当设备金属外壳上的故障电压高于人体安全电压时,人体接触设备金属外壳时就会发生触电事故。由于这种故障电压是从其他地方传递过来的,因此被称为传递故障电压。

导致传递故障电压使得接地故障点和事故点不在同一位置的主要原因有以下两个:

  • 中压系统的接地故障导致低压系统中的传递故障电压;

  • TN系统中某设备的外壳损坏带电,导致所有其他电气设备的外壳都带有传递故障电压;

1. 低压系统向低压系统的传递故障电压

在TN系统中,所有电气设备的外壳都是连接在一起的。此时,如果某一设备发生故障且其外壳带电,也会使其他设备对地出现电位差,从而产生传递故障电压。

低压接地系统类型为TN系统。当低压单相出线回路发生单相接地故障时,接地故障电流通过接地故障点、大地及配电变压器的接地电阻返回变压器形成回路。由于接地故障点处的电阻较大,故障电流较小,不足以使其断路器动作。故障电流通过配电变压器的接地电阻,在其接地电阻上会产生故障电压。该故障电压会沿PE线传导到设备的金属外壳上,从而产生传递故障电压,造成触电事故发生;

2. 中压系统向低压系统的传递故障电压

10/0.4 kV配电变压器应有两个独立的接地装置:变压器的保护接地和低压系统的运行接地。然而,为了简化接地并降低建设成本,大多数中压配电变压器的保护接地与低压系统的运行接地共用一个接地极。这意味着,当中压部分的配电变压器发生箱壳故障时,会在低压系统线路甚至所有设备的外壳上感应出传递故障电压。

这种故障本质上源于中压系统的单相接地故障。

当配电变压器发生箱壳故障时,会产生接地故障电流。如果低压系统采用TN接地方式,PE线的重复接地会使故障电流分流。一部分通过变压器低压系统的运行接地电阻流回大地,另一部分则通过PE线的重复接地电阻流回大地后再回到中压电源。故障电流通过低压系统的运行接地电阻,在此电阻上产生电压降。这会导致低压系统电源中性点与大地之间出现电位差。该电位差传播到低压配电线路,形成传递过电压。在TN接地系统中,这种传递过电压甚至可以通过PE线传播到所有低压设备的外壳上。

故障电流的大小主要取决于中压系统的接地方式和分布电容电流。传递故障电压的幅度与中压系统和低压系统的接地方式密切相关,其中中压系统的接地方式起决定作用。

故障传递电压幅度排序:小电阻接地系统 > 不接地系统 > 消弧线圈接地系统;
中压系统中性点通过小电阻接地且低压系统采用TN接地方式的情况下,更容易发生触电事故,对用户的人身安全构成重大威胁。

结论

  • 传递故障电压导致接地故障点和事故点不一致主要有两种情况:1) 中压系统的接地故障在低压系统中引起传递故障电压;2) TN系统中某故障设备外壳带电,导致所有其他电气设备外壳上出现传递故障电压;

  • 对于这两种传递故障电压类型,接地故障点和触电事故点并不重合。接地点难以检测,传递故障电压事故的根本原因也难以分析。随着设备金属外壳被传递故障电压充电,人们触电的风险在一定程度上增加。

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