电气火灾在火灾事故中占有很大比例,仅次于一般由火引起的火灾。而电气火灾中有相当一部分是由接地故障引起的。本文就几种低压接地保护方式的防火安全程度作一探讨。
低压接地故障是指相线对地及与地有联系的导体之间的短路,包括相线与大地、PE线、PEN线、设备金属外壳、金属管道及金属构件等之间的短路,针对低压接地故障而采取的保护措施为接地故障保护,即把在故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接起来,从而降低对地的危险电压;提供低阻抗电流通路,以便线路保护装置可靠动作、切断故障回路,。低压接地故障保护的方式在TN-C、TN-S、TT、IT几种接地形式不尽相同。
1、TN-C系统：此系统中PE线与N线合二为一,是过去广泛采用的接零保护方式。正常工作时,PEN线上有不对称负荷电流通过,可能有三次谐波电流通过,在PEN线上产生的压降将呈现在与PEN线相连的用电设备外壳以及线路的金属导管上。当发生PEN线断线(或PEN线连接端子连接不牢)或相地短路故障时,会呈现较高的对地故障电压,且某一处的故障电压可沿PEN线窜至其它部位,当电气设备外壳和金属套管上带上此危险电压,就可能出现一处或多处对地打火,产生电弧,引燃附近易燃物,造成火灾。此系统不很安全,一般用于三相负荷基本平衡的一般企业。
2、TN-S系统：此系统中PE线与N线分开设置,正常工作,PE线上没有不平衡电流通过,与PE线相连的设备外壳不带电位,只是在接地故障时才带电位,因而上述故障危险可大为减少。此系统应用较广,但应确保接地保护装置动作的可靠性,PE连接端子应连接牢固。
3、TT系统：此系统中,设备金属外壳用单独接地极接地,与电源的接地无直接联系,设备外壳是地电位,不会产生火花或电弧。因此,较为安全。但当发生接地故障时,故障电流需通过设备接地电阻和电源接地电阻,回路阻抗较大,故障电流比TN系统小,降低了线路保护装置的灵敏感,随着漏电保护器的开发和应用,克服了TT系统保护电器不灵敏的弱点。
4、IT系统：此系统中电源中性点对地绝缘或经消弧线圈接地。当发生接地故障时, 故障电流为非故障相的对地电容电流,故障电压不超过50V,不会产生电火花或电弧,一般场所不要求立即切除故障回路,只需发出报警信号,并在规定时间内消除故障,就能保证了供电的可靠性。因此,IT系统用于煤矿等对防火有特殊要求的场所,但IT系统不宜配出中性线,另外,对电源及用电设备耐压要求也较高。
5、改善TN系统的保护性能
(1)重复接地：重复接地的概念即将TN系统中PEN(PE)线,通过接地装置与大地再次接地。重复接地可降低设备漏电引起的对地电压,减轻PEN(PE)线断线引起的危险性,缩短故障持续时间,从而减少了低压接地故障引起火灾的危险性。
(2)总等电位联结：总等电位联结就是将建筑内进线配电箱PE母排;由接地极引来的接地干线、用电设备外壳、公用设施各管道以及建筑物的金属结构等互相连接。等电位连接可显著降低建筑内发生接地故障的接触电压,消除由建筑物外沿PEN（PE)线窜入的危险故障电压,降低保护电器动作不可靠带来的危险性,还可减少雷电危害。不仅有利于防人身电击,也有利于防电气火灾。
(3)建筑总进线安装防火的漏电保护器,由于电弧性短路靠断路器、熔断器往往难以在起火前及时切断电路,但接地故障产生的剩余电流可使漏电保护器及时动作,从而显著提高线路保护装置的灵敏度和可靠性,大大缩短故障时间,降低接地故障引起火灾的危险性。
(4)提高PEN(PE)线的连接质量。
(5)正确选定PEN(PE)线的线芯截面。
