关于接地故障的误解
接地保护是工业配电和利用系统设计中的一个重要考虑因素。电阻接地可以克服许多与未接地和直接接地系统相关的问题。电阻接地可限制故障点损坏,消除瞬态过电压,并为选择性接地故障检测和协调提供适当的跳闸级别。幸运的是,电阻接地开始得到应有的重视。《加拿大电气规范》第一部分对中性点接地设备增加了要求充分说明了这一点。遗憾的是,关于接地保护的误解仍然盛行。具体表现为:要求采用与当今技术不符的保护系统、错误应用最先进的技术,以及试图引进略逊于最先进技术的产品。
对于什么是接地保护,不应有任何误解。接地保护属于低级故障保护。接地保护的作用是,当低水平相电流通过接地回路返回到电源变压器时,将对电气设备的损害降至最低。通过精心设计的接地保护系统,将对人员的危害降至最低;但是,不应将其与 GFCI 混淆, GFCI 旨在防止单相系统在 5 mA 级别跳闸时发生冲击。接地保护不能保护人员免受电击,也不能防止接地故障的发生,也不能保护系统免受高级故障的影响。高级故障必须通过可限制通过故障点的能量的保险丝或断路器来清除。
在潜水泵应用中,要求提供具有 GFCI 特性的接地保护的请求数量众多,可以明显看出接地保护与 GFCI 之间的混淆。经常引用的代码部分适用于家庭式应用中的小型单相泵,不适用于工业 3 相装置。在使用 GFCI 的单相系统中,分布电容很小;但是,对于 GFCI 的 5 mA 跳闸电平而言,电容电流相当大。为了克服跳闸问题,即使在这些小型系统上,也使用正交抑制电路来识别存在电容电流的接地电流。这种抑制技术在3相系统中不起作用,因为由此产生的电容电流可以处于任何角度,并且会随着相电压和负载的波动而变化。
一个常见的误解是, GFCI 能将接地故障电流限制在 5 mA 以内。事实并非如此,接地故障电流仅受阻抗限制。当接地电流超过 5 mA 时,开始计时启动跳闸,但在跳闸发生之前,电流可能非常高。之所以能够实现保护,是因为人与人之间的接触通常在跳闸时间上比较缓慢。
当术语“接地故障”和“零序”互换使用时,误解比比皆是。线性三相网络中任何电压或电流不平衡的问题都可以通过正、负和零序电压或电流的平衡系统叠加来分析。由于对称元件尚未得到广泛认知度,因此,当连接到零序 CT 的接地继电器被误认为可提供相位不平衡或缺相保护时,就不足为奇了。电流的零序分量等于三个线路电流总和的三分之一,如果没有中性点或接地电流,则该总和必须为零。三相导体全部通过其窗口(零序 CT )的电流互感器测量三条线路电流的总和,该总和等于通过接地回路返回电源变压器的三个零序电流分量的总和。零序分量可用于分析不平衡系统,但零序 CT 无法测量不平衡——除非涉及接地故障,否则不平衡不涉及零序分量。
在认为幅度协调是有效的、跳闸比率与部分绕组保护之间的关系、共振跳闸的限制、跳闸和仅监控型系统的限制以及中性点接地装置的大小等方面,也普遍存在误解。这些误解的后果是,许多接地保护系统无法提供所需的保护,并且会出现骚扰性和交感跳闸。幸运的是,补救措施通常简单且便宜,并且随时可以免费获得申请帮助。