1、低壓配電系統的接地制式1、接地制式的概念為了確保配電系統及其電氣設備的安全使用，通常將配電系統的中性點或電氣設備外殼接地，也可以通過導線連接到配電系統已接地的中性點上。配電系統可以直接接地或不接地，也可以通過阻抗接地。電氣設備和配電系統的這幾種接地組合稱為配電系統的接地制式。2、接地制式的分類接地制式按配電系統和電氣設備不同的接地組合來分類。按照IEC規定，接地制式一般由兩個字母組成，必要時可加后續字母。按接地制式劃分的配電系統有TNC、TNS、TNCS、TT、IT等。 第一個字母表示電源接地點對地的關系：T（Terre-地球）表示直接接地；I（Isolant-絕緣）表示不接地（包括所有帶電部

2、分與地分離）或通過阻抗與大地相連。 第二個字母表示電氣設備的外露導電部分與地的關系：T表示獨立于電源接地點的直接接地；N（Neutre-中立的，中性的）表示直接與電源系統接地點或與該點引出的導體相連接。后續字母表示中性線與保護線之間的關系：C（Conbinaison-組合）表示中性線N與保護線PE合并為PEN線；S（Separateur-分離器）表示中性線與保護線分開；CS表示在電源側為PEN線，從某點分開為N線及PE線。3、TN系統的組成和特點 在TN系統中，所有電氣設備的外露導電部分接到保護線上，與配電系統的接地點相連。這個接地點通常是配電系統的中性點。如果沒有中性點（如供電變壓器的二次側

3、為三角形接線）或未引出中性點，可將變壓器次級的一相接地，但該接地線不能作為PEN線。保護線應在每個變電所或變電站附近接地。配電系統引入建筑物時，保護線在其入口處接地。為了在故障時，保護線的電位盡量接近地電位，盡可能將保護線與附近的有效接地體相連。當中性線截面小于相線截面時，如果回路的相線保護裝置不能保護中性線短路或者正常工作時流過時流過中性線的電流并不明顯小于該導線的載流量時，在中性線上必須裝設相應于該項導線截面的過電流檢測裝置，該裝置激勵時，應使相線斷電，但不必斷開中性線。根據中性線與保護線是否合并的情況，TN系統分為TNC、TNS及TNCS，其各自的組成和特點說明如下。 3.1 TNC系統

4、如圖1所示，在TNC系統中，保護線與中性線合并為PEN線，具有簡單經濟的優點。當發生接地短路故障時，故障電流大，可采用一般過電流保護電器切斷電源，保證安全。但對于單相負荷或三相不平衡負荷以及有諧波電流負荷的線路中，PEN線流有電流，其所產生的壓降加在電氣設備的金屬外殼和線路金屬套管上，對敏感性的電子設備不利。由于PEN線在同一建筑物內往往相互有電氣連接，因此當PEN線斷線或相線直接與大地短路時，都呈現相當高的對地故障電壓，這時可能擴大事故范圍。 優點：TNC方案易于實現，節省了一根導線，且保護電器可節省一極，降低設備的初期投資費用。發生接地短路故障時，故障電流大，可采用一過流保護電器瞬時切斷電

5、源，保證人員生命和財產安全。缺點：線路中有單相負荷，或三相負荷不平衡，及電網中有諧波電流時，由于PEN中有電流，電氣設備的外殼和線路金屬套管間有壓降，對敏感性電子設備不利。PEN線中的電流在有爆炸危險的環境中會引起爆炸。PEN線斷線或相線對地短路時，會呈現相當高的對地故障電壓，可能擴大事故范圍。不能使用剩余電流保護裝置RCD（由于檢測不出漏電流，RCD會拒動），因此絕緣故障時，不能有效地對人身和設備進行保護。TN - C制式是我國應用十分廣泛的交流低壓配電制式。在一定的歷史時期,其優點也是非常明顯的:設備接地接線型式簡單易于操作,需要接地的部分直接接到N線上即可;由于低壓用電設備通常要引入N線

6、, TN - C制式可以節約大量的接地導線,對于我國經濟落后時期確實可以節約投資;而且由于操作簡單,在我國民用電基層電工水平普遍不高的情況下,統一采用通過N線接零保護,可以使接地保護型式統一,減少安全隱患,具有積極的意義。另外,我國現有終端配電設備、用電設備所在位置往往由于設計原因或施工原因沒有完善的接地體,采用保護接地(需要接地的部分直接與接地體作金屬性連接)往往不具備條件,而電源側(變配電所)都具有完善的接地網,中性線在此處良好接地。因此, TN - C制式在一定的歷史時期,也不失為適合我國國情的方法。但TN - C制式,其缺點也是很明顯的,由于N線上正常流過工作電流, N線上就存在線路壓

7、降,相對于電源側的中性點,用電設備處的N 線就帶有電壓,而用電設備的金屬外殼是與N線連接的,也就帶上與N 線相同的電壓,給人身安全帶來一定隱患,這就是絕緣良好并未發生漏電但也會發生麻電現象的原因。PEN線不能斷線,一旦PEN線斷線,那么電氣設備金屬外殼將先失去接地保護;并且單相負荷的N線由于與電源零點隔斷而帶上相電壓(我國標準為220 V) ,而用電設備的金屬外殼是與N線連接的,也就帶上與N線相同的220 V 電壓,遠遠超過50 V 的安全電壓,而且斷線故障不易及時發現而不能及時消除,危險電壓可能長期存在,這對人身安全十分危險。由于沒有獨立PE線, TN - C制式相對TN - S制式安全性降

8、低很多。因此,對于人員相對密集、人身和電氣設備接觸較多的場合和對人身安全要求嚴格的場合,不能采用TN - C制式,應該采用TN - S制式。由于我國經濟發展很快,經濟狀況已經明顯改善,以人為本、安全至上的原則也成為電氣設計的指導思想,考慮設計要有前瞻性和持久性,因此,對于新建交流低壓配電工程設計來說,應該采用TN - S制式,淘汰TN - C制式。3.2 TNS系統在TNS系統中保護線和中性線分開，除價格較貴外，具有TNC系統的優點。由于正常時PE線不通過負荷電流，與PE線相連的電氣設備的金屬外殼在正常運行時不帶電位，所以適用于數據處理和精密電子儀器設備的供電，也可用于爆炸危險的環境中。在民用

9、建筑內部，家用電器大都有單獨接地觸點的插頭，采用TNS供電，既方便又安全。但TNS系統仍不能解決相線對大地短路引起電壓升高和對地故障電壓的蔓延問題。優點：正常時PE線不通過負荷電流，適用于數據處理和精密電子儀器設備，也可用于爆炸危險場合。民用建筑中，家用電器大都有單獨接地觸點的插頭，采用TNS系統，既方便，又安全。如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，需采用剩余電流保護裝置RCD對人身安全和設備進行保護，防止火災危險。缺點：由于增加了中性線，初期投資較高。TNS系統相對地短路時，對地故障電壓較高。TN - S制式的優越性: PE線在正常情況下不通過電流,也就是PE線不帶電,與PE線連接的設備金

10、屬外殼也就不會帶電,對人身十分安全。不論是斷N線,或是斷PE線,電氣設備外殼都不會帶電;斷N線僅使單相負載不工作,斷PE線僅使電氣設備外殼失去接地保護而已,即使N線和PE線同時中斷,外殼也不會帶電,安全性很高。在發生相線碰殼對地短路時,短路電流通過PE線流回電源中性點,由于PE線是低阻抗通道,短路電流足夠大到可以使過電流保護動作而切斷故障,從而保護了設備和人身安全。TN - S制式由于有以上諸多優越性,已經成為交流低壓配電系統的主要制式,應用十分廣泛,也是我國交流低壓配電系統的主要發展方向。TN - S制式可以重復接地,通常是對PE線進行重復接地,也可以對N線重復接地。在必要的時候,也可以對P

11、E線和N線同時進行重復接地,但這兩個接地極不準合用,而且要相隔一定的距離。由于可以重復接地,接地的可靠性進一步提高,安全性也進一步提高。但TN - S制式也有其缺陷,就是保護接地線( PE線)采用專用電纜芯線(或一根專用電線) ,且保護接地線采用輻射式(終端電氣設備都采用獨立PE線引至配電盤) ,保護接地線投資較大,但相對于整個配電系統,此部分投資比重并不大,但整個系統的可靠性和安全性明顯提高,適于推廣應用。3.3 TNCS系統在TN-C-S系統中，PEN線自A點起分為保護線和中性線，分開以后，N線應對地絕緣。為了防止分開后的PE線與N線混淆，應按國家標準GB7947-87的規定，給PE線和P

12、EN線涂以淺藍色色標。PEN自分開后，PE線與N線不能再合并，否則將喪失分開后形成的TNS系統的優點。優點：適用于工礦企業供電，前面TNC系統可滿足固定設備的需要，后端TNS系統可滿足對電位敏感的電子設備的需要。民用建筑中，電源線路采用TNC，進入建筑物后，采用TNS系統，可確保TNS系統的優點。4、 TT系統的組成和特點 如圖4所示，TT系統必須有一個直接接地點，一般是變壓器或發電機的中性點。如果沒有中性點，必須有一根相線接地。電氣設備的外露導電部分也必須接地。由同一保護電器保護的電氣設備的所有外露導電部分用保護線連接在一起，接到其共同的接地體上。當幾個保護電器分級保護時，每個保護電器所保護

13、的所有外露導電部分也必須按照這個方法接地。中性線的檢測與相應地切斷導線的要求與TN系統相同。 在TT系統內，電氣設備的金屬外殼用單獨的接地體接地，與電源在接地上無電氣聯系，所以適用對電位敏感的數據處理設備和精密電子設備的供電。PE線也各自獨立，不會發生故障時對地故障電壓的蔓延問題。但對于中性線斷裂后引起相電壓的升高等問題和TN系統一樣，需要采取適當措施。 TT系統當接地短路時，短路電流由于受到電源側接地電阻和電氣設備側接地電阻的限制，短路電流不大，故可減少接地短路時產生的危險性；但除了小容量的用電設備以外，在大多數情況下不足以使一般過電流保護設備切斷電源，容易造成電擊事故。因此TT系統特別適用

14、于容量較小的電氣負荷，例如對住宅供電等。如電氣負荷容量較大，必須采用剩余電流保護電器，例如漏電保護器，利用接地故障時的泄漏電流使漏電保護器動作切斷電源。由于剩余電流保護器價格較貴，且在容量上、品種上還必須滿足大容量及特殊負荷，如電焊機、整流設備等的要求，給TT系統的應用帶來一定的限制性。TT系統特點外露可電導部分有獨立的接地保護，不傳導故障電壓；由于電源系統有兩個獨立接地體，發生接地故障時接地故障電流較小，不能采用過電流保護兼作接地故障保護，而采用剩余電流保護器；因采用剩余電流保護器保護線路，雙電源（雙變壓器、變壓器與柴油發電機組）轉換時采用四極開關：易產生工頻過電壓。使用場所：等電位聯結有效

15、范圍外的戶外用電場所，城市、農村居民區公共用電，高壓中性點經低電阻接地的變電所。優點：電氣設備的外殼與電源的接地無電氣聯系，適用于對電位敏感的數據處理設備和精密電子設備。故障時對地故障電壓不會蔓延。接地短路時，由于受電源接地電阻和電氣設備接地電阻的限制，短路電流較小，可減小危險。缺點：短路電流小，發生短路時，短路電流保護裝置不會動作，易造成電擊事故。短路保護裝置的過電流保護不能提供絕緣故障保護，需采用剩余電流保護器RCD進行人身和設備安全保護。TT制式的優越性:設備的金屬外殼在正常情況下處于地電位,也就是不帶電。即使設備接地線斷掉,所連接的設備金屬外殼也不會帶電,對人身十分安全。系統采用三相四

16、線制,無專用PE電纜線芯(或電線) ,可節約一定電纜電線投資。N線斷線僅僅使單相負荷不能工作,對人身安全沒有威脅。TT系統中,電氣設備的金屬外殼用單獨的接地極接地,與電源在接地上可以無電氣聯系。TT制式的缺點是:在任何用電設備附近都要求有埋于地中且接地良好(接地電阻不大于4)的接地體(或接地網) ,這樣才能保證用電設備保護接地的安全。現今我國大量采用在地中易腐蝕而失效的鋼接地體,一旦接地體失效, TT制式的安全性也就無法保證。再者TT系統如果電源端和負荷端采用各自獨立的接地體(接地網) ,則相線碰殼故障時,短路電流通過大地流回電源端中性點。此時如果電源端和負載端的接地電阻都是4,忽略設備內阻和

17、線路阻抗,則短路電流I =220 V / (4 + 4 ) = 27. 5 A,如此小的短路電流,往往無法使斷路器保護跳閘或熔斷器熔斷,故障無法切除而長期存在。短路時,電流流經大地,把大地視為導體,其電阻較大,壓降也較大;如果電源端和負載端的接地電阻都是4 ,忽略設備內阻和線路阻抗,負載端故障點分得的對地電壓為27. 5 A ×4 = 110 V,遠遠大于50 V安全電壓,對人身安全十分危險。如果饋線自身過電流保護無法切除接地故障,就需要裝設具有足夠靈敏度的接地保護或漏電保護,以此及時切除故障,以避免威脅人身安全;而實現靈敏的接地保護或漏電保護都需要增加相對較貴的設備投資。TT制式適

18、用于整個配電系統都具有可靠接地極的各種配電場合, TT配電系統尤其適用于給靈敏電子設備供電。對于設計、建設水平都比較高的工業配電工程,可靠的接地極是很容易滿足的,增加接地漏電保護對整個工程造價影響不大,而且工業工程由于控制自動化水平的提高,往往采用大量靈敏的電子設備,此時TT配電系統就比較適用。5、IT系統的組成和特點 IT系統的組成如圖5所示，其中（a）是配電系統中性點與地絕緣；(b）為配電系統中性點經阻抗接地，電源接地體和外露導電部分的接地體分開；(c）為電源中性點經阻抗接地，外露導電部分接到電源的接地體上。 IT系統的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設備的外露導電部分可直接接地或通過保護線

19、接到電源的接地體上。這種系統當出現單相接地故障時，故障電流受到限制，電氣設備的金屬外殼上不會產生危險性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，電氣設備尚能繼續運行。此時報警設備報警，通過檢查線路來消除故障，可減少或消除電氣設備的停電時間，所以特別適用于要求能連續工作的電氣設備，如大型電廠的廠用電和需要連續生產的生產線。同時由于第一次故障時的故障電流很小，因此也適用于有爆炸危險的環境，如礦山。但如果在消除第一次故障前又發生第二次故障，例如不同相的雙重短路，故障點遭受線電壓，故障電流很大，非常危險，因此必須具有可靠而且易于檢測出故障點的報警設備。IT系統強烈要求不要配出中性線，因為配出中性線后，當發生單相

20、接地故障時，IT系統將根據電氣設備外露導電部分的接地情況轉變為TN或TT系統，而保護設備原IT系統配置，不能按IN或TT系統的要求動作，所以非常不安全。如果IT系統引出中性線，中性線上需要裝設過電流檢測裝置，該裝置受到激勵時，應將包括中性線在內的所有帶電導線從電源斷開。如果該中性線短路己受到電源側保護電器的有效保護，或該回路由剩余電流保護裝置保護，且其額定剩余電流不超過該項中性線載流量的0.15倍，該裝置動作時又能將所有帶電導線包括中性線斷開，則可不裝設檢測設備。IT 方式供電系統在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續供電的地方，例如電力

21、煉鋼、大醫院的手術室、地下礦井等處。地下礦井內供電條件比較差，電纜易受潮。運用 IT 方式供電系統，即使電源中性點不接地，一旦設備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統還安全。 如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。在負載發生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，漏電電流經大地形成架路，保護設備不一定動作，這是危險的。只有在供電距離不太長時才比較安全。這種供電方式在工地上很少見。優點：單相接地第一次故障時，故障電流小，可不切斷電源，警報設備報警，通過檢查線路消除故障，供電連續性較高，適用于大型電廠的廠用電和重要生產線用電。可采用剩余電流保護器（RCD）進行人身和設備安全保護。缺點：如果消除第一次故障前，又發生第二次故障，如不同相的接地短路，故障電流很大，非常危險，因此對一次故障探測報警設備的要求較高，以便及時消除和減少出現雙重故障的可能性，保證IT系統的可靠性。IT制式的優點: 由于采用保護接地,設備的金屬外殼在正常情況下處于地電位,也就是不帶電。即使設備接地線斷掉,所連接的設備金屬外殼也不會帶電,對人身十分安全。當出現單相接地故障時,由于中性點高電阻的限制,故障電流很小,限制在10 A以下,電氣