低壓配電系統(tǒng)接地方式及其應(yīng)用

1、低壓配電系統(tǒng)接地方式及其應(yīng)用    【摘要】本文通過對TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)供電接地系統(tǒng)的介紹，對其在故障狀態(tài)下各種接地方式的特點進行分析，針對低壓配電系統(tǒng)接地方式從安全供電角度出發(fā)提出適當?shù)慕ㄗh。 【關(guān)鍵詞】TT系統(tǒng)，TN系統(tǒng)，IT系統(tǒng)，應(yīng)用 在供配電設(shè)計中，接地系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位，不管哪類供配電系統(tǒng)，在設(shè)計中總包含有接地系統(tǒng)設(shè)計，因為它關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性。而且，隨著對供電質(zhì)量要求不同，各類設(shè)備功能不同，接地系統(tǒng)要求也相應(yīng)不同。但在低壓電氣工程中，由于對接地系統(tǒng)的了解不深，常常出現(xiàn)將TNS接地系統(tǒng)中的N線重復接地；更有甚者無論何

2、種接地系統(tǒng)，只要有N線就統(tǒng)統(tǒng)將它重復接地。為此我們有必要幾種接地系統(tǒng)進行介紹，針對不同供配電需求，找出適當?shù)墓╇姺绞桨踩?、可靠的進行供電。 一、國際電工委員會（IEC）規(guī)定的供電方式符號意義 1、國際電工委員會（IEC）規(guī)定的供電方式符號中，第一個字母表示電力（電源）系統(tǒng)對地關(guān)系。如“T”表示是中性點直接接地；“I”表示所有帶電部分絕緣。 2、第二個字母表示用電裝置外露的可導電部分對地的關(guān)系。如“T”表示設(shè)備外殼接地，它與系統(tǒng)中的其他任何接地點無直接關(guān)系；“N”表示負載采用接零保護。 3、第三個字母表示工作零線與保護線的組合關(guān)系。如“C”表示工作零線與保護線是合一的，如TN-C；“S”表示工作

3、零線與保護線是嚴格分開的，所以PE線稱為專用保護線，如TN-S。 二、國際電工委員會（IEC）對各接地方式供電系統(tǒng)的規(guī)定 根據(jù)IEC規(guī)定的各種保護接地方式的術(shù)語概念，低壓配電系統(tǒng)按接地方式的不同稱為TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。其中TN系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S、TN-C-S系統(tǒng)。下面對各種供電系統(tǒng)做扼要的介紹。 1、TT方式接地供電系統(tǒng) TT接地方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng)，稱為保護接地系統(tǒng)，也稱TT系統(tǒng)。第一個符號T表示電力系統(tǒng)中性點直接接地；第二個符號T表示負載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地無關(guān)。在TT系統(tǒng)中負載的所有接地均稱為保

4、護接地，如圖1-1所示。這種供電系統(tǒng)的特點如下。                                              （1）當電氣設(shè)備的金屬外殼帶電

5、（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護，可以大大減少觸電的危險性。但是，低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。 （2）當漏電電流比較小時，熔斷器不一定能熔斷，所以還需要漏電保護器作保護，因此TT系統(tǒng)難以推廣。 （3）因TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，安裝后難以回收、費工時、費料。現(xiàn)在有的建筑施工單位用電時，采用一根專用保護線，以減少安裝接地裝置鋼材用量，如圖1-2所示。      圖中虛線后段接線方式采用施工用電配電箱，把新增加的專用保護線PE線和工作零線N分開，其特點是：第一、共用接地線與工作

6、零線沒有電的聯(lián)系；第二、正常運行時，工作零線可以有電流，而專用保護線沒有電流。 從上面分析看出TT系統(tǒng)適用于接地保護很分散的地方。 2、TN方式供電系統(tǒng) 這種供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統(tǒng)，稱作接零保護系統(tǒng)，用TN表示。這種供電系統(tǒng)的特點如下。 （1）當設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電時，接零保護系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，這個電流很大，是TT系統(tǒng)的幾倍，實際上就是單相對地短路故障，熔斷器的熔絲會熔斷，低壓斷路器的脫扣器會立即動作而跳閘，使故障設(shè)備斷電，比較安全。 （2）TN系統(tǒng)節(jié)省材料、工時，在我國和其他許多國家廣泛得到應(yīng)用，可見比TT系統(tǒng)優(yōu)點多。TN方式供電系統(tǒng)中，根據(jù)其保護零

7、線是否與工作零線分開而劃分為TN-C和TN-S等兩種。 3、TN-C方式供電系統(tǒng) 它是用工作零線兼作接零保護線，可以稱作保護中性線，如圖1-3所示。這種供電系統(tǒng)的特點如下。                          （1）由于三相負載不平衡，工作零線上有不平衡電流，對地有電壓，所以與保護線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。 （2）如果工作零線斷線

8、，則保護接零的漏電設(shè)備外殼帶電。 （3）如果電源的相線碰地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中性線上的危險電位蔓延。 （4）TN-C系統(tǒng)干線上使用漏電保護器時，工作零線后面的所有重復接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上；而且，工作零線在任何情況下都不得斷線。所以，實用中工作零線只能讓漏電保護器的上側(cè)有重復接地。 （5）TN-C方式供電系統(tǒng)只適用于三相負載基本平衡情況。 4、TN-S方式供電系統(tǒng) 它是把工作零線N和專用保護線PE嚴格分開的供電系統(tǒng)，稱作TN-S供電系統(tǒng)，如圖1-4所示，TN-S供電系統(tǒng)的特點如下。         

9、;             （1）系統(tǒng)正常運行時，專用保護線上不有電流，只是工作零線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠。 （2）工作零線只用作單相照明負載回路。 （3）專用保護線PE不許斷線，也不許進入漏電開關(guān)。 （4）干線上使用漏電保護器，工作零線不得有重復接地，而PE線有重復接地，但是不經(jīng)過漏電保護器，所以TN-S系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護器。 （5）TN-S方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等

10、低壓供電系統(tǒng)。在建筑工程工工前的“三通一平”（電通、水通、路通和地平必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。 5、TN-C-S方式供電系統(tǒng) 在建筑施工臨時供電中，如果前部分是TN-C方式供電，而施工規(guī)范規(guī)定施工現(xiàn)場必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)，則可以在虛線后段采用施工用電配電箱分出PE線，如圖1-5所示。這種系統(tǒng)稱為TN-C-S供電系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)的特點如下。                     

11、  （1）工作零線N與專用保護線PE相聯(lián)通，如圖1-5ND這段線路不平衡電流比較大時，電氣設(shè)備的接零保護受到零線電位的影響。D點至后面PE線上沒有電流，即該段導線上沒有電壓降，因此，TN-C-S系統(tǒng)可以降低電動機外殼對地的電壓，然而又不能完全消除這個電壓，這個電壓的大小取決于ND線的負載不平衡的情況及ND這段線路的長度。負載越不平衡，ND線又很長時，設(shè)備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大，而且在PE線上應(yīng)作重復接地。 （2）PE線在任何情況下都不能進入漏電保護器，因為線路末端的漏電保護器動作會使前級漏電保護器跳閘造成大范圍停電。 （3）對PE線除了在總箱處必須和N

12、線相接以外，其他各分箱處均不得把N線和PE線相聯(lián)，PE線上不許安裝開關(guān)和熔斷器，也不得用大地兼作PE線。 通過上述分析，TN-C-S供電系統(tǒng)是在TN-C系統(tǒng)上臨時變通的作法。當三相電力變壓器工作接地情況良好、三相負載比較平衡時，TN-C-S系統(tǒng)在施工用電實踐中效果還是可行的。但是，在三相負載不平衡、建筑施工工地有專用的電力變壓器時，必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。 6、IT方式供電系統(tǒng) 表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地。每二個字母T表示負載側(cè)電氣設(shè)備進行接地保護，如圖1-6所示。          

13、            IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方，例如煉鋼、醫(yī)院手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮。運用IT方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還安全。 三、TT、TN、IT系統(tǒng)在應(yīng)用中應(yīng)注意的問題 1、TT接地系統(tǒng)不應(yīng)要求中性線重復接地 在一些供配電工程中，承建部門要求將TT系統(tǒng)中性

14、線作重復接地，其目的是防止中性線斷線后中性點漂移帶來的三相電壓不平衡。實際上，此做法效果有限，主要原因有： (1)剩余電流動作保護器不能投入使用。中性線重復接地后，部分正常負荷電流將流經(jīng)大地，對剩余電流動作保護器形成剩余電流而跳閘。而TT系統(tǒng)中性線作重復接地后是不能裝設(shè)總保護的，一旦發(fā)生單相接地故障或觸電事故時無法斷開電源，可能造成人身傷亡事故。 (2)把TT系統(tǒng)變成了TN-C系統(tǒng)。在TT系統(tǒng)中，若把中性線作重復接地，就是把形式上的TT系統(tǒng)，變成了實質(zhì)上的TN-C系統(tǒng)。 2、在TT系統(tǒng)中應(yīng)采取措施防止中性線斷線 (1)必須保證中性線有足夠的機械強度，應(yīng)采用N線應(yīng)與相線的導線截面相同； (2)保

15、證N線連接的施工質(zhì)量； (3)盡量作到三相負荷平衡； (4)對低壓線路應(yīng)定期巡視，定期檢修，發(fā)現(xiàn)缺陷立即處理。 3、不應(yīng)要求采用TN-C系統(tǒng) 低壓電力線路改造中，有的單位要求把電能表外殼與中性線連接在一起，形成了TN-C系統(tǒng)。而TN-C系統(tǒng)只適合于有獨立變壓器且有電氣專業(yè)人員維修的廠礦企業(yè)。 4、農(nóng)村低壓電力網(wǎng)宜采用TT系統(tǒng)，一般用戶是不應(yīng)采用TN-C系統(tǒng) (1)它不能裝用剩余電流動作保護裝置，以有效防止電氣設(shè)備接地故障的間接接觸電擊、接地電弧火災(zāi)和直接接觸電擊； (2)它不能斷開PEN線，因此難以防止在電氣檢修時，故障電壓招致檢修人員的電擊事故和電氣火災(zāi)； (3)TN-C系統(tǒng)的單相回路內(nèi)，如果PEN線中斷，電氣設(shè)備外殼可帶高達220V的對地電壓，威脅人身安全； (4)TN-C系統(tǒng)的三相回路內(nèi)，如果PEN線中斷，不僅使設(shè)備失去等電壓連接和接地，在三相不平衡時還因"斷零"而引起燒壞單相設(shè)備事故； (5)TN-C系統(tǒng)PEN線不平衡電流產(chǎn)生的電壓，將在電氣裝置內(nèi)產(chǎn)生電位差和雜散電流，容易打火和干擾電子設(shè)備。 四、低壓電網(wǎng)保護接地系統(tǒng)選用一般原則 1、非獨立變壓器供電的廠礦企業(yè)不采用TN-C系統(tǒng)。 2、分散住宅或農(nóng)村用戶宜采用TT系統(tǒng)。 3、民用建筑應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)。 4、商業(yè)、賓館、娛樂場所、辦公大樓等應(yīng)采