根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50055-93規(guī)定，低壓交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)接地故障保護(hù)，并規(guī)定接地故障保護(hù)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定。當(dāng)電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)器件滿足接地故障保護(hù)要求時(shí)，應(yīng)采用短路保護(hù)兼作接地保護(hù)。在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：當(dāng)配電線路采用熔斷器作短路保護(hù)時(shí)，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地網(wǎng)絡(luò)，如果被保護(hù)線路末端發(fā)生單相接地短路時(shí)，其短路電流值不小于熔體額定電流的4倍。當(dāng)用自動(dòng)開關(guān)作短路保護(hù)時(shí)，其短路電流不應(yīng)小于自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流的1.5倍。
對(duì)于低壓供電系統(tǒng)按其接地方式可分為：TN-C、TN-C-S、TN-S、TT及IT系統(tǒng)，在工廠配電最常用的為TN-C、TN-S系統(tǒng)，而近年來(lái)尤以TN-S系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。
當(dāng)供電線路末端發(fā)生單相接地短路時(shí)，短路電流與系統(tǒng)、變壓器及線路的正序、負(fù)序、零序阻抗的大小有關(guān)。變壓器的零序阻抗與其接線形式有很大關(guān)系，Yy接線變壓器零序阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Dy接線變壓器的零序阻抗。在系統(tǒng)阻抗和變壓器阻抗一定的情況下，短路電流與配電線路的阻抗有關(guān)，即線路越長(zhǎng)，導(dǎo)線截面越小則導(dǎo)線阻抗越大，相應(yīng)短路電流越小。一方面我們希望短路電流小而減小接地故障造成的損失，而另一方面我們也希望故障電流大而易于檢測(cè)，迅速切除故障。雖然采用高阻接地系統(tǒng)可以把接地故障電流限制得很小，使系統(tǒng)能夠帶故障運(yùn)行而提高供電系統(tǒng)的可靠性，但因其故障電流很小，對(duì)保護(hù)報(bào)警設(shè)備要求較高，而很少在石油化工企業(yè)中應(yīng)用。
在石油化工企業(yè)中，為了提高線路末端單相接地故障電流而能滿足保護(hù)需求，通常做法是除了電動(dòng)機(jī)外殼以扁鋼接地外，對(duì)于電動(dòng)機(jī)回路采用3+1芯電纜供電，有時(shí)甚至采用四芯等截面電纜以降低線路的零序阻抗。
下面就TN-S系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)的單相接地保護(hù)在一具體工程中的設(shè)定，談一點(diǎn)體會(huì)。例如，某系統(tǒng)容量SX=100MVA；變壓器：160kVA，Dy11，Ud=6%，ΔPd=14.5kW.
低壓系統(tǒng)采用BFC式低壓抽屜柜配電，由于該變電所為化工罐區(qū)變電所，負(fù)荷分散，而且距離遠(yuǎn)近不同，電動(dòng)機(jī)功率也相差甚大，現(xiàn)選兩條典型回路進(jìn)行分析說(shuō)明：①距配電室280m遠(yuǎn)裝有75kW電動(dòng)機(jī)回路；②距配電室280m遠(yuǎn)，裝有2.2kW電動(dòng)機(jī)回路。
（1）電纜的選擇：
根據(jù)電纜允許載流量及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)線路允許壓降，距配電室280m遠(yuǎn)75kW電動(dòng)機(jī)電纜選用VV-3×150+1×50電纜；距配電室280m遠(yuǎn)，2.2kW電動(dòng)機(jī)回路選用VV-3×6+1×4電纜。我們可以通過(guò)計(jì)算，看出線路末端單相接地短路電流的大小與線路的零序電阻有很大的關(guān)系，而線路的零序電阻又主要取決于電纜的第四芯線，也就是保護(hù)線的截面。而相比之下，對(duì)于芯線截面很小的電纜由于其零序電阻很大而以至于在計(jì)算截面很小的電纜線路單相接地短路電流時(shí)，線路的零序電抗及變壓器（對(duì)于Dy11變壓器）和系統(tǒng)阻抗均可忽略不計(jì)。
�。�2）保護(hù)設(shè)定：
如用自動(dòng)空氣斷路器作短路保護(hù)，2.2kW電動(dòng)機(jī)選用DZ20J斷路器，其過(guò)載脫扣器In=16A，瞬時(shí)脫扣器為12倍In，即192A.75kW電動(dòng)機(jī)選用DZX10斷路器，其過(guò)載脫扣器In=20A，瞬時(shí)脫扣器10倍In，即200A.
2.2kW電動(dòng)機(jī)：
單相接地短路電流/斷路器瞬時(shí)脫扣器整定電流=0.09/0.126=0.714＜1.5
75kW電動(dòng)機(jī)：
單相接地短路電流/斷路器瞬時(shí)脫扣器整定電流=1.274/2.0=0.637＜1.5
說(shuō)明均能滿足規(guī)范要求。0.25×4=1.0kA＜1.274kA
線路末端發(fā)生單相接地短路時(shí)，可從熔斷器特性曲線上查得：熔斷器在10s內(nèi)熔斷。
可以看出兩者均滿足規(guī)范要求，但是由于所選用的是抽屜柜，需用自動(dòng)空氣斷路器實(shí)現(xiàn)抽屜柜帶電不能開門的連鎖要求，而且為了操作方便，我們對(duì)于上述2.2kW電動(dòng)機(jī)回路選用熔斷器加空氣斷路器加接觸器回路方案，由NT熔斷器作為短路保護(hù)�？紤]到對(duì)于上述75kW回路雖然采用熔斷器作為短路保護(hù)能夠滿足規(guī)范要求，但如果線路末端發(fā)生單相接地短路，短路電流不是很大，熔斷器熔斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于安全運(yùn)行，我們采用限流式自動(dòng)空氣斷路器加零序保護(hù)作為短路保護(hù)，選用空氣斷路器加接觸器方案。
加裝零序保護(hù)的方法常見的有兩種：過(guò)電流繼電器接線的余線連接；鐵芯磁勢(shì)平衡（窗式）電流互感器。
�、儆嗑�連接法：余線連接法每相的繼電器連接在相應(yīng)的電流互感器輸出回路上，而一個(gè)檢測(cè)接地故障電流的接地繼電器則連接在公共的余線回路上，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相負(fù)載平衡，三個(gè)電流互感器的網(wǎng)效應(yīng)為零，余線支路中仍沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障，故障電流流過(guò)了本相導(dǎo)體及其電流互感器，網(wǎng)磁通不為零，于是電流流過(guò)余線分支，使繼電器動(dòng)作。
�、诖判酒胶夥ǎ捍判臼狡胶怆娏骰ジ衅魍ǔ＝凶龃笆交ジ衅鳎话阆嗑�及中性線（若有單相負(fù)荷）全都穿過(guò)電流互感器的同一開口處，并被同一磁芯所包圍。在正常狀況下，包括單相負(fù)載的所有流出的電流都穿過(guò)電流互感器，電流互感器磁芯內(nèi)凈磁通為零。因而沒(méi)有電流流過(guò)接地繼電器，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流通過(guò)設(shè)備的接地回路，如設(shè)備外殼、接地線等回路流回，從而旁路了電流互感器。這樣在電流互感器的磁芯內(nèi)產(chǎn)生了正比于接地故障電流的磁通，因此在繼電器回路里流過(guò)一個(gè)與之成正比的電流。因此連接在磁芯平衡電流互感器上的繼電器可以做成很靈敏，即使是數(shù)毫安也能測(cè)出。同時(shí)也應(yīng)該注意：對(duì)于電動(dòng)機(jī)回路不能把整根電纜穿過(guò)磁芯平衡電流互感器，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)回路第四芯線不是N線，而是保護(hù)（PE）線，如果保護(hù)線由磁芯平衡電流互感器中穿過(guò)，在線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流完全由此保護(hù)線流過(guò)，磁芯內(nèi)凈磁通仍為零，接地繼電器無(wú)電流流過(guò)；而且若其它回路發(fā)生接地故障，故障電流有可能流過(guò)此線，會(huì)使此回路接地繼電器誤動(dòng)，這一點(diǎn)尤其應(yīng)該注意。
采用以上兩種方法都能達(dá)到測(cè)量接地故障電流的目的，由于接地繼電器中沒(méi)有正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流流過(guò)，所以繼電器中的電流可以整定很小電流，從而靈敏度很高。由于我國(guó)目前對(duì)于漏電保護(hù)尚沒(méi)有比較完善的規(guī)范，只能根據(jù)實(shí)際情況考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)泄漏電流不超過(guò)其整定電流。
由于漏電電流與環(huán)境因素及線路的敷設(shè)方式等實(shí)際情況有很大關(guān)系，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)很難計(jì)算出其正常運(yùn)行時(shí)的泄漏電流，所以應(yīng)以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。
對(duì)于上述工程中距配電室280m遠(yuǎn)的75kW電動(dòng)機(jī)，我們采用的是余線連接法，整定接地繼電器FA電流為0.5A，并考慮到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)泄漏電流比正常運(yùn)行時(shí)大，加裝時(shí)間繼電器KT，時(shí)間繼電器整定6s以躲過(guò)起動(dòng)時(shí)間。
電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)端發(fā)生單相接地短路，接地繼電器FA中流過(guò)電流為：
單相接地短路電流/電流互感器變比=1274/40=31.85A
可見短路電流足以使繼電器FA動(dòng)作，則FA接點(diǎn)閉合使空氣斷路器分勵(lì)線圈勵(lì)磁，斷路器斷開切斷故障。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，即使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)線路及電動(dòng)機(jī)的漏電電流使繼電器FA動(dòng)作，但時(shí)間繼電器KT接點(diǎn)延時(shí)6s閉合，保證空氣斷路器不會(huì)誤動(dòng)。
通過(guò)上面在一具體工程中，對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)回路單相接地保護(hù)的設(shè)定過(guò)程，可以看出對(duì)于線路的單相接地保護(hù)要具體問(wèn)題具體分析，不能一概而論。首先要了解系統(tǒng)情況，不同系統(tǒng)采取不同保護(hù)方案。對(duì)于同一系統(tǒng)，也要選取典型回路進(jìn)行單相接地短路電流的計(jì)算，得到單相接地短路電流計(jì)算結(jié)果后，對(duì)各種保護(hù)方案比較，才能最終作出決定。尤其當(dāng)配電線路很長(zhǎng)時(shí)，更應(yīng)該注意對(duì)線路單相接地故障的保護(hù)，如果保護(hù)設(shè)定不當(dāng)，輕者影響設(shè)備正常運(yùn)行，重者危及設(shè)備和人身安全。
