低压配电网接地的特点及技术措施
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摘要：本文就IEC在配电网中的特点及接地方式技术做了详细解释，并提出个人见解。
关键词：IEC；供配电网；接地；方式和要求
1 IEC对供配电网接地方式的类别
IEC（即国际电工委员会）则将低压电网的配电制及保护方式分为TN、TT、IT三类。其含义分别是:第一个字母表示电力系统对地关系,T-直接接地;I-不接地或经电阻接地。第二个字母表示装置外露的可导电部分（以下均称为电气设备金属外壳）的对地关系,T-电气设备的金属外壳接地,并与配电系统接地相互独立;N-电气设备的金属外壳接地,并与配电系统直接连接。
1.1 TN系统的安全保护方式
该系统电源端直接接地,电气设备的金属外壳与中性线相连接（实即保护接零制）。当电气设备的金属外壳发生接地时,回路处于短路状态,使过流装置动作并切除故障。接照中性线和保护线的组成情况,TN又分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种系统。
1.1.1 TN-C系统
整个系统内中性线N和保护线PE是合用的,它是用工作零线兼作接零保护线,也可以作为保护性中性线。这种供电系统具有以下特点:
由于三相负载不平衡工作零线上有不平衡电流,对地有电压,所以与保护线PE所连接的电气设备金属外壳有一定的电压。如果工作零线断线,则保护接零的漏电设备外壳带电。如果电源的相线碰地,则设备的外壳电位升高,使中性线上的危险电位蔓延。TN-C系统干线上使用漏电保护电器时,工作零线后面的所有重复接地必须拆除,否则漏电开关合不上;而且工作零线在任何情况下都不得断线。所以,实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本上平衡的情况。
1.1.2 TN-S系统
整个系统内中性线（工作零线）N和保护线PE是严格分开的。它是从电源侧向室内引出保护（接地）线,设备的金属外壳都接在保护线PE上。无论是否有重复接地或与系统接地共用接地线,保护接线都是单独引出（实为单相三线制或三相五线制）。这种接地方式可以避免由于末端线路、分支线路或主干线中线断线所造成的危害。在这种系统中,只有当保护线断开且有一台设备发生相线碰壳时才会发生危险。通过采取相应措施,可大大减少设备外壳出现危险电位的可能性（如保护线可采用一定截面的钢线或铜线以避免断裂）。但这种系统由于要多增加一根保护线,故工程费用较大。TN-S系统有如下特点:①系统正常运行时,专用保线上没有电流,只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零线保护是接在专用的保护线PE上,安全可靠;②工作零线只用作单相照明负载的回路;③专用保护线PE不许断线,也不许进入漏电开关;④干线上使用漏电保护器时,工作零线不得有重复接地,而PE线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。TN-S方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。
1.1.3 TN-C-S系统
整个系统内中性线N与保护线PE是部分合用的。也就是说,TN-C-S系统其实为TN-C系统与TN-S系统的组合体。组合方式是前端用TN-C,给一般的三相平衡负荷供电;末端用TN-S,给少量单相不平衡负荷或对质量要求高的电子设备供电。这种系统的PEN线必须在前端,且PE与N线一经分开就不应再合为同一根PEN线。TN-C-S系统的特点如下:工作零线N与专用保护线PE相联通,TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压,然而又不能完全清除这个电压。系统要求负载不平衡电流不能太大,而且在PE线上应作重复接地。PE在任何情况下都不得进入漏电保护器,因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外,其它各分箱处均不得把N线和PE线相联,PE线上不许安装开关和熔断器,也不得用大地兼作PE线。TN-C-S及TN-C系统有以下缺点：在低压系统中,中性线与保护线的使用目的不同。中性线是工作电路的一部分,只有当三相负荷平衡,三相电流的相量和为零时,线中才没有电流通过（通常规定零线上流过的不平衡电流不得超过相线额定电流的25%）,而当三相负荷不平衡时,就会有不平衡电流流过零线,并在零线上产生电压降。在这种情况下如有人触及零线上的某一点,就会承受其值等于不平衡电流乘中性线阻抗的电压,而可能导致触电。由于中性线与保护线共用或部分共用,从而增加了断线的可能性,当中性线断线且接通单相用电设备时,负载侧的中线电压可能较大,人体承受此电压（在220/380V系统中可能接近220V）将是十分危险的。如果发生误接线时（如相线与中性线接反等）,也会造成严重后果。
1.2 TT系统的安全保护方式
电力系统中性点直接接地,电气设备金属外壳和与电力系统接地点无关的接地体相连,通过接地电流使回路的过流装置动作而切断故障电路。这种供电系统有如下的特点:当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时,由于有接地保护可以大大减少触电的危险性。但是,低压断路器（自动开关）不一定能跳闸,会造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压,属于危险电压。当漏电电流比较小时,即使有熔断器也不一定能熔断,还需要漏电保护器作保护,TT系统接地装置耗用钢材多,而且难以回收,费工时,费材料。因此难以推广。这种方式在土壤电阻率较低的地方使用较为经济且稳定性较高。但当设备发生单相接地故障时往往短路电流很小,不能可靠地切断故障回路,从而使故障设备外壳长期带危险电压。此时,若人体触及便会有触电危险。为了将接触电压限制到安全电压以下,必须把保护接地电阻值降到比系统的接地电阻（4Ω）更低（要求为1.8Ω）。但保护接地电阻要达到如此低的数值不仅耗材多,费用大,而且也不易达到。特别是在高土壤电阻率地区,困难就更大些。
1.3 IT系统的安全地保护方式
I表示电源侧没有工作接地或经过高阻抗接地。第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护。IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所或者是要求严格地连续供电的地方,例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差,电缆易受潮。运用IT方式供电系统,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电电流仍很小,不会破坏电源电压的平衡,所以比电源中性点接地的系统更安全。由于多种原因（比如高压串入低压、雷电或操作过电压、产生静电等）引起对地电位升高时,便无法抑制及起到保护作用;且这种方式也很难长期保证系统会有良好的绝缘;当单相接地电流不大时,也不容易检测出来。但是,如果用在供电距离很长时,供电线路对大地的分布电容则不能忽视。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时,漏电电流经大地形成回路,保护设备不一定动作,这是有危险的,只有在供电距离不太长时才比较安全。
2推广三相五线制低压配电系统
2.1新建筑物采用三相五线制配电的技术要求城市民用建筑,特别是高层建筑,其低压配电网应采用并推广三相五线制系统。
2.2现有建筑物完善低配系统的技术措施
现有380/220V中性点直接接地的网络,其PEN和PE线上不应装设熔断器。如已采用单相双极开并或双极保险盒,则应根据负荷情况用截面为2.5～4mm2的铜导线将零线上的熔丝短接。对三相四线制架空线的TN-C低压网络,要与新建筑物要求一致,在每个建筑物进线处的进户中性线上加强重复接地,以便尽可能降低接触电压,并利用穿线钢管作为保护线接至配电箱。在配电箱之后应将工作零线（N）和保护线（PE）严格分开,以形成三相五线制配电方式。对架空进线的电源线（包括零线）截面大小,也与新建筑物要求相同。应尽可能做到铝线截面不小于16mm2,铜线不小于10mm2。对用户端电源的自动空气开关或熔断器,要在其中加装单相漏电保护器。对年久失修、绝缘老化或负荷增加、截面欠小的用户线路,应尽快更换,以消除电气火灾隐患及为漏电保护器正常工作提供条件。
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