低壓配電系統接地與漏電保護裝置的應用

介紹了低壓配電系統接地的形式、正確使用方法和使用范圍。指出了不同配電系統接地的正確安裝和必要性。

關鍵詞：低壓配電系統，漏電保護裝置;接地;可靠性

　　1 引言

　　低壓配電系統接地是十分重要的，它與采取什么樣的電擊防護措施，選用什么樣的保護裝置，這些防護措施怎樣實施，都與配電系統接地有關系。如果選擇不當，不但不能實現所要求的保護，反而會降低供電系統的可靠性。在我國的電網中TN、TT、IT并存使用，但同時也存在著許多不足和缺陷，給人身安全帶來一定的威脅。為了提高低壓配電系統安全用電水平，人們發現漏電保護裝置(RCD)的應用在很大程度上彌補了這些缺陷，從而防止觸電和火災事故的發生，大幅度提高安全用電水平。為此本文先分析配電系統接地的適用范圍和優缺點，然后介紹在不同的配電系統接地下正確安裝使用漏電保護裝置的必要性，使漏電保護裝置在不同的配電系統接地中能夠有效和正確安裝使用。

　　2 配電系統接地形式 信息來源:http://www.tede.cn

　　接地形式分為TN、TT、IT三大類，系統特性以符號表示，字母含義為：第一個字母表示電源與地的關系。“T”表示在某一點上牢固接地;“I”表示所有帶電零件與地絕緣或某一點經阻抗接地。第二個字母表示電氣設備外殼與地的關系。“T”表示外殼牢固的接地，且與電源接地無關，“N”表示外殼牢固地接到系統接地點。其后的字母表示電網中中性線與保護線的組合方式。“C”表示中線與保護線是合一的(PEN線);“S”表示中性線與保護線是分開的。

　　2.1 TN系統 信息來自:輸配電設備網

　　TN系統的電源端有一個直接接地點，并引出N線，屬三相四線制系統。系統中用電設備外殼通過保護線與該點直接連接，俗稱保護接零。按照系統中中性線與保護線的不同組合方式，又分為如下三種形式。

　　(1) TN—C系統

　　整個系統的中性線與保護線是合一的，稱為TN—C系統，如圖1。由于投資較少，又節約導電材料，因此在過去我國應用比較普遍。當三相負荷不平衡或只有單相用電設備時，PEN線上有正常負荷電流流過，有時還要通過三次諧波電流，其在PEN線上產生的壓降呈現在用電設備外殼上，使其帶電位，對地呈現電壓。正常工作時，這種電壓視情況為幾伏到幾十伏，低于安全電壓50V，但當發生PEN線斷或相對地短路故障時，使PEN線電位升高，其對地電壓大于安全電壓，使觸電危險加大。同時，同一系統內PEN線是相通的，故障電壓會沿PEN線傳至其它未發生故障處，可能會引起新的電氣故障，另外由于該系統全部用PEN線作設備接地，它無法實現電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全，在國際上基本不被采用，名存實亡。 信息來自:輸配電設備網

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　　 　　(2) TN—S系統

　　整個系統的中性線與保護線是分開產的，稱為TN—S系統，如圖2。這種系統的優點在于PE線在正常情況下不通過負荷電流，它只在發生接地故障時才帶電位，因此不會對接地PE線上其它設備產生電磁干擾，所以這種系統適用于數據處理，精密檢測裝置等使用。在N線斷線也并不影響PE線上設備的防止間接觸電安全，這種系統多作于環境條件較差，對安全可靠性要求較高及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。但是這種系統不能解決對地故障電壓蔓延和相對地短路引起中性點電位升高等問題。

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　　(3) TN—C—S系統

　　系統中的中性線與保護線先是合一的，然后又分開稱為TN—C—S系統，如圖3。PEN分為PE線和N線后，不能再與PE線合并或互換，否則它們是TN—C系統。這種系統兼有TN—C系統和TN—S系統的特點，電源線路結構簡單，又保證一定安全水平，常用于配電系統末端環境條件較差或有數據處理等設備的場所，因PE線帶有前端PEN線上某種程度電壓，這樣設備外殼就帶上電壓，人體接觸后有電擊的可能。

　　2.2 TT系統

　　TT系統的電源端有一個直接接地點，也引出N線，屬三相四線制系統。系統中用電設備外殼與地作直接的電氣連接，俗稱保護接地。如圖4，這個接地點與電源端接地點是沒有關連的，該系統由于所有設備的外殼是經各自的PE線分別直接接地的，各自的PE線間無電磁聯系，因此也適用于對數據處理，精密檢測裝置等供電，這樣就杜絕了危險故障電壓沿PE線傳到其它未發生故障處。而TN系統由于PE(PEN)線相通的，查找接地故障的原因、地點比較難，因此TT系統被供電部門規定為給城市公用低電網向用戶供電的接地系統，但是這種接地保護系統在某些情況下，也并不能保證安全，當系統中設備的絕緣損壞或發生相對地短路故障時，將使設備的外殼帶電。如果人體觸及帶電外殼時，因人體接觸電阻(平均為2000Ω)遠大于保護接地電阻，因此這部分單相短路電流通過接地裝置引入大地，通過人體的電流比較小，從而減少了人體觸電的危險性。若中性點接地電阻RN=4Ω，設備外殼與大地之間的電阻RD=4Ω，則故障電流ID=27.5A而一般情況下RD很難做到4Ω，假若RD=7～11Ω,，則ID=14.7～20A，由于這么小的單相接地短路電流不足以使線路中的斷路器動作，故障電壓持續存在，設備外殼電壓也持續存在，要想把ED控制在50以下，則RD必須小于1.2Ω。要想使用電設備實現這樣小的接地電阻是困難的。由此只能選用漏電保護裝置，并可降低接觸電阻Rd的要求。 信息請登陸:輸配電設備網

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　　2.3 IT系統 信息來源:http://www.tede.cn

　　IT系統的電源中性點不接地或經阻抗(約1000Ω)接地且通常不引出N線，為三相三線制系統，習慣稱為不接地系統。系統中的用電設備外殼與地作直接的電氣連接，如圖5。用電設備外殼經各自的PE線直接接地，PE線間無電磁聯系，適用于數據處理精密檢測裝置供電。當發生單相接地故障時，所有三相用電設備仍可暫時繼續運行，另兩相對地電壓將由相電壓升高到線電壓。當接地電流大于發生電弧的最小燃弧電流時，會對用電設備造成火災等危險，人觸及會造成人身事故。因此對IT系統來說，應裝絕緣監察裝置，以此來達到保護設備和人身安全的目的。?

? 　　3 漏電保護裝置在不同的接地形式下的安裝使用

　　對TN系統中裝漏電保護裝置時，應使設備的外殼與保護中性線(即PEN線)的連接必須在漏電保護裝置的電源側，若保護線PE接在漏電保護的負載側，則因漏電故障電流的整個回路均穿過漏電保護裝置而檢測不出來，漏電保護裝置不動作，同時漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地，如有重復接地，會使在無故障情況下發生誤動作。

　　TN—C系統安裝漏電保護裝置前，N線PE線要分開，這就變成TN—C—S系統。

　　TN—C—S系統安裝漏電保護裝置時，必須將相線和N線一同穿過漏電保護裝置的零序電流互感器，這就應選用2極或4極漏電保護裝置。 信息請登陸:輸配電設備網

　　對TT系統裝設漏電保護裝置時，要認真檢查線路上重復接地設施。在漏電保護裝置的負載側不能設置重復接地，否則將造成漏電保護裝置的誤動和失效。在分級保護方案中尤應注意這一問題。因為重復接地對末端漏電保護裝置來說為電源側，但對前一級的漏電保護則為負載側。

　　對IT系統，因系統對地是絕緣的，電氣設備發漏電故障時其外殼對地電壓很小，達不到危險電壓，故不必裝漏電保護裝置。 信息來自:輸配電設備網

　　4 結束語

　　綜上所述，低壓配電系統宜采用TN—C—S或TN—S、TT系統，并與漏電保護裝置正確配合使用。能有效地進行觸電和漏電保護，有效地防止觸電和火災發生，提高了安全用電水平。