淺析低壓配電系統(tǒng)接地

阮仁權(quán) （安徽省城建設(shè)計研究院，安徽 合肥 230051）

1 概 述

在討論配電系統(tǒng)接地之前，首先要了解幾個簡單的概念：首先什么是“地”。地，顧名思義，一般指大地，工程上取為零電位，是能供給或接受大量電荷可用來作為參考電位的物體；其次什么是“ 接地”，即將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線連接至“ 地”，通常指接地極；最后我們把電氣裝置的接地端子與總接地端子或接地母排連接用的導(dǎo)體， 稱為接地線。接地線和接地極系統(tǒng)的總和稱為接地系統(tǒng)。眾所周知，任何一電壓等級的供電系統(tǒng)都有兩種接地：一種是系統(tǒng)內(nèi)部電源端帶電導(dǎo)體接地，例如變壓器、發(fā)電機中性點的接地，稱作系統(tǒng)接地；另一種是負荷端外露可導(dǎo)電部分的接地，一般指的是電氣設(shè)備外殼、金屬管、金屬橋架線槽等的接地，此為保護接地。下面就低壓配電系統(tǒng)中常見的幾種接地形式進行逐一探討。

低壓配電系統(tǒng)的接地形式可分為TN、TT、IT 三種系統(tǒng)，其中TN 系統(tǒng)又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S 三種類型。 這些文字代號的意義，根據(jù)IEC 文件及國家標準定義如下。

1.1 第一個字母表示電力系統(tǒng)的對地關(guān)系

①T 電源的一點（通常是中性點）與大地直接連接（T 是“大地”一詞法文Terre 的第一個字母）。

②I 所有帶點部分與地絕緣，或一點經(jīng)阻抗接地（I 是“ 隔離”一詞法文Isolation 的第一個字母）。

1.2 第二個字母表示裝置的外露可導(dǎo)電部分對地關(guān)系

①T 外露可導(dǎo)電部分對地直接電氣連接，與電力系統(tǒng)任何接地點無關(guān)。

②N 外露可導(dǎo)電部分與電力系統(tǒng)的接地點直接電氣連接（在交流系統(tǒng)中，接地點通常就是中性點。如果后面還有字母時，這個字母表示中性點與保護導(dǎo)體的組合）。

③S 中性導(dǎo)體與保護導(dǎo)體是分開的（S 是“ 分開”一詞法文Separe 的第一個字母）。

④C 中性導(dǎo)體與保護導(dǎo)體是合一的（C 是“ 合一”一詞法文Combine 的第一個字母）。

2 TN系統(tǒng)

2.1 TN-S系統(tǒng)

TN-S 系統(tǒng)指的是整個系統(tǒng)的中性導(dǎo)體與保護導(dǎo)體是分開的，如圖1 所示，這種系統(tǒng)適用于建筑物中含有變電所的配電系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)內(nèi)，PE 線和N 線被分為兩根線，除微量對地泄漏電流外，PE 線平時不通過電流，沒有任何電位。它僅在發(fā)生對地故障電流時通過故障電流，所以由此電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分對地平時不帶電位，比較安全，是我們在進行建筑電氣配電設(shè)計時常用的一種系統(tǒng)形式，但是，此系統(tǒng)在回路全程多敷設(shè)一根導(dǎo)線，初期投資偏高，特別是相對地短路時，對地故障電壓較高。

2.2 TN-C系統(tǒng)

TN-C 系統(tǒng)指的是整個系統(tǒng)中的中性導(dǎo)體和保護導(dǎo)體是合一的，如圖2 所示，這樣系統(tǒng)適宜三相平衡以及不需要裝設(shè)剩余電流動作保護電器的配電系統(tǒng)，如負荷為三相電機等系統(tǒng)。在TN-C 系統(tǒng)內(nèi)PEN 線兼PE 線和N 線的作用， 雖然比較經(jīng)濟，但是在安全上存在著一些問題。如系統(tǒng)為一單相回路，當PEN 線中斷時，設(shè)備金屬外殼將對地帶220V 電壓，發(fā)生電擊的危險很大；還有系統(tǒng)在電氣維修時需用四極開關(guān)來隔斷中線上的可能出現(xiàn)的故障電壓，但是PEN 線內(nèi)含有PE 線而不允許被開關(guān)切斷，所以TN-C 系統(tǒng)不能裝設(shè)四極開關(guān)，從而也不能保證維修人員的安全；另外，系統(tǒng)中三相不平衡時PEN 線因通過中性線電流而產(chǎn)生電壓降， 從而使所接設(shè)備外殼對地帶電位。

由于上述一些不安全因素， 除維護管理水平較高的場所外，此系統(tǒng)已很少采用。

2.3 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C-S 系統(tǒng)指的是系統(tǒng)中有一部分中性導(dǎo)體和保護導(dǎo)體是合一的，如圖3 所示，此系統(tǒng)自電源到用戶電氣裝置間節(jié)省了一條PE 線，這一段距離在PEN 線上是有個電位差的，但是，由于進戶時電氣裝置設(shè)有總等電位聯(lián)結(jié)，也就是我們通常所說的重復(fù)接地，且在電源進線點后PE 線和N 線分開，而PE 線并不產(chǎn)生電壓降，因此不會產(chǎn)生TN-C 系統(tǒng)中的電氣不安全等因素。在建筑物內(nèi)部，它的安全水平和TN-S 系統(tǒng)是相仿的。但是我們需要注意的是，IEC 標準要求在電源進線點出（如總配電箱）PEN 線時必須先接PE 母排，然后再通過一連接板（線）接中性母排。之所以這樣做是如果連接線導(dǎo)電不良、中性線不導(dǎo)通、設(shè)備不工作，故障可以及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，不致發(fā)生電氣事故。如果PEN 先接N 母排，如果連接板導(dǎo)電不良，則這時整個裝置內(nèi)的設(shè)備都失去PE 線的接地，但是，設(shè)備仍然可以正常工作，那么，存在的隱患將不被發(fā)現(xiàn)，這對安全將是非常不利的，任何時候人身安全永遠排在第一位的。

同時我們也必須注意的是，在《民規(guī)》（JGJ16-2088）-12.2.3條“ 采用TN-C-S 系統(tǒng)時，當保護導(dǎo)體與中性導(dǎo)體從某點分開后不應(yīng)再合并，切中性導(dǎo)體不應(yīng)再接地”，這是個強條，而我們很多設(shè)計師在設(shè)計高層住宅時采用一根主電纜隔幾層帶一個電表箱的干線系統(tǒng)中，主進電纜采用一個四芯電纜，進線處未設(shè)總配電箱當然也未做重復(fù)接地，但是卻在每個掛在干線電纜上的電表箱處做個重復(fù)接地，如下圖4 所示。這樣做是違反強條的,因為這樣會造成前端的N、PE 并聯(lián)，PE 導(dǎo)體可能會有大電流通過，提高PE 導(dǎo)體的對地電位，將會危及人身安全，同時也會造成剩余電流動作保護器誤動作。

綜上所述，在TN 系統(tǒng)里，所有的PE 線、PEN 線都是連通的，所以在此系統(tǒng)中PEN、PE 線上的故障電壓可在各電氣設(shè)備間互竄， 所以我們在設(shè)計時要考慮到這方面的因素并加以防護。

3 TT系統(tǒng)

在TT 系統(tǒng)里，配電變壓器中性點應(yīng)直接接地。電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分所連接的接地極不應(yīng)與配電變壓器的中性點相連接。如圖5 所示，這種系統(tǒng)適用于按地區(qū)供電部門規(guī)定采用的配電系統(tǒng)或在TN 系統(tǒng)中裝有剩余電流動作保護器的線路，如我們的路燈配電系統(tǒng)常用的就是TT 系統(tǒng)。但是需要注意的是，TT 系統(tǒng)中配電線路內(nèi)同一接地故障電流保護電器保護的外露可導(dǎo)電部分，應(yīng)用PE 線連接至共用的接地網(wǎng)，并必須將裝設(shè)剩余電流動作保護的與未設(shè)保護的外露可導(dǎo)電部分的保護接地分別接地。另外在TT 系統(tǒng)中，N 導(dǎo)體可不再做重復(fù)接地處理。

此系統(tǒng)的優(yōu)點是設(shè)備外殼意外帶電時， 因外殼有接地保護，可以減少觸電的危險；還有電氣設(shè)備的外殼接地與電源端的接地?zé)o電氣聯(lián)系，適用于對電位敏感的數(shù)據(jù)處理及精密電子設(shè)備等配電系統(tǒng)中；另外，TT 系統(tǒng)中有接地故障時，不會在系統(tǒng)中蔓延。 其缺點是發(fā)生短路時，短路電流小，保護電器不動作，易發(fā)生事故；并且此系統(tǒng)漏電電流小，低壓斷路器不會跳閘，會發(fā)生設(shè)備外殼對地有高于安全電壓的風(fēng)險，所以我們在TT 系統(tǒng)中要安裝漏電保護器作為后備保護。

4 IT系統(tǒng)

所有帶電部分對地絕緣或配電變壓器中性點通過足夠大的阻抗接地的系統(tǒng)為IT 系統(tǒng)，如圖6 所示，電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分可單獨接地或組成接地。運用IT 系統(tǒng)由于中性點不接地，相對接地裝置基本無電位差，電氣設(shè)備相線碰觸外殼或者設(shè)備絕緣損壞時，單相對地漏電電流較小，不會破壞電源電壓平衡，在一定條件下比中性點接地系統(tǒng)可靠。此種供電方式一般用于供電距離較短，不允許停電的場所，如醫(yī)院的手術(shù)室、煉爐鋼、地下礦井等處。

但是，此種系統(tǒng)也有缺點，如果供電距離較長時，一旦發(fā)生相線碰殼或絕緣層損壞漏電時，供電線路會對大地分布電容產(chǎn)生電容電流，此電流會經(jīng)大地形成回路，也容易使設(shè)備外殼產(chǎn)生接觸電壓；還有TT 方式供電系統(tǒng)的接地點一旦消失，就轉(zhuǎn)變?yōu)镮T 供電系統(tǒng)，三相、兩相負載可以繼續(xù)供電，不過單相負載會因電壓過高而損壞。所以，IT 系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)測監(jiān)視及接地故障報警或顯示裝置，應(yīng)對一次接地故障狀態(tài)進行報警。

從以上對TN、TT、IT 等系統(tǒng)的分析、比較，各有優(yōu)缺點。不同的場合需要設(shè)計不同的接地系統(tǒng)形式，設(shè)計人員、施工人員在設(shè)計施工時均應(yīng)注意接地系統(tǒng)形式，避免N 線、PE 線混用、開斷、并聯(lián)等錯誤現(xiàn)象，以免形成危險的接觸電壓，造成觸電、電擊等嚴重人身傷亡及設(shè)備損毀事故，應(yīng)該因地制宜合理選用接地系統(tǒng)形式，從而提高供電的可靠性、經(jīng)濟性，為人民及企事業(yè)單位提供一個安全的用電環(huán)境。

[1]中國建筑學(xué)會建筑電氣分會.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范實施指南[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗[M].北京：中國電力出版社，2007.