農村配電網改造中臺區變接地系統的重要性

王富雄

(云南電網公司怒江貢山供電局，云南 怒江 673500)

0 前言

接地系統是為了實現各種電器設備的零電位點與大地作良性連接，由金屬接地體引至各種電氣設備零電位部位的裝置，是保證電力系統及相關系統安全運行的重要措施，接地技術關系到系統的正常運行和供電可靠性。

1 低壓配電系統接地方式

低壓配電系統的接地制式按配電系統和電氣設備不同的接地組合來分類。按照國際電工委員會(IEC)規定，低壓配電系統的接地制式分為TT、TN、IT 三種。農村低壓電力網宜采用TT 系統，城鎮電力用戶宜采用TN－C 系統，對安全有特殊要求的可采用IT 系統。同一低壓電力網中不應采用兩種保護接地方式。

1)TT 系統:變壓器低壓側中性點直接接地，系統內所有受電設備外露可導電部分用保護接地線(PEE)接至電氣系統接地點無直接關連的接地極上，如圖1 所示。

圖1 TT 系統

TT 系統發生接地短路時，由于受到電源側接地電阻和電器設備接地電阻的限制，短路電流不大，所以可減少接地短路時的危險性，但除了小容量的用電設備以外，在大多數情況下不足以使一般過電流保護設備切斷電源，容易造成電擊事故，因此，TT 系統特別適用于容量較小的電氣負荷，例如對住宅供電等。如果電氣負荷容量較大，必須采用剩余電流動作保護器，利用接地故障時的泄漏電流使漏電保護器動作切斷電源。

2)TN－C 系統:變壓器低壓側中性點直接接地，整個系統的中性線(N)與保護線(PE)是合一的，系統內所有受電設備的外露可導電部分用保護線(PE)與保護中性線(PEN)相連接，如圖2 所示。

圖2 TN－C 系統

圖3 IT 系統

在TN－C 系統中，保護線與中性線合并為(PEN)線，具有簡單、經濟的優點。當發生接地短路故障時，故障電流大，可采用過電流保護器切斷電源，保證安全，但對于單相負荷或三相不平衡負荷以及有諧波電流負荷的線路，(PEN)線路有電流其所產生的壓降呈現在電氣設備的金屬外殼和線路金屬套管上，對敏感的電子設備不利。同時，由于(PEN)線路在同一建筑物內往往相互有電氣連接，因此當(PEN)線路斷線或相線直接與大地短路時，都將呈現相當高的對地故障電壓，這有可能擴大事故范圍。

3)IT 系統:變壓器中性點不接地或高阻抗接地，系統內所有設備的外露可導電部分用保護接地線(PEE)單獨接在接地極上，如圖3 所示。在這種系統中當出現第一次故障時，故障電流受到限制，電氣設備的金屬外殼上不會產生危險性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，電器設備還能繼續運行。此時報警設備報警，通過檢查線路來排除故障，可減少或消除電氣設備的停電時間，所以特別適用于要求連續工作的電氣設備，如大型電廠的廠用電和需要連續生產的生產用電等。IT 系統要求不要配出中性線，因為配出中性線后，當發生第一次故障時，IT 系統將根據電器設備外露導電部分的接地情況轉變為TT 或TN 系統，而保護設備原來按IT 系統配置，IT 系統往往引出中性線，在這種情況下中性線上需要裝設過電流檢測裝置，該裝置受到激勵時，應將包括中性線在內的所有帶電導線從電源斷開。若該中性線短路已受到電源側保護電器的有效保護，或該回路由剩余電流動作保護裝置保護，且其額定剩余動作電流不超過該中性線載流量的0.15 倍，該裝置動作時又能將所有帶電導線包括中性線斷開，則可不裝設檢測設備。

2 等電位聯接

等電位聯結就是將建筑物內部和建筑物本身的所有大金屬構件全部用母排或導線進行電氣連接，使整個建筑物的正常非帶電體處于電氣連通狀態。是低壓交流配電系統防止電擊事故的主要措施之一，保護接地和等電位聯結都可以減小建筑物電氣裝置內出現電位差，是防止人體間接觸電的有效措施，即使在接地故障保護失靈的情況下，也能在較大限度范圍內消除觸電傷亡事故。總等電位聯結的作用是使建筑物內的電位均衡，降低觸電電壓，消除電源線路引入建筑物的危險電壓，防止雷擊，防止和消除靜電危害及電磁干擾。在采用TN 系統中，當發生單相接地故障，故障電流流經變壓器中性點接地電阻時，將產生故障電壓，故障電壓將沿PEN 線或PE 線蔓延至建筑物內，使建筑物內所有連接PEN 線或PE 線的電氣裝置外露導電部分都將帶此故障電壓。如果建筑物內設置了總等電位聯結，則PEN 線或PE 線通過總等電位聯接與外部導電部分相連接，使人能觸及的各種金屬導體和地面的電位都上升到與PEN 線或PE 線基本相等的電位，因而不會產生電位差引起的電擊危險，能達到防止電擊的目的。當PEN 線發生斷線故障，如果三相負荷不平衡，則會造成配供用電系統的中性線位移，中性點對地將有電壓。此時與PEN 線相連接的電氣裝置的外露部分也有電壓，這是很危險的，如果設置了總等電位連結，則電擊危險將顯著減輕或消除。

3 電氣設備接地和接零

按接地目的的不同，主要可分為工作接地、重復接地、保護接地、過電壓保護接地、防靜電接地和屏蔽接地等。電力系統中為了運行的需要而設置的接地稱為工作接地，如變壓器或發電機中性點的接地(圖4 所示);變壓器、發電機中性點除工作接地外，與中性點連接的引出線為工作零線，將工作零線上的一點或多點再次與地連接稱為重復接地，如圖5 所示。

圖4 工作地接地

圖5 重復接持電氣原理圖

圖6 (a)保護接地;(b)保護接零

電氣設備的金屬外殼、金屬鐵塔、構件等由于絕緣損壞可能帶電，為了防止這種電壓危及人身安全而設置的其外殼及金屬部分與大地可靠連接的接地為保護接地，如圖6 (a)。中性點不接地而當一相接地后，似乎不能構成回路，但是由于每相導線對地有絕緣電阻R'，對地還有電容C，因此，接地的一相通過R'和C 與另外兩相構成回路，當設備絕緣損壞使外殼帶電而外殼未接地的情況下，人體觸及外殼，相當于單相觸電，系統絕緣性能下降時有觸電的危險，當設備外殼可靠接地，人體觸及設備外殼時，由于通過人體的電流很小，不會有危險。

保護接零就是將電氣設備的金屬外殼接到零線，如圖6 (b)所示，當電動機某一相繞組的絕緣損壞而外殼接地時，就形成單相短路，將這一相中的熔絲熔斷，因而外殼便不再帶電。即使在熔絲熔斷前人體觸及外殼時，由于人體電阻遠大于線路電阻，通過人體電流是極小的。在中性點接地的系統中，不宜采用保護接地，這是因為當電氣設備的絕緣損壞時，接地電流Ie=Up/R0+R'0，式中Up為系統相電壓;R0和R'0分別為保護接地和工作接地的接地電阻。若系統電壓為380V/220V，R0=R'0=4Ω，則接地電流Ie=220/4+427.5A，為了保證保護裝置能可靠動作，接地電流不應小于繼電保護裝置動作電流的1.5 倍或熔絲額定電流的3 倍。如果電器設備容量較大，就得不到保護，接地電流長期存在，外殼也將長期帶電，而一般接觸36V 以下電壓時，通過人體的電流不宜超過0.05A，否則就有生命危險。

4 接地裝置的安裝要求

接地裝置在必須按照設計和規程要求施工，進行標準化，規范化，保證工程質量確保接地裝置安全運行，為了便于運行維護，運行單位應備有接地裝置接線圖、施工檢查記錄、測量記錄等相關工程質量評定表。接地裝置施工安裝必須符合以下基本要求。一是接地電氣回路要連續、完整、可靠連接;電氣設備至接地極之間，必須保證可靠連接，并不得有脫節現象，以保證接地裝置具有良好的導電性。二是為防止接地導線機械受損，工程建設上應將接地線盡量安裝至不容易接觸到的地方，但為了便于檢查必須敷設在明顯處。三是接地支線不得串聯。為了提高接地的可靠性，電氣設備的接地(零)支線應單獨與接地(零)干線或接地網相連，而不得進行單獨串聯。四是保證埋設深度及地下安裝距離。確定接地極的埋深時應盡量減小自然因素的影響，一般不應使埋深小于0.6m，并應將其埋在凍土層以下。在特殊地區，水平接地極用扁鋼帶敷設時，其埋深也不應小于0.3m，接地極與建筑物及人行道的地下安裝距離不應小于1.5m，與獨立避雷針等的集中接地極間的距離不得小于3m。

5 結束語

為了避免中性線燒斷事故，必須對中性線各部分的接觸處與相線一樣嚴格要求，堅持定期維修檢查，調整負荷盡量使三相平衡，減少中性點電壓位移機會和數值。主要措施有:

1)在變壓器JP 柜和用戶電能表后裝設剩余電流動作保護器。

2)做好重復接地，除在變壓器中性點接地外，在每個分支線首端和末端采取多點重復接地。

3)杜絕檢修后后將相線與中性線接觸。

［1］《農村低壓電力技術規程》DL/T499－2001;

［2］《實用接地技術》劉丙江編者;

［3］《電力系統接地技術》杜松懷 主編、張筱慧 副主編;

［4］《10kV 及以下配電線路典型故障分析與預防》丁榮 編;