低壓電網接地類型供電研究論文

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摘要：本文較詳細的闡述了低壓配電系統中常用的幾種接地方式和供電系統，并分別闡述了各個供電系統的優缺點及應用方向。

關鍵詞：低壓電網接地

1低壓配電系統中的接地類型

(1)工作接地：為保證電力設備達到正常工作要求的接地，稱為工作接地。中性點直接接地的電力系統中，變壓器中性點接地，或發電機中性點接地。

(2)保護接地：為保障人身安全、防止間接觸電，將設備的外露可導電部分進行接地，稱為保護接地。保護接地的形式有兩種：一種是設備的外露可導電部分經各自的接地保護線分別直接接地；另一種是設備的外露可導電部分經公共的保護線接地。

(3)重復接地：在中性線直接接地系統中，為確保保護安全可靠，除在變壓器或發電機中性點處進行工作接地外，還在保護線其他地方進行必要的接地，稱為重復接地。

(4)保護接中性線：在380/220V低壓系統中，由于中性點是直接接地的，通常又將電氣設備的外殼與中性線相連，稱為低壓保護接中性線。

2低壓配電系統的供電方式

低壓配電系統按保護接地的形式不同可分為：IT系統、TT系統和TN系統。其中IT系統和TT系統的設備外露可導電部分經各自的保護線直接接地(過去稱為保護接地)；TN系統的設備外露可導電部分經公共的保護線與電源中性點直接電氣連接(過去稱為接零保護)。

國際電工委員會(IEC)對系統接地的文字符號的意義規定如下：

第一個字母表示電力系統的對地關系：

T--一點直接接地；

I--所有帶電部分與地絕緣，或一點經阻抗接地。

第二個字母表示裝置的外露可導電部分的對地關系：

T--外露可導電部分對地直接電氣連接，與電力系統的任何接地點無關；

N--外露可導電部分與電力系統的接地點直接電氣連接(在交流系統中，接地點通常就是中性點)。

后面還有字母時，這些字母表示中性線與保護線的組合：

S--中性線和保護線是分開的；

O--中性線和保護線是合一的。

(1)IT系統：

IT系統的電源中性點是對地絕緣的或經高阻抗接地，而用電設備的金屬外殼直接接地。即：過去稱三相三線制供電系統的保護接地。

其工作原理是：若設備外殼沒有接地，在發生單相碰殼故障時，設備外殼帶上了相電壓，若此時人觸摸外殼，就會有相當危險的電流流經人身與電網和大地之間的分布電容所構成的回路。而設備的金屬外殼有了保護接地后，由于人體電阻遠比接地裝置的接地電阻大，在發生單相碰殼時，大部分的接地電流被接地裝置分流，流經人體的電流很小，從而對人身安全起了保護作用。

IT系統適用于環境條件不良，易發生單相接地故障的場所，以及易燃、易爆的場所。

(2)TT系統：

TT系統的電源中性點直接接地；用電設備的金屬外殼亦直接接地，且與電源中性點的接地無關。即：過去稱三相四線制供電系統中的保護接地。

其工作原理是：當發生單相碰殼故障時，接地電流經保護接地裝置和電源的工作接地裝置所構成的回路流過。此時如有人觸帶電的外殼，則由于保護接地裝置的電阻小于人體的電阻，大部分的接地電流被接地裝置分流，從而對人身起保護作用。

TT系統在確保安全用電方面還存在有不足之處，主要表現在：

①當設備發生單相碰殼故障時，接地電流并不很大，往往不能使保護裝置動作，這將導致線路長期帶故障運行。

②當TT系統中的用電設備只是由于絕緣不良引起漏電時，因漏電電流往往不大(僅為毫安級)，不可能使線路的保護裝置動作，這也導致漏電設備的外殼長期帶電，增加了人身觸電的危險。

因此，TT系統必須加裝剩余電流動作保護器，方能成為較完善的保護系統。目前，TT系統廣泛應用于城鎮、農村居民區、工業企業和由公用變壓器供電的民用建筑中。

(3)TN系統：

在變壓器或發電機中性點直接接地的380/220V三相四線低壓電網中，將正常運行時不帶電的用電設備的金屬外殼經公共的保護線與電源的中性點直接電氣連接。即：過去稱三相四線制供電系統中的保護接零。

當電氣設備發生單相碰殼時，故障電流經設備的金屬外殼形成相線對保護線的單相短路。這將產生較大的短路電流，令線路上的保護裝置立即動作，將故障部分迅速切除，從而保證人身安全和其他設備或線路的正常運行。

TN系統的電源中性點直接接地，并有中性線引出。按其保護線形式，TN系統又分為：TN-C系統、TN-S系統和TN-C-S系統等三種。

①TN-C系統(三相四線制)，該系統的中性線(N)和保護線(PE)是合一的，該線又稱為保護中性線(PEN)線。它的優點是節省了一條導線，但在三相負載不平衡或保護中性線斷開時會使所有用電設備的金屬外殼都帶上危險電壓。在一般情況下，如保護裝置和導線截面選擇適當，TN-C系統是能夠滿足要求的(見圖1)。

②TN-S系統(三相五線制)，該系統的N線和PE線是分開的。它的優點是PE線在正常情況下沒有電流通過，因此不會對接在PE線上的其他設備產生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開，N線斷開也不會影響PE線的保護作用。但TN-S系統耗用的導電材料較多，投資較大(見圖2)。

這種系統多用于對安全可靠性要求較高、設備對電磁抗干擾要求較嚴、或環境條件較差的場所使用。對新建的大型民用建筑、住宅小區，特別推薦使用TN-S系統。

③TN-C-S系統(三相四線與三相五線混合系統)，系統中有一部分中性線和保護是合一的；而且一部分是分開的。它兼有TN-C系統和TN-S系統的特點，常用于配電系統末端環境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴的場所(見圖3)。

在TN-C、TN-S和TN-S-C系統中，為確保PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，對PE線和PEN線還必須進行必要的重復接地。PE線PEN線上不允許裝設熔斷器和開關。

在同一供電系統中，不能同時采用TT系統和TN系統保護。

3接地裝置和接地電阻

(1)接地裝置：

接地裝置可使用自然接地體和人工接地體。在設計時，應首先充分利用自然接地體。

①自然接地：

可充分利用建(構)筑物的鋼結構和構造鋼筋、行車的鋼軌等以及敷設于地下且數量不少于2根的電纜的金屬外皮等。

在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的構造鋼筋作為自然接地。它們不但耐用、節省投資，而用電氣性能良好。

②人工接地體：

人工接地體有兩種基本型式：垂直接地體和水平接地體。垂直接地體多采用截面為50mm×50mm×4mm，長度為2500mm的角鋼；水平接地體多采用截面為40mm×4mm的扁鋼。

(2)接地電阻：

請參閱《電力設備接地設計技術規程》有關章節的規定，低壓中性點直接接地系統中，100kVA以上變壓器接地電阻值≤4Ω。