1、PEN重復(fù)接地問(wèn)題與路燈配電系統(tǒng)的討論內(nèi)容提要：本文旨在討論在TN-C-S配電系統(tǒng)中，PEN線接地與重復(fù)接地后，線路的雜散電流分布及線路壓降導(dǎo)致接地點(diǎn)的接觸電壓?jiǎn)栴}。并由此深入討論路燈配電系統(tǒng)采用TT配電系統(tǒng)的不合理性問(wèn)題。關(guān)鍵詞：TNCS TNS TT PE線多重接地 人體流過(guò)電流。一、 在TN-C-S配電系統(tǒng)中，PEN線接地與重復(fù)接地后，線路的雜散電流討論。中國(guó)南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則7.2低壓配電系統(tǒng)接地型式7.2.1 接地型式選擇a） 低壓配電系統(tǒng)可采用TN或TT接地型式，一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)只采用一種接地型式。b） 當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)采用TN-C接地型式時(shí)，配電線路除主干線和各分支線的末端外，中性點(diǎn)

2、應(yīng)重復(fù)接地，且每回干線的接地點(diǎn)，不應(yīng)小于三處；線路進(jìn)入車間或大型建筑物的入口支架處的接戶線，其中性線應(yīng)再重復(fù)接地。該導(dǎo)則，提出PEN導(dǎo)線多次重復(fù)接地的規(guī)定，當(dāng)然在工程實(shí)施中應(yīng)當(dāng)視為一種普遍規(guī)則，即在南方電網(wǎng)中，所有的TNCS配電系統(tǒng)均采用了多次重復(fù)接地。那么，我們來(lái)分析一下其安全合理性問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)：一個(gè)住宅工程，其三相不平衡負(fù)荷為40KW。配線采用YJV4*95，線路長(zhǎng)度L=250m。這個(gè)配電系統(tǒng)如圖一本例中，電纜阻值取自工業(yè)民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版，為計(jì)算簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把線路的總阻抗值作為一個(gè)純電阻值，且所有電流均采用等效直流電流做簡(jiǎn)單的工程評(píng)估計(jì)算。顯然正常運(yùn)行時(shí)，接地電阻為1歐姆時(shí)，U=17

3、.4V，低于安全電壓限值。PEN重復(fù)接地點(diǎn)是安全的。當(dāng)接地處接地電阻為10歐姆時(shí)，I3=0.82A，U8.2V。PEN重復(fù)接地點(diǎn)仍然是安全的。當(dāng)發(fā)生，相線對(duì)PEN線短路時(shí)，如圖二，但是，當(dāng)接地處接地電阻為10歐姆時(shí)，I3=6.25A，U62.5V。高于安全電壓50V限值。圖一圖二是PEN線僅做一次重復(fù)接地的情況。圖三滿足中國(guó)南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則每回干線的接地點(diǎn)，不應(yīng)小于三處的規(guī)定。圖三如下：本圖，計(jì)算條件同上。顯然正常運(yùn)行時(shí)，PEN重復(fù)接地點(diǎn)是安全的。等效電路見(jiàn)圖四，采用支路電流法，可簡(jiǎn)單求得各支路中的電流。短路時(shí)各支路電流如圖五。圖五中I416A，表示實(shí)際電流方向與設(shè)定方向相反。當(dāng)接地

4、處接地電阻為10歐姆時(shí)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖六與圖七。結(jié)論：1、當(dāng)PEN重復(fù)接地后，無(wú)論接地電阻大小，對(duì)正常運(yùn)行時(shí)，其接地點(diǎn)處的對(duì)地電壓均在安全限值范圍內(nèi)。接地雜散電流卻因接地電阻增加而減少。2、當(dāng)接地點(diǎn)處發(fā)生短路時(shí)，接地故障電壓取決于接地點(diǎn)處的接地電阻值，因此在TN-C-S系統(tǒng)中，只要采取降低接地點(diǎn)處的接地電阻措施，控制接地故障電壓不大于安全限值，是容易做到的。3、當(dāng)采用重復(fù)接地時(shí)，能有效降低各接地點(diǎn)處的雜散電流。從而有效降低接地點(diǎn)處的電壓。但不能有效降低短路時(shí)，接地故障電壓。4、在TNCS配電系統(tǒng)中，等電位聯(lián)結(jié)和較低的接地電阻值是兩個(gè)必要的條件。5、變壓器中性點(diǎn)接地電阻不可以過(guò)小，過(guò)小對(duì)負(fù)荷側(cè)來(lái)講

5、是個(gè)災(zāi)難。將每個(gè)圖中的變壓器中性點(diǎn)接地電阻用0.5歐姆來(lái)替代，計(jì)算結(jié)果是，雜散電流偏大，重復(fù)接地點(diǎn)處電壓升高，這將直接威脅人員與設(shè)備的安全。6、每個(gè)配電工程都具有自己的電氣特性，就如同世上不存在兩片完全一樣的樹(shù)葉一樣，比如本例中的電纜長(zhǎng)度選定30米，計(jì)算結(jié)果完全不同，或者電纜截面選定150平方，都會(huì)有計(jì)算數(shù)據(jù)上的差別。二、 對(duì)路燈配電系統(tǒng)選用的討論路燈配電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)有些專家推崇TT配電系統(tǒng)，同時(shí)認(rèn)可TN-S配電系統(tǒng)。TN-S與TT在路燈配電上必然有一優(yōu)一劣，兩者絕不等價(jià)。上文已經(jīng)分析，在TN-C配電系統(tǒng)中，重復(fù)接地做法對(duì)雜散電流與接地處接地電壓的影響。現(xiàn)在我們分析，路燈配電系統(tǒng)中，采用TN-C配

6、電系統(tǒng)的安全性問(wèn)題。如圖八本圖如精確求解，需要列解22組聯(lián)立方程組，這樣做當(dāng)然最好，但是，作為工程安全性評(píng)估，完全可以采用簡(jiǎn)便的方法。假定所有的電流都沿PEN線返回電流，假定每個(gè)燈桿前的PEN線的電壓降全部經(jīng)由本燈桿和中性點(diǎn)電阻分流。簡(jiǎn)單計(jì)算有下表，顯然，正常運(yùn)行時(shí)，TNC系統(tǒng)是安全的。1燈2燈3燈4燈5燈6燈7燈8燈9燈10燈Ia2320.718.416.113.811.59.26.94.62.3I00.00170.0330.0470.0580.0680.0750.0820.0850.087短路情況下，末端短路計(jì)算電流， 449A該電流在30米檔距內(nèi)的導(dǎo)線壓降就是，一個(gè)檔距內(nèi)的以30米為跨步

7、的跨步電壓。449*0.0245 11V，分到0.8m為跨步的跨步電壓會(huì)更小，跨步電壓小，接觸電壓也必然很小，因?yàn)榻佑|電壓是以跨步電壓為前提的，因此，此配電系統(tǒng)是安全的。TNS配電系統(tǒng)，因?yàn)镻E線小于TNC系統(tǒng)中的PEN線，在短路時(shí)，一個(gè)檔距內(nèi)的跨步電壓會(huì)略有增加，但是也一定是安全的。由于TNS配電系統(tǒng)可以設(shè)置剩余保護(hù)作為附加的安全措施，雖然附加措施失效并不構(gòu)成對(duì)人員的電擊威脅，但是，從切斷配電線路來(lái)講采用TNS則較為妥當(dāng)。三、 路燈配電系統(tǒng)不可采用TT系統(tǒng)理論求證。圖九是路燈配電系統(tǒng)采用TT配電系統(tǒng)的情況，TT系統(tǒng)中性線不重復(fù)接地，燈桿接地電阻仍是25歐（25歐通常燈桿基礎(chǔ)接地電阻即能滿足，

8、該阻值能安全泄放雷電流，有關(guān)路燈雷擊問(wèn)題的考慮，基本上是多余的，燈桿淋雨后，就完全滿足了泄放雷電流的要求）。明顯可見(jiàn)，對(duì)任何一只燈桿來(lái)講，發(fā)生接地故障時(shí)，只有本燈桿接地電阻起作用，易求不同接地電阻時(shí)，接地故障電壓值.本例接地故障電壓是220V*25/（25+4） 190V。當(dāng)人員站在燈桿附近時(shí)，跨步電壓應(yīng)接近117V，人員對(duì)燈桿的接觸電壓還會(huì)再大。當(dāng)設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)接地電阻時(shí)，比如1歐時(shí)，接地故障電壓是220V*1/（1+4） 44V。在安全電壓限值內(nèi)，但是，由于明確了接地電阻，人工費(fèi)用，材料費(fèi)用，檢測(cè)費(fèi)用是一筆不小的投入，且也很難四季均滿足這一阻值要求。由于TT系統(tǒng)不能滿足安全上的要求，因此

9、必須裝設(shè)剩余電流保護(hù)，但是如何來(lái)保證剩余電流保護(hù)器的不拒動(dòng)？維護(hù)管理水平能跟上嗎？有一天剩余電流保護(hù)開(kāi)關(guān)壞了，又不跳又不被人發(fā)現(xiàn)怎么辦？剩余電流保護(hù)開(kāi)關(guān)壞壞了，更換一個(gè)普通斷路器怎么辦？TT系統(tǒng)把安全問(wèn)題，完全托付給剩余電流保護(hù)的做法，是完全錯(cuò)誤的，剩余電流保護(hù)只能是一種附加的安全措施。還有一個(gè)重大的問(wèn)題，RA*Id=50V，公式可以這么寫(xiě)，路燈控制箱一般都是在戶外設(shè)備，運(yùn)行環(huán)冬夏差別大，春秋差別大，陰雨天與晴朗天差別大，剩余保護(hù)實(shí)際運(yùn)行中動(dòng)作是有較大誤差的，另外整定電流大于30mA以上時(shí)，是完全不能保護(hù)人身免遭傷害的。總之，經(jīng)過(guò)對(duì)TNC、TNCS、TT系統(tǒng)的分析，TT系統(tǒng)是不適合用于路燈配電的系統(tǒng)，在NEC規(guī)范中已