摘要：针对交流低压配电系统中性点接地方式而产生不同的配电制式，按照DL/T621-1997《交流电气装置的接地》给出T" />
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交流低压配电系统接地方式探讨
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　　摘要：针对交流低压配电系统中性点接地方式而产生不同的配电制式，按照DL/T621-1997《交流电气装置的接地》给出TN-S,TN-C,TN-C-S,TT,IT五种交流低压配电制式，逐一分析特性，探讨其应用。 中国论文网 /2/view-4612034.htm　　关键字：低压配电；中性点；接地系统 　　Abstract: Different distribution system appear due to different neutral point grounding mode in AC low voltage distribution system, one by one the characteristics of five kinds of AC low voltage distribution system were analyzed , TN-S, TN-C, TN-C-S, TT, IT specified in DL/T 621-1997 Code of AC Electric Devices Grounding and their application was discussed. 　　Key words: low
grounding 　　中图分类号：TM862文献标识码：A文章编号：13) 　　 　　0前言 　　低压配电系统接地型式分为三类：TN系统、TT系统和IT系统。TN系统和TT系统为中性点接地系统，IT系统为中性点与地绝缘或通过阻抗连接系统。接地系统的选择应根据电气装置的危险性质、场所环境条件、用电设备特点、人员状况等诸多因数因地制宜选用。主要考虑人身安全性、供电可靠性，并应使单相接地故障时，健全相最大工作电压升高尽可能小，其继电保护应有足够的灵敏度和选择性。根据所选供电系统的类型，其保护的设置也不相同。 　　1 低压配电系统的三种接地系统形式 　　 按照IEC 60364规定，接地系统一般由两个字母组成，必要时候可加后续字母。第一个字母表示电源中性点对地的关系，T—直接接地；I—不接地或通过阻抗与大地相连。第二个字母表示用电设备外露导电部分与大地的关系，T—与独立于配电系统的接地点直接接地；N—直接与配电系统接地点或与该点引出的导体相连。后续字母表示中性线和保护线之间的关系。 　　1.1TN系统 　　 电力系统有一点（通常是中性点）直接接地，电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接，按照中性线与保护线的组合情况，TN系统由具体分为TN-S，TN-C，TN-C-S三种形式。 　　TN-S型式： 　　电源中性点直接接地，整个系统中保护线(PE线)和中性线（N线）分开，如图1所示。 　　TN-C型式 　　电源中性点直接接地，整个系统中保护线(PE线)和中性线（N线）是合二为一的，电气设备在正常情况下带电的金属部分与系统中的N线相连接，此时N线兼做保护线，为PEN线。详见图2。 　　 　　 　　图1 TN-S系统 　　 　　图2 TN-C系统 　　 　　3)TN-C-S型式 　　 电源中性点直接接地，系统中有一部分保护线和中性线是公用的，而另一部分是分开的，详见图3。 　　 　　图3 TN-C-S系统 　　1.2 TT系统 　　 电源中性点直接接地，装置的外露导电部分至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。在TT系统中电气设备的外露导电部分接在一个独立的接地装置上，它与低压系统的接地点无关，见图4。 　　1.3 IT系统 　　 电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。IT系统的的电源部分有三根相线与用电设备相连，电气设备外露导电部分单独接地，见图5。 　　 　　 　　 　　图4 TT系统 　　 　　图5 IT系统 　　 　　2 各类接地系统的特点分析 　　2.1 TN-S系统 　　TN-S系统的中性线N与保护线PE在变压器中性点共同接地，其优点为：正常时PE线不通过负荷电流，也就是PE线不带电，与PE线连接的设备金属外壳也就不会带电，对人身十分安全。不论是断N线，或是断PE线，电气设备外壳都不会带电。断N线仅使单相负荷不工作，断PE线仅使电气设备外壳失去接地保护，即使N线和PE线同时中断，外壳也不会带电，安全性高。在发生接地故障时，短路电流通过PE线流回电源中性点，PE线阻抗小，短路电流足够大到可以使过电流保护动作而切断故障，从而保护了设备和人身安全。 　　TN-S系统具有以上诸多优越性，已经成为交流低压配电系统的主要型式，应用十分广泛，也是我国交流低压配电系统的主要发展方向。 　　但是TN-S系统也有其缺陷，其保护接地线（PE线）采用专用的电缆芯线（或一根专用电线）且保护接地线采用辐射式，终端电气设备都采用独立PE线引至低压柜，保护接地线的投资大，但相对于整个配电系统，此部分投资比重并不大，但可明确提高整个系统的可靠性和安全性，还是适于推广应用。 　　2.2 TN-C系统 　　参考相关资料发现在很长一段时间TN-C制式的应用非常广泛。在一定时期，其优点也非常明显：设备接地接线形式简单易操作，将需要接地的部分直接接到N线上即可；低压用电设备通常要引入N线，TN-C制式可以节约大量的接地导线，可以节约投资；而且操作简单。在我国民用电基层电工水平普遍不高的情况下，统一采用通过N线接地保护，可以使接地保护型式统一，减少安全隐患，具有积极的意义。因此TN-C制式在一定阶段，也不失为适合我国国情的方法。 　　但TN-C制式，其缺点也是明显的，由于N线上正常流过工作电流，N线上就存在线路压降，相对于电源侧的中性点，用电设备处的N线就带有电压，而用电设备的金属外壳是与N线连接的，也就带上与N线相同的电压，给人身安全带来一定的隐患，这就是绝缘良好并未发生漏电但是也会发生麻电现象的原因。PEN线不能断线，一旦PEN断线，那么电气设备金属外壳将先失去接地保护；并且单相负荷的N线由于与电源零点隔断而带上相电压（标准220V），而用电设备的金属外壳是与N线连接的，也就带上与N线相同的220V电压，远远超过50V的安全电压，而且断线故障不易及时发现而不能及时消除，危险电压可能长期存在，这对人身安全十分危险。因此现阶段新建交流低压配电工程设计应该采用TN-S制式，淘汰TN-C制式。 　　2.3 TN-C-S系统 　　 采用TN-S与TN-C制式相结合的形式，兼具TN-S与TN-C制式的优缺点。该系统优点为：①故障时对地故障电压不会蔓延；②接地短路时，受电流接地电阻和电气设备接地电阻的限制，短路电流较小，可减小危险。缺点为①短路电流小，短路电流保护装置不能可靠动作，易造成电击事故； ②需采用剩余电流保护RCD进行人身和设备保护。TN-C-S系统保留了TN-C系统的缺点，安全性仍显不足。 　　2.4 TT系统 　　从图4可知，TT系统的电气装置各有其单独的接地极，正常时装置内的外露可导电部分为地电位，与电源在接地上无电气联系。故障回路内包含两个接地电阻，所以发生接地故障时，故障回路阻抗较大，故障电流较小，一般不能用过电流保护兼做接地故障防护，为此必须装剩余电流保护装置来切断电源。TT系统的优越性在于设备的金属外壳在正常情况下处于地电位，不带电。即使设备接地线断线，所连接的设备金属外壳也不会带电，对人身十分安全。且系统无专用的PE电缆芯线，可减少一定的电缆投资。N线断线仅仅使单相负荷不能工作。
　　TT系统的缺点是：任何用电设备附近都要求有埋于地中且接地良好（接地电阻不大于4 Ω）的接地体（或接地网），这样才能保证用电设备的接地安全。现今我国大量采用在地中易腐蚀而失效的钢接地体，一旦接地体失效，TT系统的安全性就无法保证。再者TT系统电源端和负荷端采用各自独立的接地体，接地故障时短路电流通过大地流回电源端中性点。此时如果电源端和负载端的接地电阻都是4 Ω，忽略设备内阻和线路阻抗，则短路电流I=220V/(4V)=27.5A,如此小的短路电流无法使断路器保护跳闸，故障无法切除而长期存在。短路时，电流流经大地，把大地视为导体，电阻较大，压降也较大；如果电源端和负载端的接地电阻都是4Ω，忽略设备内阻和线路阻抗，负载端故障点分得对地电压为27.5A x4&#V，远远大于50V安全电压，对人身安全十分危险。如果馈线自身过电流保护无法切除接地故障，就需要装设具有足够灵敏度的接地保护或漏电保护及时切除故障，避免威胁人身安全，而实现灵敏的接地保护或漏电保护器都需要增加相对较贵的设备投资。 　　TT系统适用于整个配电系统具有可靠接地极的各种配电场合，TT系统尤其适用于给灵敏电子设备供电。对于设计、建设水平都比较高的工业配电工程，可靠的接地极是很容易满足的，增加接地漏电保护对整个工程造价影响不大，而且工业工程由于控制自动化水平的提高，往往采用大量灵敏的电子设备，此时TT配电系统就比较适用。 　　2.5 IT系统 　　从图5可知，IT系统在发生接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路，其故障电流仅为非故障相对地电容电流，其值很小，因此对地故障电压很低，不致引发事故。所以发生接地故障时，不需切断电源而使供电中断。但因其一般不引出中性线，不能提供照明、控制等需要的220V电源，故其使用受到限制。 　　IT系统的优点：设备的金属外壳在正常情况下处于地电位，不带电。即使设备接地线断线，所连接的设备金属外壳也不会带电，对人身十分安全。当出现单相接地故障时，由于中性点高电阻的限制，故障电流很小，限制在10A以下，电气设备的金属外壳相对地电位压降很小。因此，可以不切断电源，电气设备尚能继续运行。此时，报警设备动作，通过灵敏的小电流接地选线装置可以确定发生接地故障的回路，可以选择将该回路跳闸或继续运行。 　　IT系统的缺点：在任何用电设备附近都要求有埋于地中且接地良好（接地电阻不大于4 Ω）的接地体，这样才能保证用电设备保护接地的安全。现今我国大量采用在地中易腐蚀而失效的钢接地体，一旦接地体失效，IT制式的安全性也就无法保证。而且采用的三相三线制，无法直接接单相负荷，只适用于接三相平衡的负荷。由于单相接地故障电流很小，如果不加漏电保护，就不能快速切除故障，只能带故障运行；如果在排除故障之前发生另一相接地故障，则故障发展为异地两点接地相间短路，短路电流很大，对IT配电系统是危险的。 　　3 工程实例 　　笔者曾参加青海100万吨钾肥产品综合利用项目的设计，KOH装置区和合成氨装置区，分别对应KOH低压配电室和合成氨低压配电室。KOH配电系统中变压器与低压柜采用三相四线制母线桥连接，低压柜中有单独的PE排，与N排分开。变压器中性点（变压器N线接线端子）通过扁钢引出至变压器的PE接线板（变压器外壳上）在变压器就近处与主接地网可靠接地。低压柜中PE排与低压柜的槽钢底座可靠连接，而槽钢底座又通过镀锌接地扁钢（40x4）最终与主接地网连接。 　　 　　 　　 　　图7 KOH低压柜进 　　 图6 KOH变压器接线 　　合成氨配电系统中变压器与低压柜采用三相五线制母线桥，变压器中性点（变压器N线接线端子）通过扁钢引出至变压器的PE接线板（变压器外壳上）在变压器就近处可靠接地，母线槽中的PE线通过4根1x120mm2的铜芯电缆在变压器就近处可靠接地，另一端与低压柜中的PE排连接。 　　 　　 　　 　　 　　图8 合成氨变压器接线图9 合成氨低压柜进线 　　 　　合成氨低压配电系统中从变压器（电源侧）开始，N线与PE线就是分开的，连接母线槽为配合外商提供造粒机的控制柜接线，设计时考虑为三相五线制，所以很明显合成氨配电系统为TN-S系统。 　　而KOH配电系统中因变压器与低压柜之间的连接母线槽为三相四线制，曾有人质疑为TN-C-S系统，经仔细分析：电源侧（变压器侧）PE线通过镀锌接地扁钢就近与主接地网可靠连接，而低压柜中PE与低压柜槽钢底座—室内接地干线—主接地网连为一体。另外一个问题业主认为在低压柜进线柜中PE排应与N排再次连接。理由如下：当发生单相接地故障时，故障电流首先经过PE线，因在低压柜内部PE线与N线连通（如果PE线与N线连接后），PE线同时也在低压柜内部接地，大地电阻大，大部分故障电流在低压柜内通过N线直接回到变压器中性点，这样可以保证故障电流足够大，开关可靠动作。如果低压柜中PE线与N线未连接，故障电流流经PE线，大地中接地极有散流作用，最后回到变压器中性点，此时故障电流已减小，故障回路继续运行危及人身安全造成较大的事故影响。经分析，通常情况下大地中接地极的散流作用可以忽略不计，变压器与低压柜的连接方式三相四线制系按照标准图集设计，因此低压进线开关柜内无需将N排与PE排再次连接。以上两种变压器与低压柜的连接方式均满足国家标准规范要求，且均为TN-S接地系统。 　　系统接地看似简单并且在工程中很容易被忽视，但是在理论上却是一个很复杂的问题，而且在工程中是一个非常重要的问题，它关系到人身和设备安全。 　　4 结束语 　　通过对以上5种交流低压配电接地系统的分析，各种制式都有各自的优缺点和适用场合，这些优缺点和适用场合既相互区别又相互重合，且不同行业也有不同的行业规定。因此接地系统的选择是一个综合过程，需要设计人员在全面了解用户的要求，环境条件，负载类型，维护能力等的基础上，选择最适合自身工程的接地形式，做到既满足用电设备供电要求，又满足人身安全要求。 　　参考文献 　　[1] GB50054-95,低压配电设计规范[S] 　　[2] 工业与民用配电设计手册 　　[3] GB50052-95,供配电系统设计规范[S] 　　[4] 杨成德. 低压配电系统接地和接零保护[J].电工技术，2000（7） 　　[5] 王仕昆. 低压配电系统接地型式与保护选用[J].继电器，2007（12） 　　[6] 谢玉珍.配电系统接地方式选择在工程中的应用[J].江西煤炭科技，2008（1） 　　[7] 许志华.谈低压配电系统的接地形式、特点和降低接地电阻的方法[J].工程建设与设计，2005（2）
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低压配电系统接地形式　
低压配电系统接地形式
低压配电系统接地形式可有以下三种：
&&&& 电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按照中性线与保护线组合情况，又可分为三种形式：
&&&& (1)TN-S系统：整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的，见附录E.1图E.1-1。
&&&& (2)TN-C系统：整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是合一的，见附录E.1图E.1-2。
&&&& (3)TN-C-S系统：系统中前一部分线路的中性线与保护线是合一的，见附录E.1图E.1-3。
&&&& 电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极，见附录E1图E.1-4。
&&&& 电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或有一点经足够大的阻抗接地)，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极，见附录E.1图E.1-5。
1、在TN系统的接地形式中，所有受电设备的外露可导电部分必须用保护线(或共用中性线即PEN线)与电力系统的接地点相连接，且必须将能同时触及的外露可导电部分接至同一接地装置上。
2、 采用TN-C-S系统时，当保护线与中性线从某点(一般为进户处)分开后就不能再合并，且中性线绝缘水平应与相线相同。
3、保护线上不应设置保护电器及隔离电器，但允许设置供测试用的只有用工具才能断开的接点。对PEN线的隔离详见本规范第8章有关规定。
4、 在TN系统中，保护装置特性除必须满足本规范第8章公式8.6.4.6要求外，当相线与大地间发生直接短路故障时，为了保证保护线和与它相连接的外露可导电部分对地电压不超过约定接触电压极限值50V，还应满足：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (14.2.5)
式中RB&&所有接地极的并联有效接地电阻(&O)；
&&&&&& U0&&额定相电压(V)；
&&&&&& RE&&不与保护线连接的装置外可导电部分的最小对地接触电阻(相线与地的短路故障可能通过它发生)。
&&&&&&&&&& 当Re值未知时，可假定此值为10&O。
&&&& 如不满足公式14.2.5要求，则应采用漏电电流动作保护或其他保护装置。
5、 在TT系统中，共用同一接地保护装置的所有外露可导电部分，必须用保护线与这些部分共用的接地极连在一起(或与保护接地母线、总接地端子相连)。
&&&& 接地装置的接地电阻要满足单相接地故障时，在规定时间内切断供电的要求，或使接触电压限制在50V以下，即满足公式8.6.4.10的要求。
&&&& TT系统配电线路的接地故障保护方式见本规范第8章有关规定。
6、 在IT系统中的任何带电部分(包括中性线)严禁直接接地。IT系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘状态。在正常情况下，从各相测得的对地短路电流值均不得超过70mA(交流有效值)。若以连续供电为主要目的时，则以不损害设备为限度，可放宽此值。所有设备的外露可导电部分均应通过保护线与接地极(或保护接地母线、总接地端子)连接，连接方式见本规范第8章有关规定。
7、IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。
8、 在无特殊要求的情况下，IT系统不腚引出中性线。
9、在选择系统接地形式时，应根据系统安全保护所具备的条件，并结合工程实际情况，确定其中的一种。
&&&& 由同一台发电机、配电变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用两种系统接地形式(例如在同一低压配电系统中，不宜同时采用TN和TT系统)。
&&&& 在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统接地型式。但采用TT系统供电部分均应装设能自动切处接地故障的装置(包括漏电电流动作保护装置)或经由隔离变压器供电。自动切除故障的时间，必须符合本规范第8章中&接地故障保护&的有关规定。
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