常用低壓配電系統接地型式問題淺析

接地在電氣安全中是一種最廣泛采用的安全措施。不論是強電設備還是弱電設備，交流設備還是直流設備，高壓設備還是低壓設備，固定式設備還是移動式設備，都采用不同方式的接地保護措施。

接地這種保護措施是在電氣系統發生對地短路時，使得接點的故障點電位升高，以降低通過設備及人身的故障電流，達到設備的保護和人身的安全。在GB14050－93《系統接地的型式及安全技術要求》中，系統接地型式分為三大類。TN系統、TT系統、IT系統。

GB14050－93的標準中，TT系統是電源端一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地，在該系統保護下設備和人身上的對地故障電壓都可能遠遠超過安全電壓，并且過電流保護裝置不能及時切斷電源，一般情況下不采用此系統。IT系統是電源端的帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此種系統是限制故障設備的對地電壓，不宜配置中性線，以簡化過電流保護和便于尋找故障，因此一般是用于礦山井下的配電網。在一般企業，用的最多的接地型式是TN系統，本文著重探討的也是該系統的一些問題。

TN系統，是指電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護中性導體或保護導體連接到此接地點。根據中性導體和保護導體的組合情況，TN系統的型式可分為三種：a、TN－S系統：整個系統的中性導體和保護導體是分開的（見圖1）。b、TN－C系統：整個系統的中性導體和保護導體是合一的（見圖2）。c、TN－C－S系統：系統中一部分線路的中性導體和保護導體是合一的（見圖3）。

TN系統的保護，也稱為保護接零。其保護措施就是把電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與電網的保護零線（保護導體）連接起來，對于TN－C系統和TN－C－S系統來說，保護導體就是PEN線，對于TN－S系統來說，保護導體就是PE線（N線成為工作零線）。保護的原理在于當某相帶電部分碰連設備外殼（即外露導電部分）時，通過設備外殼形成該相對零線的單相短路，短路電流能促使線路上的過電流保護裝置迅速動作，從而把故障部分斷開電源，消除觸電危險。此種系統的保護作用是比較有效的。但深究一下，在TN系統中，如果保護零線斷線，在故障情況下設備外殼直接與相電壓連通，有觸電危險。或當相線斷線與大地發生短路時，由于故障電流的存在造成了保護零線電位的升高，當斷線點與大地間電阻較小時，保護零線的電位很有可能超過安全電壓。這種危險電壓沿保護零線傳至各用電設備外殼乃至危及人身安全。因此在TN系統需設置重復接地，重復接地是指零線上工作接地以外其他點的接地。

對于TN－C系統和TN－C－S系統來說，重復接地是對PEN線的重復接地，對于TN－S系統來說，重復接地是對系統中的PE線的重復接地，其作用如下：(1)可以減小保護零線（即PE線）的斷線帶來的危險。沒有重復接地，當PE斷線時，系統處于既不接零也不接地的無保護狀態，而設備外殼將承受全部的相電壓，可導致人身觸電和設備損壞。而對其進行重復接地以后，當PE處于正常狀態時，系統處于接零保護狀態；當PE斷線時，如果斷線處在重復接地前側，系統則處在接地保護狀態。進行了重復接地的TN－S系統具有一個非常有趣的雙重保護功能，即PE斷線后由TN－S轉變成TT系統的保護方式(PE斷線在重復接地前側)。(2) 降低PE線對地電壓。如果相線斷線與大地短路，會使得PE線電壓的升高，由于斷線點與大地間電阻較小，PE線的電壓很有可能遠大于安全電壓。這種危險電壓沿PE線將引起各用電設備外殼帶電，危及人身安全。實行重復接地以后，由于重復接地的接地電阻與電源工作接地電阻形成并聯，其并聯后的等效電阻小于電源工作接地電阻，使得相線斷線接地處的接地電阻處的電壓值上升，從而有效降低PE線對地電壓，減少觸電危險。(3)可以降低漏電設備對地電壓。當相線與設備外殼短路時，外殼對地電壓等于故障點與變壓器中性點間的電壓。進行了PE線重復接地后，從故障點起，PE零線的阻抗與重復接地電阻同工作接地電阻串聯后的電阻為并聯關系。一般情況下，由于重復接地電阻同工作接地電阻串聯后的電阻遠大于PE線本身的阻抗，因而從故障點至變壓器中性點的等效阻抗，仍接近于從故障點至變壓器中性點的PE線本身的阻抗，可以認為進行重復接地后的故障點與中性點之間的電壓與進行重復接地前近乎相同。基于這個結果，由于有重復接地電阻的分壓作用，故障點的對地電壓減小，觸電危險減輕。（4）可縮短故障持續時間。重復接地和工作接地構成零線的并聯分支，當發生短路時能增加短路電流，加速線路保護裝置的動作。

對于TN－S系統來說，其電氣裝置中的設備外殼是與PE線連接，和N線沒有相連。如果重復接地只是針對N線重復接地，那么只具有上文中(2)、(4)項的作用。如果TN－S系統中的重復接地是將PE線和N線分別重復接地，一方面它可以降低N線斷線時產生的中性點電位的漂移，有利于用電設備和人身的安全，但這種中性點電位的漂移產生的電壓升高在實際應用中效果并不明顯。另一方面一旦工作零線重復接地，其重復接地點前側的系統便成為TN－C系統，不能采用漏電保護，使得原來的TN－S系統實際上已變成了TN－C－S系統，就稱不上是TN－S系統，也會失去該系統相應所具備的一些安全保護作用。并且將N線和PE線分別重復接地，雖然能保證PE線電位的穩定，以避免受N線電位的影響，但N線的重復接地必須與PE線的重復接地及建筑物的基礎鋼筋、埋地管道等所有進行了等電位連結的接地部分保持較長的距離，以避免受其干擾，由于接地裝置是隱蔽工程，在實際施工作要保持PE線和N線存在相當的接地距離存在一定難度。因此，在TN－S系統中的重復接地針對PE線的重復接地，更有利于系統的安全運行，防止設備和人身傷害事故的發生。