低压配电系统的接地方式及特点.docx

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低压配电系统的接地方式及特点

编号：

SM-ZD-97536

低压配电系统的接地方式及特点

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低压配电系统的接地方式及特点

简介：

该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

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　　1　低压配电系统中的接地类型

（1）工作接地：

为保证电力设备达到正常工作要求的接地，称为工作接地。

中性点直接接地的电力系统中，变压器中性点接地，或发电机中性点接地。

（2）保护接地：

为保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。

保护接地的形式有两种：

一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。

　　（3）重复接地：

在中性线直接接地系统中，为确保保护安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外，还在保护线其他地方进行必要的接地，称为重复接地。

　　（4）保护接中性线：

在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。

此种方式也叫保护接零。

　　2　低压配电系统的供电方式

（1）低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：

IT系统、TT系统和TN系统。

其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地（过去称为保护接地）；TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接（过去称为接零保护）。

接地系统一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。

　　第一个字母：

表示电源中性点对地的关系

　　T：

直接接地

　　I：

不接地，或通过阻抗与大地相连

　　第二个字母：

表示电气设备外壳与大地的关系

　　T：

独立于电源接地点的直接接地

　　N：

表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连

　　后续字母：

表示中性线与保护线之间的关系

　　C：

表示中性线N与保护线PE合二为一（PEN线）

　　S：

表示中性线N与保护线PE分开

　　C－S：

表示在电源侧为PEN线，从某一点分开为中性线N和保护线PE

（2）.不同接地系统的组成及特点：

　　 ■TN系统的组成及特点

　　在TN系统中，所有电气设备的外壳接到保护线（PE）上，与配电系统的中性点相连（若无中性点，即变压器二次侧三角形连接或未引出中性点，可将变压器二次侧绕组的一相接地，但该接点不能用作PEN线）。

保护线应在每个变电所附近接地，配电系统引入建筑物时，保护线在其入口处接地。

为了保证故障时保护线的电位尽量接近地电位，尽可能将保护线与附近的有效接地体相连，如必要，可增加接地点，并使其均匀分布。

其特点是故障电流较大，仅与电缆的阻抗大小有关。

出现绝缘故障时，需要短路电流保护装置瞬时断开电路。

　　国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统分为如下三种：

　　□TN－C

　　□TN－S

　　□TN－C－S

　　注：

对电网来说，当铜导线截面积≤10mm2，铝导线截面积≤16mm2时，必须采用TN－S系统，而不允许采用TN－C系统。

　　下面介绍其组成及特点：

　　2.1TN－C系统：

　　本系统中，保护线与中性线合二为一，称为PEN线。

　　图一TN-C系统

　　优点：

　　□TN－C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用。

　　□发生接地短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电器瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全

　　缺点：

　　□线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利

　　□PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸

　　□PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围

　　□不能使用剩余电流保护装置RCD（由于检测不出漏电流，RCD会拒动），因此绝缘故障时，不能有效地对人身和设备进行保护

　　2.2TN－S系统

　　本系统保护线（PE）和中性线（N）分开

图二TN－S系统

　　优点：

　　□正常时PE线不通过负荷电流，适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合

　　□民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN－S系统，既方便，又安全

　　□如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险　　缺点：

　　□由于增加了中性线，初期投资较高

　　□TN－S系统相对地短路时，对地故障电压较高

　　2.3TN－C－S系统

　　在系统某一点起，PEN分为保护线和中性线，分开后，中性线（N）对地绝缘（注：

PEN线分开后，不能再合并）

　　 图三TN－C－S系统

　　优点：

　　□适用于工矿企业供电，前面TN－C系统可满足固定设备的需要，后端TN－S系统可满足对电位敏感的电子设备的需要

　　□民用建筑中，电源线路采用TN－C，进入建筑物后，采用TN－S系统，可确保TN－S系统的优点

　　2.4TT系统的组成及其特点：

　　TT系统的变压器或发电机的中性点直接接地，电气设备的所有外壳用保护线连在一起，接在与电源中性点独立的接地点。

图四TT系统

　　优点：

　　□电气设备的外壳与电源的接地无电气联系，适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备

　　□故障时对地故障电压不会蔓延

　　□接地短路时，由于受电流接地电阻和电气设备接地电阻的限制，短路电流较小，可减小危险

　　缺点：

　　□短路电流小，发生短路时，短路电流保护装置不会动作，易造成电击事故

　　□短路保护装置的过电流保护不能提供绝缘故障保护，需采用剩余电流保护器RCD进行人身和设备安全保护

　　2.5IT系统的组成及特点：

　　IT系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。

图五IT系统

　　优点：

　　□单相接地第一次故障时，故障电流小，可不切断电源，警报设备报警，通过检查线路消除故障，供电连续性较高，适用于大型电厂的厂用电和重要生产线用电

　　□可采用剩余电流保护器（RCD）进行人身和设备安全保护

　　缺点：

如果消除第一次故障前，又发生第二次故障，如不同相的接地短路，故障电流很大，非常危险，因此对一次故障探测报警设备的要求较高，以便及时消除和减少出现双重故障的可能性，保证IT系统的可靠性。

　　2.6接地系统中性线保护

　　以下情况选用4极开关断开中性线：

　　■TT和TN系统的中性线截面积小于相线

　　■终端配电中避免中性线、相线接反

　　中性线必须有保护和能分断：

　　■IT系统中进行第二次故障保护的装置，防止中性线第一次故障后引发二次故障

　　■在TT和TN－S系统中，中性线的截面积小于相线的截面积

　　■所有接地系统中，会产生3次或多次谐波电流的场合（尤其是中性线截面积减少时）

　　在TN－C系统中，中性线也是保护线不能断开，由于负载电流不平衡和绝缘故障电流，会产生危险的中性点电压偏移。

为此，用户必须做好等电位连接和每个区域的接地。

　　2.7接地系统的选择：

　　选择接地系统应根据电气装置的特性、运行条件和要求以及维护能力的大小，综合用户和设计安装人员的意见因地制宜地选用。

只要符合安装和运行规范要求，三种接地系统是等效的，没有什麽优先级。

　　选择接地系统的步骤：

　　■首先，为保证最大的安全性和灵活性，三种接地系统可以应用在同一供电电网中。

　　如下图所示，不同接地系统的串联连接和并联连接：

　　■必须遵守当地标准和法规的规定

　　■弄清楚用户的要求和现有的维护资源：

　　□运行连续性要求

　　□是否有维护服务

　　□是否有火灾危险

　　3.系统选择及应用

　　3.1通常按照如下方式选择：

　　□运行连续性要求较高有维护服务的场合：

选择IT系统

　　□运行连续性要求较高无维护服务的场合：

无完全满意的选择，可选择TT系统（其跳闸选择性易于实现）或选择TN系统（减少危险）

　　□运行连续性要求不重要并且有维护能力：

选择TN－S系统�易于快速维修和扩展　

　　□运行连续性要求较低无维护服务的场合：

选择TT系统

　　□有火灾危险的场合：

可选择IT系统（有人员维护）或选择TT系统（使用0.5A的剩余电流保护装置）

　　3.2特殊电网和负载的选择：

　　□对于线路长，泄漏电流大的电网：

选择TN－S系统

　　□有备用电源的电网：

选择TT系统

　　□对大的故障电流比较敏感的负载（电机）：

选择TT或IT系统

　　□绝缘等级较差（电炉）或有大型高频滤波的设备（大型计算机）：

选择TN－S系统

　　□控制和监测系统：

选择TT（通讯设备间可进行等电位连接）或IT系统（运行连续性高）

　　4　接地装置和接地电阻

（1）接地装置：

　　接地装置可使用自然接地体和人工接地体。

在设计时，应首先充分利用自然接地体。

　　①自然接地：

　　可充分利用建（构）筑物的钢结构和构造钢筋、行车的钢轨等以及敷设于地下且数量不少于2根的电缆的金属外皮等。

　　在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。

它们不但耐用、节省投资，而用电气性能良好。

　　②人工接地体：

　　人工接地体有两种基本型式：

垂直接地体和水平接地体。

垂直接地体多采用截面为50mm×50mm×4mm，长度为2500mm的角钢；水平接地体多采用截面为40mm×4mm的扁钢。

（2）接地电阻：

　　请参阅《电力设备接地设计技术规程》有关章节的规定，低压中性点直接接地系统中，100kVA以上变压器接地电阻值≤4Ω。

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