電氣低壓配電中接地系統的選擇及故障保護

胡巧華

摘 要：近年來，我國電力體制改革不斷深化，電力行業獲得了長足發展。在電氣低壓配電中，接地系統占據重要地位，其選擇的形式直接關系到低壓配電的安全與穩定。鑒于此，文章介紹了電氣低壓配電中的三類接地系統及其適用范圍，并針對這三類接地系統提出了低壓配電中的故障保護策略，旨在防范電氣事故、提高安全用電水平。

關鍵詞：低壓配電；接地系統；故障保護；金屬性短路

隨著我國社會經濟的快速發展，工業生產和居民生活用電需求日益增加，電能已經成為現代化生活中不可缺少的能源。但在實際生活工作中，由于人們安全意識不足，在配電過程中對接地系統的選擇不合適，很容導致各種安全事故的出現，給人們的生命財產安全帶來嚴重威脅。因此，對電氣低壓配電中的接地系統進行研究，根據用戶實際情況選擇合適的接地系統形式，并針對接地系統的不同類型進行故障保護分析，已成為電氣低壓配電研究過程中的重點與難點。

1 電氣低壓配電中接地系統的選擇

目前，我國電氣低壓配電中常用的接地系統主要有三類：IT系統、TN系統以及TT系統。IT系統指的是電源部分經過用電設備的外部導電部分直接接地，而不用經過用電設備的高電阻等接地，這種接地系統可靠性很高，安全性比較好，可以在醫院等要求不間斷供電的場所內使用。TN系統指的是電源部分有一點直接接地，其用電設備的外部導電部分則是通過該電力系統的接地點與保護線連接，這種接地系統主要用于鐵路低壓配電。若按照保護線與電力系統中性線的組合可以將TN系統分為TN-S、TN-C以及TN-C-S三種形式，其中TN-S系統的保護線與電力系統中性線分開，其保護線上沒有電流，也沒有對地電壓，只在中性線上通過電流，因此用電設備外殼的接地保護常常接在保護線上面，可靠性很高，一般用于有獨立變配電的建筑物中；TN-C系統則是將保護線和電子設備的中性線合在一起，這種系統只適用于三相負荷平衡的工業廠房；TN-C-S系統是指接地系統的中性線和一部分的保護線合在一起，這種系統主要用在將區域變電引到建筑內的場合。TT系統是指電源中性點直接接地，電氣設備的外殼部分則用PE線接到與電源接地點沒有電氣連接的接地極上面。在正常運行過程中，中性線帶電，保護線不帶電，這種系統可用于用電設備分散且容量小的農村地區。

一般來說，這三類接地系統都有著各自的適用范圍。對于用電設備運行連續性要求不高，且有一定的設備維護能力的場合，常選擇TN系統中的TN-S系統；對于用電設備運行連續性要求較高，但有一定的設備維護能力的場合，常選擇IT系統；對于用電設備運行連續性要求較高，且沒有設備維護能力的場合，可以選擇TN系統和TT系統。另外，在存在嚴重火災隱患的場合，一律不能使用TN系統。若電氣低壓配電網中存在一些比較特殊的結構，還需要進行特殊的接地系統選擇，以便保證整個低壓配電網的安全。通常情況下，若低壓配電網中存在備用電源，可以選擇TT系統；若用電設備絕緣等級比較低或者是低壓配電網漏電電流較大，配電線路過長，那么就要選擇TN-S系統；若用電負載對電網故障的敏感強度比較高，則應選擇TT系統或IT系統。為了滿足不同電網用戶的用電需要，工作人員要根據用戶實際情況，按照國家相關法律法規選擇合適的電氣低壓配電接地系統。若低壓配電網中同時存在多種接地方式，設計人員要保證接地系統的安全性，按照國家相關法律法規要求定期對接地設備進行安全檢查，至少每年對電源部分進行一次檢查，其他接地部分2到3年檢測一次。

2 電氣低壓配電中接地系統的故障保護

在電氣低壓配電系統中，接地系統可能會出現接地故障，即相線與大地相連接的導電體之間由于各種短路問題而引起的電氣故障。一般來說，接地故障有電弧性短路和金屬性短路兩種類型。其中，電弧性短路接地故障的原因是故障點處接觸不良，這類短路故障電流較小，不容易察覺和預防，而金屬性短路故障電流較大，常以熔焊形式出現。在低壓配電系統發生接地系統故障時，與故障相連接的電氣設備導電部分會出現故障電壓，該故障電壓可能會危害人體健康，還可能形成電火花、電弧等引燃可燃物質，若周圍有可燃氣體則可能引發爆炸事故。因此，電氣工作者需要針對性地解決這類接地故障問題，以確保接地系統得到切實有效的保護。電氣低壓配電系統接地故障保護要根據接地系統的形式來選擇合適的保護設備，針對不同的接地系統類型，分別采取不同的保護措施，具體如下。

2.1 TT系統

TT系統出現接地故障時，其故障保護動作的特性要滿足一定的條件：RAIA要小于或等于50伏。其中，RA指的是電子設備外殼導電部分與大地和中相線電阻的總和，IA代表的是接地故障保護電器在切斷故障回路時的動作電流。一般來說，該系統類型的接地故障很難計算，加之這種系統中的故障電流也比較小，若僅僅采用過電流保護措施，則很難滿足實際工作中靈敏度方面的需要。對此，可在實際工作中采用漏電保護器來對TT系統進行接地故障保護。

2.2 TN系統

對TN系統來說，當電氣低壓配電出現接地故障時，其接地故障保護的動作特性要滿足以下條件：ZSIA不大于U0。其中，ZS指的是TN系統出現接地故障時整個故障回路的阻抗，IA代表的是接地故障保護電器在切斷故障回路時的動作電流，U0是指相線對大地的電壓，該電壓為標稱電壓。按照國家相關規定，電氣低壓配電系統中固定式電氣設備末端回路所允許的最大切斷故障回路時間為5秒，而移動式電氣設備末端回路允許時間為0.4秒。相關實驗研究表明，TN系統接地故障多為金屬性短路故障，這種故障可導致較大的故障電流，在實際工作中常常選擇過電流故障保護裝置作為接地故障保護措施。

2.3 IT系統

對IT系統來說，第一次出現接地系統故障時，故障保護電器的動作特性要滿足：RAID不大于50伏。其中，ID指的是第一次出現接地故障時故障回路中的電路電流。通常情況下，IT系統出現一相接地故障時，ID可看作其他兩相對大地電流的向量和。RA指的是電子設備外殼導電部分與大地和中相線電阻的總和。由于IT系統第一次出現接地系統故障時，故障電流ID比較小，用電設備的外殼導電部分的故障電壓基本上都在50伏以下，因此這種系統故障可以不中斷供電，只需要安裝一個具有報警功能的絕緣檢查裝置，以便在最短時間內消除接地故障。若IT系統出現二次異相接地故障，在用電設備外殼導電部分采用單獨接地的情況下，其用電設備防電擊的要求可參考TT系統防電擊要求；在用電設備外殼導電部分采用共同接地的情況下，其用電設備防電擊要求需參考TN系統的防電擊要求。

3 結束語

總而言之，接地系統在電氣低壓配電中占據重要地位。要想穩定安全地運行低壓配電，就要正確選擇接地系統，并且對接地系統進行故障保護。因此，低壓配電行業應該加快對接地系統的研究，不斷地對現有系統進行完善，為電氣低壓配電提供安全保障。

參考文獻

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