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摘要:说明了IT系统的工作特性和IT系统的优缺点,指出了IT系统的适用场合。为减少电气灾害,在特定场合应注重对IT系统的应用。
关键词:IT系统;绝缘监测器IMD;IT系统的适用场合
一、IT系统的工作特性
低压电气装置的接地可分为两大类:一类是电源端带电导体不经阻抗直接接地的TN、TT系统;另一类是电源端带电导体不接地或经高阻抗接地的IT系统。这两类接地系统最大的不同是前者在发生接地故障时通常靠自动切断电源来防电气灾害,这不可避免地将招致供电的中断:而后者当发生一个接地故障时,在保证电气安全的前提下其装设的绝缘监测器报警而不必切断电源,从而保证了供电的不间断。电气人员往往习惯采用TN、TT系统,而对IT系统则比较陌生而很少采用。因此我们有必要对IT系统多进行一些探讨以便更好地熟悉和应用这一接地系统。
图1所示为IT系统,其电源端的带电导体不接地(不作系统接地),只作设备外壳的保护接地。当发生图示的一个接地故障时,因故障电流Id(单位:A)没有返回电源的直接通路,只能通过两非故障相带电导体对地的电容电流返回电源,其值为:
图1 IT系统第一次接地故障时的故障电流走向
式中:——系统标称频率,我国为50 Hz;
——线间标称电压,V;
——每一非故障相带电导体的对地电容,F。
由于,和值很小,图l中的故障电压小于人体接触电压限值(50V)。如果出现电弧或电火花,其能量也很小。和不足以引发电击或其他电气事故,也不足以使回路保护电器动作切断电源。要求装设图示的绝缘监测器IMD(Insulation Monitor Device)来报警,以便及时排除接地故障。由于90%以上的回路跳闸断电是由接地故障引起的,IT系统在发生图1所示接地故障情况下,既能避免发生电气事故,又可保证供电的不间断,这一优点是TN和TT系统所不具有的。
二、IT系统未被广泛采用的原因
虽然IT系统具有上述TN和TT系统无法比拟的优点,但它却不被广泛采用在一般建筑物电气装置内,主要是下列一些原因限制了它的应用。
1.IT系统不宜引出中性线,不能提供220V电源
国际电工标准强烈建议IT系统不引出中性线。这是因为如果引出中性线,当中性线发生接地故障时图l中所示的绝缘监测器无法报警,致使故障持续存在。这时IT系统实际上成为TN系统或TT系统,而电气装置管理人员却无从发觉。如果再发生相线的接地故障,电气装置将按TN系统或TT系统来切断电源,使重要用电设备供电中断,导致严重后果。
由于不配出中性线,不能提供照明和控制用的220V电源,为此在IT系统内需装设380/220V降压变压器或采用其他办法来取得220V电源,这自然增加了配电系统的复杂性和建设投资。
2.IT系统电气装置对绝缘水平有较高要求
当IT系统的一相发生接地故障时,另两相对地电压将升高为220V的倍,因此电气装置的线路和设备绝缘水平要求较TN或TT系统为高。绝缘水平的提高自然导致建设投资的增大。
3.IT系统需装用绝缘监测器
IT系统在发生第一个接地故障后必须由绝缘监测器IMD来报警,以便及时排除故障。故障的排除越快越好,不然在第一次故障排除前如又发生异相第二次故障,将转变为带电导体间短路而过电流跳闸停电,导致严重后果,为此必须装设IMD。IMD需通过与PE线的连接而接地,它与PE线的连接必须可靠,否则它将形同虚设不起报警作用。实际应用中它并不等使用中发生第一次接地故障时才报警,而是在电气装置对地绝缘电阻下降到一整定值时即报警,以便及早排除事故隐患,降低故障停电的风险。绝缘水平的要求高,IMD的装用以及为了检验IMD的有效性还需配置测试IMD的仪器,凡此种种都将增加IT系统的建设投资和平时的维护工作量。
三、IT系统的适用场合
由于IT系统的上述不利因素使它的应用受到限制。在我国主要用于如下场合:
1.医院内的手术设备和维持病人生命的设备
进行外科手术时,病人失去一层表皮阻抗,电击危险大增。特别是胸腔手术,人体50uA的接触电流或50mV的接触电压就可致人死命。RCD对这种微电击无能为力,必须装用隔离变压器另设一局部的医疗IT系统来有效限制接触电流和接触电压。一些维持病人生命的电气医疗设备,例如心肺系统体外循环设备,如果中断供电将很快导致病人生命危险,不间断供电可靠性高的IT系统可避免这一危险。
2.某些集会场所的安全照明
这可分为两种情况:一种是人员众多的集会场所,在事故断电时其疏散照明应采用IT系统以确保人员的安全疏散;另一种是有重大政治影响的重要集会场所,中断供电将造成严重的政治影响,这种场所内包括照明用电的配电系统应全部采用IT系统。
3.矿井
不论是煤矿或金属矿,都属电气危险大的特殊场所。矿井下有地下水,必须保证抽水泵的供电,以免井下人员被淹。煤矿井下的抽风机也必须保证供电以排出瓦斯。另外人员上下矿井的电动车和采挖生产都需依赖可靠的电源,采用IT系统能很好地保证供电的不间断。
4.冶金厂
此类工厂内有许多设备如果供电中断很可能导致严重危险。例如钢铁厂的冶金炉如果断电而停供冷却水,将导致炉体烧塌的危险。
5.某些电炉和试验设备
某些电炉内的热加工件如果中断供电将使加热件报废或质量降低。重要试验设备如果中断供电将使此前长时间的试验工时报废。
6.爆炸危险场所
爆炸危险场所(包括上述煤矿井下)如果产生电弧、电火花,可能引起爆炸。IT系统接地故障电流小,其电弧、电火花的能量也小,引爆危险也相应减小。
四、结束语
IT系统在发达国家广泛应用于对不间断供电要求高和某些有特殊要求的场所,而在我国却未得到应有的应用。例如消防应急柴油发电机电源系统,极大地关系人民生命财产安全,发达国家几全采用IT系统。由于我国建筑电气技术水平相对较低,IT系统在我国许多场合并未得到应有的应用,常为此招致严重后果。我国电气事故多,其中一个主要原因就是我国建筑电气观念陈旧。缩小差距,赶上国际水平,需要我们更新观念,积极采用我们过去不了解和没有采用过的但国际上早已通用的建筑电气技术。
参考文献:
[1]中国航空工业规划设计研究院.《工业与民用配电设计手册》.第三版,中国电力出版社 ,2005.
[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验.第二版.北京:中国电力出版社,2007:28-55,136-140.
关键词:IT系统;绝缘监测器IMD;IT系统的适用场合
一、IT系统的工作特性
低压电气装置的接地可分为两大类:一类是电源端带电导体不经阻抗直接接地的TN、TT系统;另一类是电源端带电导体不接地或经高阻抗接地的IT系统。这两类接地系统最大的不同是前者在发生接地故障时通常靠自动切断电源来防电气灾害,这不可避免地将招致供电的中断:而后者当发生一个接地故障时,在保证电气安全的前提下其装设的绝缘监测器报警而不必切断电源,从而保证了供电的不间断。电气人员往往习惯采用TN、TT系统,而对IT系统则比较陌生而很少采用。因此我们有必要对IT系统多进行一些探讨以便更好地熟悉和应用这一接地系统。
图1所示为IT系统,其电源端的带电导体不接地(不作系统接地),只作设备外壳的保护接地。当发生图示的一个接地故障时,因故障电流Id(单位:A)没有返回电源的直接通路,只能通过两非故障相带电导体对地的电容电流返回电源,其值为:
图1 IT系统第一次接地故障时的故障电流走向
式中:——系统标称频率,我国为50 Hz;
——线间标称电压,V;
——每一非故障相带电导体的对地电容,F。
由于,和值很小,图l中的故障电压小于人体接触电压限值(50V)。如果出现电弧或电火花,其能量也很小。和不足以引发电击或其他电气事故,也不足以使回路保护电器动作切断电源。要求装设图示的绝缘监测器IMD(Insulation Monitor Device)来报警,以便及时排除接地故障。由于90%以上的回路跳闸断电是由接地故障引起的,IT系统在发生图1所示接地故障情况下,既能避免发生电气事故,又可保证供电的不间断,这一优点是TN和TT系统所不具有的。
二、IT系统未被广泛采用的原因
虽然IT系统具有上述TN和TT系统无法比拟的优点,但它却不被广泛采用在一般建筑物电气装置内,主要是下列一些原因限制了它的应用。
1.IT系统不宜引出中性线,不能提供220V电源
国际电工标准强烈建议IT系统不引出中性线。这是因为如果引出中性线,当中性线发生接地故障时图l中所示的绝缘监测器无法报警,致使故障持续存在。这时IT系统实际上成为TN系统或TT系统,而电气装置管理人员却无从发觉。如果再发生相线的接地故障,电气装置将按TN系统或TT系统来切断电源,使重要用电设备供电中断,导致严重后果。
由于不配出中性线,不能提供照明和控制用的220V电源,为此在IT系统内需装设380/220V降压变压器或采用其他办法来取得220V电源,这自然增加了配电系统的复杂性和建设投资。
2.IT系统电气装置对绝缘水平有较高要求
当IT系统的一相发生接地故障时,另两相对地电压将升高为220V的倍,因此电气装置的线路和设备绝缘水平要求较TN或TT系统为高。绝缘水平的提高自然导致建设投资的增大。
3.IT系统需装用绝缘监测器
IT系统在发生第一个接地故障后必须由绝缘监测器IMD来报警,以便及时排除故障。故障的排除越快越好,不然在第一次故障排除前如又发生异相第二次故障,将转变为带电导体间短路而过电流跳闸停电,导致严重后果,为此必须装设IMD。IMD需通过与PE线的连接而接地,它与PE线的连接必须可靠,否则它将形同虚设不起报警作用。实际应用中它并不等使用中发生第一次接地故障时才报警,而是在电气装置对地绝缘电阻下降到一整定值时即报警,以便及早排除事故隐患,降低故障停电的风险。绝缘水平的要求高,IMD的装用以及为了检验IMD的有效性还需配置测试IMD的仪器,凡此种种都将增加IT系统的建设投资和平时的维护工作量。
三、IT系统的适用场合
由于IT系统的上述不利因素使它的应用受到限制。在我国主要用于如下场合:
1.医院内的手术设备和维持病人生命的设备
进行外科手术时,病人失去一层表皮阻抗,电击危险大增。特别是胸腔手术,人体50uA的接触电流或50mV的接触电压就可致人死命。RCD对这种微电击无能为力,必须装用隔离变压器另设一局部的医疗IT系统来有效限制接触电流和接触电压。一些维持病人生命的电气医疗设备,例如心肺系统体外循环设备,如果中断供电将很快导致病人生命危险,不间断供电可靠性高的IT系统可避免这一危险。
2.某些集会场所的安全照明
这可分为两种情况:一种是人员众多的集会场所,在事故断电时其疏散照明应采用IT系统以确保人员的安全疏散;另一种是有重大政治影响的重要集会场所,中断供电将造成严重的政治影响,这种场所内包括照明用电的配电系统应全部采用IT系统。
3.矿井
不论是煤矿或金属矿,都属电气危险大的特殊场所。矿井下有地下水,必须保证抽水泵的供电,以免井下人员被淹。煤矿井下的抽风机也必须保证供电以排出瓦斯。另外人员上下矿井的电动车和采挖生产都需依赖可靠的电源,采用IT系统能很好地保证供电的不间断。
4.冶金厂
此类工厂内有许多设备如果供电中断很可能导致严重危险。例如钢铁厂的冶金炉如果断电而停供冷却水,将导致炉体烧塌的危险。
5.某些电炉和试验设备
某些电炉内的热加工件如果中断供电将使加热件报废或质量降低。重要试验设备如果中断供电将使此前长时间的试验工时报废。
6.爆炸危险场所
爆炸危险场所(包括上述煤矿井下)如果产生电弧、电火花,可能引起爆炸。IT系统接地故障电流小,其电弧、电火花的能量也小,引爆危险也相应减小。
四、结束语
IT系统在发达国家广泛应用于对不间断供电要求高和某些有特殊要求的场所,而在我国却未得到应有的应用。例如消防应急柴油发电机电源系统,极大地关系人民生命财产安全,发达国家几全采用IT系统。由于我国建筑电气技术水平相对较低,IT系统在我国许多场合并未得到应有的应用,常为此招致严重后果。我国电气事故多,其中一个主要原因就是我国建筑电气观念陈旧。缩小差距,赶上国际水平,需要我们更新观念,积极采用我们过去不了解和没有采用过的但国际上早已通用的建筑电气技术。
参考文献:
[1]中国航空工业规划设计研究院.《工业与民用配电设计手册》.第三版,中国电力出版社 ,2005.
[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验.第二版.北京:中国电力出版社,2007:28-55,136-140.