淺談配電工程交流低壓接地系統的選擇

陳峰喬

【摘 要】本文主要從幾種不同的接地形式和適用環境進行分析，梳理了不同條件下適用的接地形式存在的利弊。期待從設計規范、實際運行安全的角度去平衡，選擇合理的接地形式。

【關鍵詞】供配電工程;低壓接地;接地形式

1 研究背景

為了規范管理，供電公司要求將住宅供配電工程的井道母線、住宅用戶表箱等納入到電力工程設計、施工范圍內。按照以往的管理要求和慣例，從10kV變電所低壓出線柜引出的饋線電纜均為四芯電纜，設計范圍僅到井道始端箱為止，PE線和N線并不作區分。對于交流低壓接地系統的選用利弊從用電管理部門、設計、施工等各個部門出發點不同，彼此之間的選用也會存在差異，需要綜合考慮平衡。

2 存在的問題及進一步研究的必要性

住宅供配電工程選用的TN-C-S接地系統的第五根N線在三相不平衡時，變壓器中性點發生偏移時末端用電設備殼體形成電位差，老舊住宅以及用電設施管理不善等情況下，裸露的表箱設備位置不合理，可能造成箱體外殼間歇性帶電，小概率引發小動物等觸電死亡。

配電設計人員在工程實際中接地形式大多按照慣例選擇，不能針對不同類型的工程在接地形式的選擇上進行融匯貫通。地形式選擇不當造成接地系統起不到保護作用或達不到電氣設備的接地要求，有的造成保護裝置誤動，擴大故障范圍等一些問題，給低壓系統的安全運行造成隱患。

3 交流低壓接地系統類型

根據規程規范的要求，低壓交流接地系統可以分為IT系統、TT系統和TN系統三類：

3.1 IT接地系統：是指電源中性點對地絕緣或經高阻抗接地。電氣裝置的外露可導電部分應被單獨或集中地接地，如圖所示：

3.2 TT接地系統：是指電源側中性點直接接地，設備側的外露可導電部分采用單獨的接地體接地的形式。設備的接地和電源的接地在電氣上沒有聯系。如下圖所示：

3.3 TN接地系統：是指電源側中性點直接接地，設備側采用保護接零的形式。TN接地系統接地故障屬金屬性短路，故障電流大，一般的過電流保護電器能達到切斷故障回路的要求。

按照保護線（PE線）與中性線（N線）的使用情況不同，TN接地系統可分為TN-C接地系統、TN-S接地系統、TN-C-S接地系統。

3.3.1 TN-C接地系統：是指保護線（PE線）與中性線（N線）合為PEN線。運行中的PEN線不僅要通過正常負荷電流，有時還有諧波電流通過。因此，在PEN線上產生的壓降將呈現在用電設備外殼上。

3.3.2 TN-S接地系統：是指整個系統中性線與保護線是分開的。運行中PE線不通過正常電流，因此PE線和設備外殼不帶電壓，只有發生接地故障時，PE線才帶電位。

3.3.3 TN-C-S接地系統：是指系統中的中性線與保護線部分是分開的，部分是合一的。TN-C-S接地系統是民用建筑中最常用的接地系統。通常電源線路中用中性線與保護線是合一的，即PEN線。如圖三所示：

4 幾種接地形式的特點及適用環境

4.1 IT接地系統：這種接地系統在發生接地故障時，故障電流屬于非故障相的對地電容電流，其接觸電壓不超過50V。

IT接地系統多用于井下和對不間斷供電要求較高的電氣裝置。

4.2 TT接地系統的建筑物在施工中要設立自己的接地極，PE線間互不連通，從而杜絕了危險故障電壓沿PE線自戶外竄入建筑物內的危險。

TT接地系統適用于城市公用低壓電網的接地系統，和對接地要求較高的數據處理和電子設備的供電。TT接地系統可以就地打接地極，避免了從電源單獨引來PE線的麻煩，可以降低工程造價，節省資金。該接地系統還可以用于農村中線路長、用電負荷較分散的農村建筑中。

4.3 TN接地系統

4.3.1 TN-C接地系統當發生PEN線斷線或相線對大地有短路事故時，將會呈現出更高的對地故障電壓，由于同一裝置內PEN線是相連通的。如某一建筑物內發生故障，產生的故障電壓將會沿PEN線竄至其它建筑物內，從而使事故范圍擴大。故障電壓超過安全值不僅會電擊傷人，也能對地放電。如室內存有易燃易爆物品或有殘留氣體，將會引發爆炸和火災。

因此，在具有爆炸、火災危險的工礦企業建筑物內和礦井內不允許采用TN-C接地系統。PEN線帶有電壓，在醫療建筑內和無專職維護電工的住宅小區和一般民用建筑內也不應采用TN-C接地系統。對于給數據處理設備和精密電子儀器設備系統供電的配電系統不宜采用TN-C接地系統。

不過，TN-C接地系統存在上述不足，但由于它的PE線與N線合用，具有布線簡單，較為經濟等優點，還是被廣泛采用。TN-C接地系統主要適用于三相負荷基本平衡的一般工業企業建筑的供電系統中。

4.3.2 TN-S接地可較安全地用于民用建筑物中，也適用給數據處理設備和精密電子儀器設備供電的配電系統。但是，TN-S接地系統不能解決對地故障電壓蔓延和相線對地短路引起的中性點電位升高或中性點位移問題。同時PE線與N線分開敷設，增加了導線的投資，增大了費用。

4.3.3 TN-C-S接地系統進入建筑物后中性線與保護線部分是分開的，即PEN線分為PE線和N線。TN-C-S接地系統可以在一定程度上消除TN-C接地系統TN-S接地系統中的不足。由于電源線路中的PEN線上有一定的電壓降，該電位仍將呈現在設備金屬外殼上，而在建筑物內設有專門的PE線，可消除TN-C接地系統中的一些不安全因素。PEN線分為PE線和N線后，N線應對地絕緣，且不能再與PE線合并或互換，否則TN-C-S接地系統仍然只起TN-C接地系統的作用。

這種系統電源線路結構簡單，又保證一定的安全水平，最適用于分散的民用建筑。

5 總結

通過以上梳理，將幾種交流低壓接地系統進行了整理、歸納、分析，方便了大家的理解，對適用的環境有了進一步的直觀感受。

住宅供配電工程選用的TN-C-S接地系統是一個相對較優的方案，對于殼體存在電位差也是符合規范要求的，故只能通過有效隔離，做好外部防護等措施來避免小動物觸電問題的發生。

接地系統形式的選擇，要考慮低壓供電接線方式、用電特點、用電環境特點、人身安全要求、供電半徑、施工條件等多方因素。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，《GB/T 50065-2011 交流電氣裝置的接地設計規范》[M]，中國計劃出版社，2012，29-38.

[2] 譚金超 等編著，《10kV配電工程設計手冊》[M]，中國電力出版社，2004年11月，604-613.

（作者單位：杭州市電力設計院有限公司）