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N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

作者:由 Patrick Zhang 發表于 體育時間:2020-03-18

我們看下圖:

N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

圖1:TN-S接地系統

圖1就是IEC 60364中有關TN-S接地形式的圖。

注意看,在圖的左方,變壓器的中性線首次接地,我們把它叫做系統接地,目的是為系統構建零電位參考點。接著,從接地極處引出了中性線N,還有地線PE。從此以後,N線與地線PE必須絕緣,兩者不能再次合併。

注意1:這裡的合併包括把中性線再次接地在內。

注意2:如果從中性線的首次接地極處一處單條線,這條線叫做保護中性線PEN,它就是零線,而接地系統就是TN-C。對於TN-C接地系統可參考下圖:

N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

圖2:TN-C接地系統

我們再看圖1的用電裝置,我們發現它們的外殼都是接PE線的。如果我們在兩個用電裝置的中間把N線與PE線合併,則合併點前方的用電裝置等效於保護接零,如同圖2中的用電裝置外殼。如果此時恰好相線對N線發生了短路,於是第一個用電裝置的外殼就會帶電,而第二個用電裝置的外殼依然接近零電位。

由此可見,題主的提問:“N線對PE線短路屬於故障嗎?”,答案是:屬於嚴重接線錯誤。雖然它不會產生故障電流,但卻冒著人被電擊的危險。由於這種接線錯誤是隱性的,有時很難發現,當出現人身傷害後才被引起注意。所以,N對PE的短接應當充分引起注意才是。

回答完畢。

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我們來看題主增加的說明圖。這是TN-S接地系統:

N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

圖3:題主的圖之一

首先一定要明確:單相接地故障是分級的。對於小於等於30毫安的單相接地故障電流,屬於保護人身安全的;對於30mA到100mA的,屬於兼有人身安全防護和消防防護;對於大於100mA的,屬於消防防護。消防防護的單相接地故障保護裝置,利用斷路器的G脫扣器實現。這裡的G是英文大地的首字母。

可見,題主所謂的RCD,由於處在電源側,故均屬於G保護的範疇。

我們看下圖:

N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

圖4:ABB的框架斷路器Emax開關在TN-S下的G保護

我們從圖4中看到,所謂單相接地故障,指的是相線對地線短路。如果相線對N線短路,其短路電流很大,斷路器立刻會啟動短路保護。而發生單相接地故障時,由於PE線的線徑細,線路電阻較大,所以單相接地故障電流小於相對N的短路電流。儘管電流值較小,但因為它的電流值很接近於相對N的短路電流,因此把TN系統叫做大電流接地系統。

由此可見,G保護是利用斷路器執行線路保護的。

題主的意思是:當N與PE發生短接,這時系統是否會啟動G保護?答案是否定的。

前面已經說過,此時出現的問題是:可能會因為負載外殼帶電而發生人身傷害事故,而不會有其它現象發生。畢竟,N線與PE線的電位非常接近。

我們再看下圖:

N線對PE線短路屬於故障嗎,怎麼防護?

圖5:題主的TT接地系統中N線接地,其實是TN-C接地系統

我們把TT接地系統的N線接地後,實質上就變成了TN-C接地系統,此時的N線已經變成了PEN線,也即N線與地線PE已經是一體的,何來故障電流?G保護如何啟動?

由此可見,不管是TN-S也好,是TT也好,一旦中性線離開系統接地極後,不能再以任何形式重新與地線合併。

標簽: TN  接地系統  PE  接地  短路