1、低压配电设计中如何合理选择接地系统摘要：在低压配电设计过程中，我们通常会接触到很多接地系统，有 TN-C 系统、TN-S 系统、TN-C-S 系统、TT 系统以及 IT 系统。那么不同的接地系统各有什么优缺点，到底应该选择哪一种接地系统呢？本文首先介绍一下接地的基础知识，然后着重介绍在低压配电设计中如何合理选择接地系统。 关键词：接地；接地系统；中性点接地；重复接地；等电位联结等 中图分类号：TM421 文献标识码：A 供电系统接地一般指接地理地，即接大地。大地是一个电阻非常低，而电容量无限大的物体。地理地拥有吸收无限电荷的能力，且吸收电荷后仍能保持电位不变，故设定其电位为零，因此大地适合作为
2、供电系统的参考电位体。 任一电压等级的供电系统都需要处理两个接地问题：一个是系统内电源端带电导体的接地；另一个是负荷端电气装置外露导电部分的接地。就低压供电系统而言，前者通常指变压器、发电机等中性点的接地，称作系统接地；后者通常是指电气装置内电气设备金属外壳、布线金属桥架等外露导电部分的接地，称作保护接地。 系统接地的作用主要有以下几点：1）不因系统运行情况的变化波动造成中性点电位的漂移，保证系统继电保护的可靠性，防止系统震荡；2）当相线对设备金属外壳或地故障时，非故障相对地电压仍等于或接近相电压。 保护接地的作用主要有以下几点：1）降低人体接触电压，降低电击致死危险。当发生相线碰设备外壳接地
3、故障，因设备外壳未作保护接地，设备外壳对地电压为 220V，此时人体若接触此电压，电击致死的危险很大。作保护接地后，人碰到设备外壳后，接触电压将大大降低，2）保护接地后，为故障电流 Id 提供返回电源的通路，因 Id比未作保护接地时大大增加，从而使防护电器动作切断电源成为可能，起到防人身电击和接地故障火灾的作用。 5 种接地系统各有其特点和优缺点，需对每一种接地系统有一定认识，以便正确的予以选用。下面将一一简述。 1）TN-C 系统 TN-C 系统内的 PEN 线兼起 PE 线和 N 线的作用，可节省一根导线，比较经济。但从电气安全角度考虑，这一系统存在以下问题： （1）如系统为单相回路，当
4、PEN 线中断或导电不良时，设备金属外壳对地将带 220V 的故障电压，电击死亡的危险很大。 （2）不能装用 RCD，因 PEN 线穿过 RCD 的零序电流互感器，通过相线和 PEN 线的接地故障电流产生的磁场在互感器铁芯内互相抵消使 RCD 拒动。参见上图。因不能装用 RCD，故不能用 RCD来防电击和接地电弧火灾。 （3）中性线上可能出现故障电压的传导，危及维修人员的安全。因PEN 线含有 PE 线而不允许被开关切断，故不能装设四极开关来保证维修人员的安全。 （4）PEN 线因通过中性线电流而产生电压降，从而使所接设备的金属外壳对地带电位。此电位可能对信息技术设备产生干扰，可能再爆炸危险场
5、所内对地打火引爆。 2）TN-S 系统 除微量对地泄漏电流外 PE 线平时不通过工作电流，它只是在发生接地故障时通过故障电流，故平时其所接设备的金属外壳电位接近地电位，因此不会干扰信息技术设备，也不会对地打火。比 TN-C 系统安全，但要全长多敷设一根导线。 3）TN-C-S 系统 选用 TN-C-S 系统时，一般在进入建筑物前采用 PEN 线，进入建筑物后中性线和 PE 线分开。这样 TN-C-S 系统较 TN-S 系统节省了一根自电源到用户建筑物的一根专用 PE 线。这一段 PEN线上的电压降使电气装置对地上高一 UPEN 的电压。因 PEN 线进入建筑物后就分开，因此 PE 线上不再产生
6、电压降，通过重复接地和等电位联结，使建筑物内的电位均升高 UPEN，这样就消除了所接设备的金属外壳对地的电位差。在建筑物电气装置内，它的安全水平和 TN-S 系统是相仿的。由于 TN-C-S 系统的中性线和 PE 线是在进入建筑物后才分开的，与 TN-S 系统相比较，TN-C-S 系统 PE 线和 N 线之间的电位差就较小，对信息技术设备引起共模干扰的可能就较小。这也是 TN-C-S 系统较 TN-S 系统的优点之所在。因 TN 系统在同一电源供电范围内，所有的 PE 线、PEN 线都是连通的，因此在 EN 系统内 PE 线、PEN 线上的故障电压可在各个装置间互窜，对此需采取等电位联结措施加
7、以防范。因此 TN 系统不宜用于路灯、施工场地等无等电位联结的户外场所。 4）TT 系统 TT 系统电气装置外露导电部分的 PE 线与电源端的系统接地无联系，各电气装置的 PE 线也互不连通，正常时各电气装置的外露导电部分为地电位。而且当电源侧或电气装置发生接地故障时，其故障电压不会像 TN 系统那样沿 PE 线或 PEN 线在电气装置间传导和互窜而引发电击事故。这是 TT 系统较 TN 系统的优点。TT 系统发生接地故障时，一般故障电流较小，不足以使熔断器或断路器动作，必须使用动作灵敏高的 RCD 来切断电源，这使其保护电器的设置复杂化。另外，在 TN 系统内 PE 线引自电源的中性点，当发
8、生雷电引起的瞬态冲击过电压或电网故障引起的工频过电压时，相线和 PE 线电位同时升高，电气装置绝缘承受对地过电压幅值较小或不承受过电压；而 TT 系统的 PE 线直接引至大地，是大地的零电位，电气装置绝缘将承受大幅度的对地过电压，容易发生对地绝缘被击穿或绝缘表面对地爬电等电气事故，需采取一些措施来防范。 5）IT 系统 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，其故障电流就位两非故障相的对地电容电流的相量和，其值甚小因此对地故障电压很低，不至于引发人身电击、电气爆炸和火灾等事故，所以适用于危险性大的场所。它在发生一个接地故障时不需切断电源而使电源中断，因此它也适用于对供电不间
9、断要求高的电气装置。 IT 系统一般不引出中性线，不能提供照明、控制等需要的 220V 电源，需设置 380V/220V 变压器来提供 220V 电源，使线路结构复杂化。另外该系统故障防护和维护管理也较为复杂。通过上面的介绍，对各接地系统的特点已经有了进一步的了解，现在来总结一下： 1）TN-C 系统弊大于利，除特殊情况外，已很少采用； 2）在设有变电所的建筑物内一般采用 TN-S 系统。这是因为如果采用 TT 系统，就需要设置在电气上无联系的系统接地和保护接地两个独立的接地，这在同一个建筑物内事不宜实现的。如果采用 TN-C-S 系统，则将因 PEN 线上的电压降而在电气装置外露导电部分上产
10、生不希望出现的对地电压； 3）在不设变电所的建筑物内优先选用 TN-C-S 系统； 4）路灯、施工场地、农业等无等电位联结的户外场所，优先选用 TT 系统； 5）危险性大的场所以及对供电不间断要求高的电气装置可采用 IT 系统。因该系统一般不引出中性线，不能提供 220V 电源，故障防护和维护管理也较为复杂，再加上其它原因，IT 系统的应用也受到了很大的限制。 结束语： 合理的接地系统不仅可以有效保护好用电设备的安全，人身安全，为可靠供电提供保障，除此之外，还能有效降低对信息设备的干扰。本文首先介绍一下接地的基础知识，然后着重介绍在低压配电设计中如何合理选择接地系统。 参考文献： 1工业与民用配电设计手册（第三版） ； 2林琅.现代建筑电气技术资质考试复习问答； 3王厚余.低压电气装置的设计安装和检验.2 版。
