淺淡低壓配電系統接地形式的選擇

【摘要】本文對低壓配電系統的接地形式、以及在設計、施工、驗收、運行維護中存在的問題進行分析說明。并對各種低壓配電接地系統優缺點進行分析。提出如何通過有效的低壓配電接地系統，提高低壓配電網供電可靠性，減少用電設備的損壞、甚至發生嚴重人身傷害的后果，從而提高低壓電網的可靠性，保證設備與人身安全。

引 言 目前我市低壓配電系統的主要接地形式只有一種TN-C 接地方式。現在用戶的用電設備品種越來越多，有的用電設備對電壓的要求很高。這種方式在發生低壓線路中性線斷線時，常會燒壞用戶的電氣設備;或者在配電變壓器負荷三相不平衡時、電壓有波動時，引起部分用戶的敏感性電子設備燒壞。

為提高供電可靠性，更好的為用戶服務，在設計中能根據不同用戶、不同電氣裝置的特性、不同運行條件和要求、維護能力的大小，綜合用戶、專變用戶的要求及設計安裝人員的意見，因地制宜地選用接地方式，在施工、驗收、運行等工作中，加強對接地系統的維護，就可以減少事故的發生，提高優質服務水平。

一、 低壓接地系統的基本方式及特點

現低壓接地系統常用有五種形式為; TN-C、 TN-S、 TN-C-S、IT、TT，其各自的特點如下。

1、 TN 方式供電系統

1) TN 方式供電系統是將電氣設備的外露導電部分與工作中性線相接的保護系統，稱作接零保護系統，用 TN 表示。它的特點如下：

1)當電氣設備的相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電時，實際上就是單相對地短路故障，理想狀態下電源側熔斷器會熔斷，低壓斷路器會立即跳閘使故障設備斷電，產生危險接觸電壓的時間較短，比較安全。

2) TN 系統節省材料、工時，應用廣泛。

3)TN 方式供電系統中， 國際標準IEC60364規定，根據中性線與保護線是否合并的情況，TN系統分為如下三種：□ TN-C□ TN-S□ TN-C-S

TN-C 方式供電系統

本系統中，保護線與中性線合二為一，稱為PEN線。如圖1所示。

圖 1 TN—C系統，整個系統的中性線與保護線是合一的

優點：TN-C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;TN-C系統電源處上使用漏電保護器時，接地點后工作中性線不得重復接地，否則無法可靠供電。

TN-S 方式供電系統

本系統中，保護線(PE)和中性線(N)嚴格分開，稱作 TN-S 供電系統。如圖2所示。

圖2TN—S系統，整個系統的中性線與保護線是分開的

優點：正常時即使工作中性線上有不平衡電流，專用保護線上也不會有電流。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TN-S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;TN-S 系統供電干線上也可以安裝漏電保護器，前提是工作中性線N線不得有重復接地。專用保護線PE 線可重復接地，但不可接入漏電開關。

缺點：由于增加了中性線，初期投資較高; TN-S系統相對地短路時，對地故障電壓較高。

TN-C-S 方式供電系統

本系統是指，如果前部分是 TN-C方式供電，但為考慮安全供電，二級配電箱出口處，分別引出 PE 線及N線，即在系統后部分二級配電箱后采用 TN-S 方式供電，這種系統總稱為 TN-C-S 供電系統。如圖 3 所示。

圖 3 TN—C—S系統，系統有一部分中性線與保護線是合一的

優點：工作中性線 N 與專用保護線 PE 相聯通，如圖2-3 聯通后面 PE 線上沒有電流，即該段導線上正常運行不產生電壓降;聯通前段線路不平衡電流比較大時，在后面 PE 線上電氣設備的外殼會有接觸電壓產生。因此，TN-C-S 系統可以降低電氣設備外露導電部分對地的電壓，然而又不能完全消除這個電壓，這個電壓的大小取決于聯通前線路的不平衡電流及聯通前線路的長度。負載越不平衡，聯通前線路越長，設備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負載不平衡電流不能太大，而且在 PE 線上應作重復接地;一旦PE 線作了重復接地，只能在線路末端設立漏電保護器，否則供電可靠性不高;對要求PE 線除了在二級配電箱處必須和 N 線相接以外，其后各處均不得把PE 線和 N 線相聯，另外在 PE 線上還不許安裝開關和熔斷器;民用建筑電氣在二次裝修后，普遍存在 N 線和 PE 線混用的情況，混用后事實上使TN-C-S系統變成TN-C系統，后果如前敘。鑒于民用建筑的N 線和 PE 線多次開斷、并聯現象嚴重，形成危險接觸電壓的情況機會較多，在建筑電器的施工與驗收中需重點注意。

2、 IT 方式供電系統

系統的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設備的外殼可直接接地或通過保護線接至單獨接地體。如圖 4 所示。

圖4 I

T系統

優點：運用 IT 方式供電系統，由于電源中性點不接地，相對接地裝置基本沒有電壓。電氣設備的相線碰殼或設備絕緣損壞時，單相對地漏電流較小，不會破壞電源電壓的平衡，一定條件下比電源中性點接地的系統供電可靠; 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，有連續供電要求的地方，例如醫院的手術室、地下礦井、煉鋼爐、電纜井照明等處。

缺點：如果供電距離很長時運用 IT 方式供電，從圖 3-1 可見，電氣設備的相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電時，由于供電線路對大地的分布電容會產生電容電流，此電流經大地可形成回路，電氣設備外露導電部分也會形成危險的接觸電壓;TT 方式供電系統的電源接地點一旦消失，即轉變為IT 方式供電系統，三相、二相負載可繼續供電，但會造成單相負載中電氣設備的損壞;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。

3、TT 方式供電系統

本系統是指，電力系統中性點直接接地，電氣設備外露導電部分與大地直接聯接，而與系統如何接地無關。專用保護線(PE線)和工作中性線(N線)分開，PE線與N線沒有電的聯系。正常運行時，PE線沒有電流,N線可以有電流。在 TT 系統中負載的所有接地均稱為保護接地，如圖 5所示。

圖 5 TT系統整個系統中性線與保護線是分開的

優點： TT 供電系統中當電氣設備的相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電時，由于有接地保護，可以減少觸電的危險性;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。

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;受線路零序阻抗及接地處過渡電阻的影響，漏電電流可能比較小，低壓斷路器不一定能跳閘，會造成漏電設備的外殼對地產生高于安全電壓的危險電壓,一般需要設漏電保護器作后備保護;由于各用電設備均需單獨接地，TT 系統接地裝置分散、耗用鋼材多、施工復雜較為困難; TT 供電系統在農村電網應用較多，一相一地的偷電方式，是電源出口處漏電保護器頻繁動作的主要原因;如果工作中性線斷線，健全相電氣設備電壓升高，會造成成批電器設備損壞。因此《架空絕緣配電線路設計技術規程 DL/T 601—1996》中10.7規定： 中性點直接接地的低壓絕緣線的中性線，應在電源點接地。在干線和分支線的終端處，應將中性線重復接地。三相四線供電的低壓絕緣線在引入用戶處，應將中性線重復接地。

三、目前我市低壓接地系統的主要形式及存在的問題

目前我市區低壓接地系統的主要形式都是從配電變壓器的樁頭上，將中性線與變壓器的外殼接在一起，將其直接接地，這根中性線一直到用戶表計處，再把保護線與中性線分開裝在兩個銅排上，有的利用樓房內建設時留下的接地點進行連接，在施工中也沒有人對其接地網情況進行接地電阻測量，有很多接地電阻是不合格的;有的在施工中就是把中性線分別接在接地和中性線銅排上，就是加了接地線，也從來沒有人對其進行維護和檢查，沒有運行維護責任人，正常情況下，都是可以送電、運行的。這種運行方式就是我們上面講的TN—C接地系統。多年來常因接地系統問題,發生家用電器壞,而起賠償事件,優質服務的水平也受到了一定的影響。

在這種TN—C接地系統的使用中，我們會常發生因中性線的搭頭線在銅鋁搭接時，沒有使用銅鋁過渡線夾，時間長了產生銅鋁氧化接觸不良現象;有的搭頭聯接時間長了會有松動現象，而產生發熱，形成斷線故障;有接地體時間長了接地電阻達不到要求，而產生故障;有因接地線被盜而產生整個線路沒有接地點現象;或有電網的系統電壓產生變化，而引起用戶電壓升高;中性線因外力破壞，而引起斷線;這些問題都會引起燒壞用戶設備事故。

這就是我們經常因發生有低壓線路中性線斷線，而常常會燒壞用戶的電氣設備，或者在配電變壓器負荷三相不平衡時，電壓會有上下波動，從而引起部分用戶的敏感性電子設備燒壞的原因。

四、對策與措施

從以上各接地系統優缺點進行的分析情況來看，因IT 方式供電系統和TT 供電系統，在供電低壓線路上使用時，當線路發生故障，用電設備會產生危險電壓，對人身的安全有危險性，所有供電線路不建議使用。我們只從TN-C 、TN-S、TN-C-S三種供電系統方式中來選擇。

現常使用的低壓配電系統接地形式為TN-C供電系統方式，其存在的問題在上面以說過，所以今后在新上配電變壓器設計時,可以根據配電變壓器的主要低壓負荷是什么,對電壓、供電可靠性有什么要求等，對不同的變壓器使用要求，設計不同的低壓接地方式;對于用戶有大功率的起動電流時，應要求用戶安裝軟起動設備，保證其不對供電網的電壓有較大的影響;對于新上的公用配電變壓器可以采用一些TN-S接地系統，利用從變壓器出口就增加一根保護線的方法，來加強對設備的保護,如試點運行良好的，可加大使用這種方法;在現有情況下，可以對一些重要低壓用戶,在其進線外的低壓分支箱處把TN—C接地系統改為TN—C-S接地系統,并增加接地棒,保證其供電可靠性。

在施工單位施工過程中，要嚴格按照設計要求進行施工，要充分認識到低壓接地系統對供電線路的影響，不緊要對線路上的變壓器、開關、電纜等處的接地體進行測量接地電阻，也要對用戶電表箱處、低壓分支箱處的接地網、接地體進行接地電阻測量，保證接地系統完好。

在對新設備驗收時，要請用戶對樓房整體的接地網進行測量接地電阻，并出具試驗報告;要加強對線路接地系統的驗收;對接地線的搭頭要進行抽查，是否有螺絲松動，接觸不良現場;線路中的銅鋁接頭處，是否用了銅鋁過渡線夾進行過渡等;其接地系統的施工是否安照設計要求施工。

運行人員在日常運行維護中，要加強對接地系統中的搭頭處的發熱情況定時進行紅外測溫，有發熱情況要及時處理;對配變負荷、電壓要進行測量，保證變壓器三相負荷基本平衡，防止用戶電壓有較大波動，建立接地體(網)的臺帳，定期對線路上所有的接地體、接地網進行測量，對不合格的接地及時進行處理。對線路的銅鋁接頭處進行檢查，對沒有用銅鋁過渡線夾進行聯接的，要安排計劃進行更換處理。

要加強對廣大用戶的教育宣傳工作，在居民建筑修理房屋過程中，人們對電氣改造時，普遍存在 N 線和 PE 線混用的情況，混用后事實上使TN-C-S系統變成TN-C系統。使民用建筑的N 線和 PE 線多次開斷、并聯現象嚴重，形成危險接觸電壓的情況機會較多;同時對銅線和鋁線的混用情況也很多，時間一長，就會產生銅鋁氧化，形成接觸不良，產生中性線或保護線斷線現象，在房屋的施工與驗收中要重點注意。

五、結束語

通過以上分析表明，對于選擇TN-C 、TN-S、TN-C-S三種供電接地系統方式中的那一種，作為供電線路的接地方式，要根據電氣裝置的特性、運行條件和要求以及維護能力的大小，綜合用戶和設計安裝人員的意見因地制宜地選用。只要符合安裝和運行規范要求，三種接地系統方式都可以使用，但根據淮安市區的實際情況，本人認為有步驟的開展使用TN-S接地系統更好一點。同時為保證最大的安全性和靈活性，本人認為三種接地系統可以按配電變壓器為一個單位，同時應用在同一地區的供電電網中。

在做好接地系統方式選擇的同時，我們在日常工作中應加強對低壓接地系統的重視，在設計、施工、驗收、運行維護等工作中，要認真對待，提高供電可靠性，少減因接地系統的故障而引起的用戶燒壞家用電氣的事故。