您的当前位置:首页正文

IT系统配出中性导体问题简析

2023-01-23 来源:帮我找美食网
IT系统配出中性导体问题简析 王巍王金全徐 晔付尚琛(中国人民解放军理工大学工程兵工程学院,南京市210007) Briefly Analysis on Whether IT System is Matched with Neutral Conductors or Not Wang Wei Wang Jinquan Xu Ye Fu Shangchen(Engineering Institute of Engineers Corp, PLA University of Science&Technology,Nanjing 210007,China) Abstract This paper describes the characteristics and development status of IT system,the viewpoint in various standards of 1OW.voltage distribution system on whether IT system iS matched with neutral conductors or not.Points out the determinants for insulation monitoring 在矿井、医院和冶金生产中有所应用 。 1 lT系统的特点 IT系统的优点非常明显:其电源中性点不接地 或经高阻抗接地.在出现第一个接地故障时故障电流 很小.故障状态下仍可持续运行一段时间.供电连续 性好,可靠性高。因此,医院手术室、重症监护病房 等对供电连续性要求高的场所多采用这一系统 但IT系统在我国低压供配电系统中所占比例较 小.笔者认为,存在以下4方面原因: a.很多设计、施工人员对IT系统认识不深,不 of neutral conductors.Discusses the operating principle of insulation monitoring devices in IT system to monitor insulation damage of neutral conductors.as well as the influence of insulation monitoring devices on IT system. Key words Low—voltage distibution IT system rNeutral conductor Insulation monitoring 摘要 阐述IT系统的特点和发展现状.以及 能妥善加以利用I3_ 低压配电系统各类标准中关于IT系统能否配出中性 导体的观点.指出是否能对中性导体进行绝缘监测的 决定因素 论述IT系统绝缘监测装置对中性导体上 绝缘损坏进行监测的动作原理以及该装置对系统造成 的影响 —b.IT系统的保护较TN系统复杂.GB 16895.21 2004/IEC 60364—4—41:2001《建筑物电气装置 第4—41部分:安全防护 电击防护》 (以下简称 《电击防护》)413.1.5.7要求IT系统采用的监视器 和保护电器包括绝缘监视器、过电流保护器以及剩余 电流保护器.较之413.1.3.8中对TN系统保护电器 的要求多了绝缘监视器Es] c.IEC 60364.4.43:2001 Electricol installations 关键词 低压配电 IT系统 中性导体 绝缘 监测 我国曾一度沿用前苏联规范.长期广泛采用TN—C of buildings Part4-43:Protectionforsofety 。。——Protection against overcurrent,431.2.2(473.3.2.2) IT systems,“In IT systems it is strongly recommended that 系统 随着IEC标准的逐渐引入.我国低压电气设计 越来越多地采用TN—S、TN—C—S、TT系统,各项 安全指标和功能都有了显著提高。IT系统的电源中性 点不接地或经高阻抗接地.其接地故障电流很小.供 电可靠性高.在很多发达国家应用广泛.但在我国仅 the neutral conductor should not be distributed.” 虽然 在最新修改的2008年版规范中.该条规定已被修改 为“NOTE”(注),但仍然存在。此外,JGJ 16—2008 作者信息 王 巍,男,中国人民解放军理工大学工程兵工程学院。 王金全,男,中国人民解放军理工大学工程兵工程学院,教授。 徐哗,女,中国人民解放军理工大学工程兵工程学院,副教授。 付尚琛.男.中国人民解放军理工大学工程兵工程学院。 IT系统配出中性导体问题简析(王巍王金全徐晔付尚琢) 47 建虢电乞。 ___——・____一I_黪UlL[3lNG 2131 1年第1 1期l ELE T鞣l l鬻 《民用建筑电气设计规范》12.2.5条第4款要求: “在无特殊要求的情况下.IT系统不宜引出中性导 体”,12.2.6条中也规定: “IT系统中包括中性导体 在内的任何带电部分严禁直接接地 ”IT系统若不引 出中性导体.则会导致不能通过中性线配至单相负 统是否能够配出中性导体.尚有一些不同意见 针对行业标准不够明晰的现状.供配电系统中使 用IT系统时通常以IEC 60364系列标准为准.采纳 其不配出中性导体的建议.极少使用配出中性导体的 IT系统 IEC标准建议IT系统不配出中性导体.笔 者揣测.这项标准的制定是缘于IT系统中性导体本 荷.只能在两根相线上增设380/220 V降压变压器 方可带单相负荷 当配电系统中存在单相负荷时.如 身没有可监测的电气信号.当中性导体绝缘破损时. 无特殊需要.设计、施工人员必然会舍弃IT系统, 优先选用技术成熟.成本低廉的TN系统 d.单相接地时.相线的对地电压升至380 V, 与TN系统的220V相比.对电气装置及线缆的绝缘 水平要求更高 中性导体能不能配出这一问题很大程度上限制了 IT系统在低压供配电系统特别是建筑电气中的应用。 但IT系统供电连续性好的优点是其他系统所不具备 的.如能妥善解决中性导体的问题.以一条中性线替 代降压变压器以降低成本.则会提高IT系统在低压 配电中的竞争力。 , 2国际国内标准对IT系统中性导体的论述 国内外各种标准、规范对IT系统中性导体的描 述不够统一.亦存在部分模糊不清和前后矛盾的地 方 关于此问题的论述最早可追溯到国际电工委员会 1977年颁布的IEC 60364.4.473文件,该标准提出 了强烈建议IT系统不宜配出中性导体的条款 但反 观IEC 60364—1: 2005 Low—voltage electrical installations— 眦1: Fundamental principles, assessment ofgeneral characteristics.deifnitions.其中 图示31G1和31G2的NOTE里.又注明了“The neutral conductor may or may not be distributed.” GB 50054—95《低压配电设计规范》对IT系统的图 示为引出三根相导体,而GB 14050—2008《系统接地 的型式及安全技术要求》图5中把IT系统表示为 配出中性导体。在ABB公司的《低压配电电气设 计安装手册》(原书第4版)人体保护部分及《电 击防护》表41B中均单独列写了配出中性导体 的IT系统保护条件和第二次故障最长切断时间.718] 日本Kyoritsu公司编写的电力设备测量指南中.将 IT系统描述为三相四线制.并图示了单相负荷在相 线和中性线之间跨接[9]。由此,笔者认为,关于IT系 相当于中性点直接接地.IT系统变为TT或TN系统 却没有任何报警信号 系统发生单相接地时。线路上 的RCD将切断电源.造成重要负荷断电.其故障状 态下的可持续运行将无法保证。由此,笔者认为,能 否对IT系统中性导体的绝缘损坏情况进行检测.是 IT系统能否配出中性导体的关键因素之一 3 IT系统中性导体上的绝缘监测 正常运行时.IT系统线路的对地电容有微小泄 漏电流 当系统发生第一次单相接地故障时。故障电 流为两非故障相对地电容电流的相量和.其值很小。 对系统影响有限.保护装置不会切断电源.从而保证 了系统供电的连续性 但如不能及时排除故障.当另 一相再次发生接地故障时相当于两相相间短路.会使 过电流保护装置动作切断电源.为防止上述情况发 生.IT系统被强制要求设置绝缘监测器 当系统发 生第一次单相接地故障时.绝缘监测器正确报警. 以便及时排除该接地故障.才能保证系统供电的连 续性[ 。 电缆绝缘监测常用的一种方法是在电缆上注入其 他信号(直流信号或者低频交流信号)。这种方案需 要设计专门的低频电源.但注入的信号易于检测。 3。1 基于注入法的IT系统的绝缘监测装置 IT系统通常不配出中性导体.所以对于中性导体 的绝缘监测尚无可用的装置.各类文献中极少涉及。 一种普遍的观点是IT系统的绝缘监测器对中性导体 的接地故障不能作出反应。从系统原理上讲,lT系统 的三相负荷完全对称时.中性导体上流过的三相电流 相量和为零.通过注入信号判断绝缘损坏情况的方 法.是可以对中性导体的接地故障做出判断的 图l是一种通过外加直流信号监测IT系统绝缘 水平的原理图.从配电网上降压、整流获取某一直流 电压,直流输出回路中串接采样电阻 .IT系统外 露可导电部分接地电阻为R .线路和设备的对地绝 缘电阻为 、尺:。若相线绝缘损坏, 或R:的值大 比增大。这就要求注入信号的幅值理应尽可能小, 减小三相对地电压的差别以保证用电设备的安全。 幅下降.会导致直流电流,-剧增.在采样电阻 上 4结语 现阶段的绝缘监测水平证明.IT系统中性导体 的绝缘损坏是可以被监测的 的压降超过整定值,监测装置就会报警。 如图2所示.从系统的中性点注入一个直流信号. 该直流信号的获取可通过与图1相同的整流装置从本 系统内取得,也可取自外电,如不间断电源等。注入 IT系统若配出中性导体.使用注入信号的绝缘 监测装置可以对中性导体上的绝缘损坏情况作出正确 反应.但是会对系统三相对地电压的平衡产生影响. 从而威胁到用电设备的安全 但如果对注入信号的幅 的直流信号沿中性导体对地绝缘电阻 和外露可导电 部分接地电阻R ,仍可构成闭合回路,当R 变小时。 直流电流,_剧增.采样电阻R上的电压降超过预先 设定值时.监测装置同样有反应.也就是说。配出中 性导体后.IT系统的绝缘监测装置仍然能够正确反 映系统的绝缘水平.也就是说中性导体的绝缘水平可 以正常监测 3.2 lT系统中性导体上的绝缘监测 对系统造成的影响 与TN系统中性点直接接地不 值加以控制.以15~25 V的低压信号即可实现对 400 Ill供电范围的绝缘监测㈣.既能满足一般的建筑 用电从箱变到用户的距离要求.又符合国家标准中对 Ll + L2 L3 同.IT系统中性点的浮空使得中性 导体的对地电压不能钳制在零电位. I ’ 一 一 PE r=一_ 、L 只能靠三相负荷严格对称来满足中性 点对地的零电位 在IT系统配出的 :^: _。 r、 1 ’ f f - 1 R 1 2 负荷 中性导体上加入绝缘监测装置后.系 统中性点漂移.虽然单相负荷承受的 一 厂 , - 二 ● 电压仍维持不变.但单相对地电压会 随着信号的注入而发生变化.且随着 注入信号的性质、幅值、频率的改 变。影响也有所不同。中性导体上注 配出中性导体的IT系统 图1 IT系统绝缘监测器原理简图 Fig.1 Principle diagram of insulation monitor in IT system 入直流信号和注入低频交流信号造成 的中性点偏移见图3、图4。 如图3、图4所示.绝缘监测装 I 置从中性点注入信号.等同于人为抬 高了中性点的对地电位 而各相的对 地电压变化不一.有的会升高.而有 &缘盆测 夔置l 广]R :T L一一— ^、 rY、 一一一一一一一一一一一二 l r 的会降低。设计一个IT系统时.三相 的绝缘水平是按照相同标准配置的. 而绝缘检测装置是一种在线设备.三 年 ]RA 1 『一__1 _^/ [卜[  [ ]j 2 单相负荷 一 —。 相对地电压的不同是持续性的.这就 导致了相同水平的三相绝缘所处的外 界条件不同.老化的程度也会不同. 某一相或两相绝缘损坏的几率会同 L__一一 ●}—一 图2 IT系统中性导体绝缘监测原理简图 Fig.2 Principle diagram of insulation monitoring of neutral conductors in IT system IT系统配出中性导体问题筒析(王巍王金垒徐晔付尚琛) 49 建藐电乞。 _・—_l_l—_l_II1 8UlLDiN 2口11年第11期l照L糕e 飘Ie 图3 中性导体上注入直流信号造成的中性点偏移 Fig.3 Neutral migration caused by the DC signal injected into neutral conductors 图4 中性导体上注入低频交流信号造成的中性点偏移 Fig.4 Neutral migration caused by the low frequency AC signal injected into neutral conductors 绝缘水平的要求。当今社会对电能质量要求高,很重 要的一个方面就是对供电连续性的要求。作为低压配 电中一种高可靠性的系统.IT系统不应仅仅局限于 几种特定的用电场合.而应更多地被设计施工人员认 识和接受。在低压领域有更广阔的应用前景。拿 盏 [1] 王厚余. 论IT系统的应用[J]. 建筑电气, 2008(11):3—6. r [2] 王厚余.接地系统的选用[J].建筑电气, 2oo7(1):4—7. [3]谢联文.IT配电系统单相接地故障分析[J]. 电气应用.2008,27(7):30—33. 『4]机械科学研究院.GB 16895.21—2004/IEC 60364 —4—41:2001建筑物电气装置第4—41部分:安全防 护 电击防护[S].北京:中国标准出版社,2005. Nov.2011 Vol 30 NO 11 [5] International Electrotechnical Commission. IEC 60364—1 Low-voltage electrical installations—Part 1: Fundamentla principles[S].Geneva,2005. [6] International Electrotechnical Commission. IEC 60364—4—43: 2001 Electrical installations of buildings——Part 4—43:Protection for safety——Protection against overcurrent[S].Geneva,2011. [7]Seppo Hanninen.A method ofr detection and location of high resistance earth fault[C].International Conference on Energy Management and Power Delivery.Singapor. [8]ABB.S.P.A.ABB SACE.Division,编著.ABB (中国)有限公司,译.低压配电电气设计安装手册[M]. 北京:机械工业出版社,2008:530. [9] Kyoritsu Electircal Instruments Works,Ltd. A Ppractical Guide to the Measurements on Electircal InstallationS[M].No.5—20 Nakane 2一chome,Meguro— Ku,Tokyo,152—0031 Japan. [1O] 吴恩远,马名东,徐军.IT系统在医疗场所的 应用及绝缘监测功能扩展[J].建筑电气,2010,29(4): l9—22. 『11]孙红梅.交联聚乙烯电力电缆绝缘故障在线监 测系统的研究与开发『D].湖南大学.2004. 『121王昌长,李福祺,高胜友. 电力设备的在线监 测与故障诊断[M].北京:清华大学出版社,2006. 『131 金伟一,低压船舶岸电系统及其绝缘监测技术 研究『D]. 中国人民解放军理工大学,2010. [14] International Electr0technical Commission. IEC 60364—4—473 Electrical installations of buildings——Part 4: Protection for safety Application ofprotective measures for safety: Measures of protection against overcurrent[S].Geneva,1977. [15] International Electrotechnical Commission. IEC 60364—1 Low—voltage electrical installations—Part 1: Fundamental principles,assessment of general characteristics, definitions[S].Geneva,2005. 『16]上海电动工具研究所,等.GB 14050—2008 系统接地的型式及安全技术要求[S].北京:中国计划出 版社.2009. f17]中机中电设计研究院.GB 50054—95低压配 电设计规范[S].北京:中国计划出版社,2005. [18] 中国建筑东北设计研究院.JGJ 16—2008民用 建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008. 2011—03一O1来稿 2011—10—25修回 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容