上述來(lái)歷不明的故障電壓常來(lái)自電氣裝置外部,現(xiàn)列舉一二來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖2 為 TN 系統(tǒng)的一電氣裝置的電源線(xiàn)路墜大地,按圖2所示接地電阻值,接地故障電流為Id =U0/(RB+RE) =220/(4+4) =27. 5A
當(dāng)此電流不足以使保護(hù)電器切斷電路時(shí),變電所的 RB 上將產(chǎn)生電壓降
Uf = Id?RB = 27. 5×4 = 110V
變壓器中性點(diǎn)對(duì)地電壓隨之升高為 110V,此電壓即接地故障電壓,沿 N 線(xiàn)傳導(dǎo)至用戶(hù)電氣裝置。當(dāng)用戶(hù)采用圖2 所示的 TN-C 系統(tǒng)時(shí),PE線(xiàn)因源出于中性點(diǎn)也帶故障電壓,如果未設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié),電氣裝置內(nèi)帶故障電壓的設(shè)備的金屬外殼和敷線(xiàn)管槽在火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所和靠近可燃物質(zhì)處很易因?qū)Φ卮蚧鸲鸹馂?zāi),當(dāng)然也可引起爆炸、電擊等事故。
TN 系統(tǒng)的 PE(PEN)線(xiàn)作重復(fù)接地后可降低一些故障電壓,但效果不明顯。電氣線(xiàn)路上的剩馀電流保護(hù)器對(duì)這種外來(lái)的故障電壓毫無(wú)反應(yīng),因?yàn)榫€(xiàn)路內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)剩馀電流。
圖3中變電所的高、低壓柜和變壓器外殼等外露導(dǎo)電部分的保護(hù)接地和低壓側(cè)中性點(diǎn)的工作接地共用一接地極,接地電阻 RB為 4Ω,低壓為T(mén)N接地系統(tǒng),高壓側(cè)為不接地系統(tǒng)。當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生諸如鼠、蛇引起的接地故障時(shí),其接地電流人可達(dá) 30A,在接地極 RB 上的電壓降可達(dá) Id?RB = 30×4 = 120V,可同樣引起火災(zāi)和電擊之類(lèi)的電氣事故。
接地故障可通過(guò)上述三個(gè)起因起火,在70年代東北某紡織廠就發(fā)生過(guò)一起三個(gè)起因同時(shí)起火的案例,損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)元。開(kāi)始時(shí)認(rèn)為是一般的線(xiàn)路短路起火,但無(wú)法解釋為何三處同時(shí)起火,經(jīng)消防研究單位仔細(xì)分析才弄清原來(lái)是一起接地故障引起的火災(zāi)。該廠采用 TN-C 系統(tǒng),如圖4 所示。
由于配電箱電纜芯線(xiàn)接線(xiàn)端子松動(dòng),長(zhǎng)期發(fā)熱,絕緣擊穿造成接地故障,但故障電流不夠大,保護(hù)電器未動(dòng)作,由于故障電流和故障電壓的竄導(dǎo),導(dǎo)致三處同時(shí)起火。一處是該配電箱的PEN線(xiàn)端子連接不緊密,通過(guò)故障電流時(shí)打出火花,濺落在化纖堆上起火;一處是一段 3×185mm2 低壓電纜的 16mm2 金屬外皮被用作 PEN 線(xiàn),熱穩(wěn)定不夠,被故障電流燒紅引燃該處的飛揚(yáng)的纖維起火;還有一處是照明線(xiàn)路金屬套管(經(jīng)計(jì)算其上對(duì)地電壓為 147V)與其鄰近的暖氣管打火,火花濺落在化纖堆上起火。這就是三處同時(shí)起火的由來(lái),但火災(zāi)起源的接地故障發(fā)生處因沒(méi)有可燃物質(zhì)而未起火。這是一個(gè)很能說(shuō)明接地故障起火特點(diǎn)的案例。