常用低壓配電系統(tǒng)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(qiáng)電設(shè)備還是弱電設(shè)備，交流設(shè)備還是直流設(shè)備，高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，固定式設(shè)備還是移動(dòng)式設(shè)備，都采用不同方式的接地保護(hù)措施。

接地這種保護(hù)措施是在電氣系統(tǒng)發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，使得接點(diǎn)的故障點(diǎn)電位升高，以降低通過設(shè)備及人身的故障電流，達(dá)到設(shè)備的保護(hù)和人身的安全。在GB14050－93《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》中，系統(tǒng)接地型式分為三大類。TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。

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

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

TN系統(tǒng)的保護(hù)，也稱為保護(hù)接零。其保護(hù)措施就是把電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的保護(hù)零線（保護(hù)導(dǎo)體）連接起來，對(duì)于TN－C系統(tǒng)和TN－C－S系統(tǒng)來說，保護(hù)導(dǎo)體就是PEN線，對(duì)于TN－S系統(tǒng)來說，保護(hù)導(dǎo)體就是PE線（N線成為工作零線）。保護(hù)的原理在于當(dāng)某相帶電部分碰連設(shè)備外殼（即外露導(dǎo)電部分）時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相對(duì)零線的單相短路，短路電流能促使線路上的過電流保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，從而把故障部分?jǐn)嚅_電源，消除觸電危險(xiǎn)。此種系統(tǒng)的保護(hù)作用是比較有效的。但深究一下，在TN系統(tǒng)中，如果保護(hù)零線斷線，在故障情況下設(shè)備外殼直接與相電壓連通，有觸電危險(xiǎn)。或當(dāng)相線斷線與大地發(fā)生短路時(shí)，由于故障電流的存在造成了保護(hù)零線電位的升高，當(dāng)斷線點(diǎn)與大地間電阻較小時(shí)，保護(hù)零線的電位很有可能超過安全電壓。這種危險(xiǎn)電壓沿保護(hù)零線傳至各用電設(shè)備外殼乃至危及人身安全。因此在TN系統(tǒng)需設(shè)置重復(fù)接地，重復(fù)接地是指零線上工作接地以外其他點(diǎn)的接地。

對(duì)于TN－C系統(tǒng)和TN－C－S系統(tǒng)來說，重復(fù)接地是對(duì)PEN線的重復(fù)接地，對(duì)于TN－S系統(tǒng)來說，重復(fù)接地是對(duì)系統(tǒng)中的PE線的重復(fù)接地，其作用如下：(1)可以減小保護(hù)零線（即PE線）的斷線帶來的危險(xiǎn)。沒有重復(fù)接地，當(dāng)PE斷線時(shí)，系統(tǒng)處于既不接零也不接地的無保護(hù)狀態(tài)，而設(shè)備外殼將承受全部的相電壓，可導(dǎo)致人身觸電和設(shè)備損壞。而對(duì)其進(jìn)行重復(fù)接地以后，當(dāng)PE處于正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)處于接零保護(hù)狀態(tài)；當(dāng)PE斷線時(shí)，如果斷線處在重復(fù)接地前側(cè)，系統(tǒng)則處在接地保護(hù)狀態(tài)。進(jìn)行了重復(fù)接地的TN－S系統(tǒng)具有一個(gè)非常有趣的雙重保護(hù)功能，即PE斷線后由TN－S轉(zhuǎn)變成TT系統(tǒng)的保護(hù)方式(PE斷線在重復(fù)接地前側(cè))。(2) 降低PE線對(duì)地電壓。如果相線斷線與大地短路，會(huì)使得PE線電壓的升高，由于斷線點(diǎn)與大地間電阻較小，PE線的電壓很有可能遠(yuǎn)大于安全電壓。這種危險(xiǎn)電壓沿PE線將引起各用電設(shè)備外殼帶電，危及人身安全。實(shí)行重復(fù)接地以后，由于重復(fù)接地的接地電阻與電源工作接地電阻形成并聯(lián)，其并聯(lián)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(duì)地電壓，減少觸電危險(xiǎn)。(3)可以降低漏電設(shè)備對(duì)地電壓。當(dāng)相線與設(shè)備外殼短路時(shí)，外殼對(duì)地電壓等于故障點(diǎn)與變壓器中性點(diǎn)間的電壓。進(jìn)行了PE線重復(fù)接地后，從故障點(diǎn)起，PE零線的阻抗與重復(fù)接地電阻同工作接地電阻串聯(lián)后的電阻為并聯(lián)關(guān)系。一般情況下，由于重復(fù)接地電阻同工作接地電阻串聯(lián)后的電阻遠(yuǎn)大于PE線本身的阻抗，因而從故障點(diǎn)至變壓器中性點(diǎn)的等效阻抗，仍接近于從故障點(diǎn)至變壓器中性點(diǎn)的PE線本身的阻抗，可以認(rèn)為進(jìn)行重復(fù)接地后的故障點(diǎn)與中性點(diǎn)之間的電壓與進(jìn)行重復(fù)接地前近乎相同。基于這個(gè)結(jié)果，由于有重復(fù)接地電阻的分壓作用，故障點(diǎn)的對(duì)地電壓減小，觸電危險(xiǎn)減輕。（4）可縮短故障持續(xù)時(shí)間。重復(fù)接地和工作接地構(gòu)成零線的并聯(lián)分支，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)能增加短路電流，加速線路保護(hù)裝置的動(dòng)作。

對(duì)于TN－S系統(tǒng)來說，其電氣裝置中的設(shè)備外殼是與PE線連接，和N線沒有相連。如果重復(fù)接地只是針對(duì)N線重復(fù)接地，那么只具有上文中(2)、(4)項(xiàng)的作用。如果TN－S系統(tǒng)中的重復(fù)接地是將PE線和N線分別重復(fù)接地，一方面它可以降低N線斷線時(shí)產(chǎn)生的中性點(diǎn)電位的漂移，有利于用電設(shè)備和人身的安全，但這種中性點(diǎn)電位的漂移產(chǎn)生的電壓升高在實(shí)際應(yīng)用中效果并不明顯。另一方面一旦工作零線重復(fù)接地，其重復(fù)接地點(diǎn)前側(cè)的系統(tǒng)便成為TN－C系統(tǒng)，不能采用漏電保護(hù)，使得原來的TN－S系統(tǒng)實(shí)際上已變成了TN－C－S系統(tǒng)，就稱不上是TN－S系統(tǒng)，也會(huì)失去該系統(tǒng)相應(yīng)所具備的一些安全保護(hù)作用。并且將N線和PE線分別重復(fù)接地，雖然能保證PE線電位的穩(wěn)定，以避免受N線電位的影響，但N線的重復(fù)接地必須與PE線的重復(fù)接地及建筑物的基礎(chǔ)鋼筋、埋地管道等所有進(jìn)行了等電位連結(jié)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(shí)際施工作要保持PE線和N線存在相當(dāng)?shù)慕拥鼐嚯x存在一定難度。因此，在TN－S系統(tǒng)中的重復(fù)接地針對(duì)PE線的重復(fù)接地，更有利于系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止設(shè)備和人身傷害事故的發(fā)生。