幾種保護接地系統分析

【摘要】：所謂保護接地指為保障用電過程人生安全而將電氣設備的金屬外殼與大地間進行良好的電氣連接，這是一種重要的保護人生安全的技術措施，本文介紹了接地保護工作原理和幾種典型的接地保護系統IT系統;TN系統;TT系統，分析了其工作原理和實用場合。

【關鍵詞】：保護接地;IT系統;TN系統;TT系統

一、保護接地及其重要性

我國供電電源 有中性點直接接地、中性點不接地和中性點經消弧線圈接地三種類型。在中性點不接地的三相供電電源系統中，該系統中的用電設備可能應絕緣破損等原因而使設備外殼帶電，此時如果有人觸及外殼，人體和電源間由于分布電容的存在，人體將有電容電流流過經分布電容回到電源，使人觸電，如圖（1）所示。保護接地就是把原本不帶電但在絕緣破壞后可能帶電的電氣設備的金屬外殼與大地做可靠的電氣連接。采用保護接地措施后的電氣設備，其外殼已通過導線與大地有良好的接觸，則當設備外殼帶電而人體觸及帶電的外殼時，人體與接地電阻間相當于形成一個并聯支路，如圖（2）所示。由于接地電阻遠遠小于人體電阻，所以通過人體的電流很小，避免了觸電事故。

圖（1）沒有保護接地的一相碰殼情況

圖（2）裝有保護接地的一相碰殼情況

二、保護接地的類型

保護接地有兩種類型：一是電氣設備的金屬外殼經各自的PE線分別直接接地，稱IT系統;改系統多適用于中性點不接地的低壓三相三線制系統或企業高壓系統;另一種是電氣設備的金屬外殼經公共的PE線或PEN線接地，該系統多用于中性點接地的低壓三相四線制系統，又可細分為TT系統和TN系統兩種。

1、IT系統 "在中性點不接地的三相三線制供電系統中，將電氣設備的金屬外殼與接地體經各自的PE線分別直接相連，稱為IT系統。如前所述，在中性點不接地的三相三線制系統中，當用電設備某相的絕緣損壞時外殼將帶電，此時人體有電流流過如圖（1），從而造成人生安全事故。當采用IT系統后，大電流經過接地電阻回電源，所以流經人體的電流很小，保護了人生安全。而且由于IT系統金屬外殼是經各自PE線分別接地，各電氣設備的PE 線間無電磁聯系，因中性點不接地（或經大阻抗接地），所以發生接地故障時，其接地故障電流僅為非故障相的對地電容電流，故障電壓很低，不致引起事故，并且可在排除故障的同時繼續供電，可靠性較高，這是其優點。但它不宜引出中性線，需要380/220V降壓變壓器供220V設備用電，裝置的絕緣水平也需提高，除不間斷供電和電氣安全要求高的場所外，應用受到限制。因此礦山、冶金等行業應用較多，也適用于精密檢測、數據處理裝置等供電，在建筑供電中應用較少 。

2、TN系統 "在電源中性點接地的低壓三相四線制系統中，將用電設備正常金屬外殼與中性線（N線）相連接，稱為TN系統。當設備發生單相絕緣破損而外殼帶電時，短路電流流經設備外殼和PE（PEN）線而形成回路，由于回路中PE（PEN）線、相線及設備外殼的合成電阻很小，所以電流較大，一般都能使設備的過流保護裝置（如熔斷器）動作，迅速從電源斷開故障設備，從而保護人身和設備的安全。TN系統按又可分為三種：1）TN—C系統。這種系統的保護線PE和中性線N合為一根PEN線，俗稱三相四線系統。節省了一根導線。但PEN線上通過三相不平衡電流，其上有電壓降，使電氣裝置外露導電部分對地帶電壓，在某些場所這一對地電壓可能引起電氣事故。2）TN—S系統。這種系統的PE線和N線是分開的，俗稱三相五線系統。PE線平時不通過電流，只在發生接地故障時才通過故障電流，故用電設備的外露可導電部分平時對地不帶電壓，安全性最好，但它需要多用一根導線，造價較高。3）TN—C—S系統。這種系統前半部分為TN—C系統，后半部分為TN—S系統。俗稱四線半系統，TN—C—S系統皆有TN—C和TN—S系統特點。電氣裝置外露導電部分對地電壓為電源線路上一段PEN線上的電壓降，數值較小。如果采用等電位連接，則正常工作或發生接地故障時也不會出現引起事故的電位差。

3、TT系統 " 在中性點直接接地的三相四線制系統中，將電氣設備的金屬外殼經各自的PE線分別直接接地，稱為TT系統。各電氣設備有其專用PE向和接地極，而且不聯通，故障電壓不互竄，電氣裝置正常工作時外露導電部分為地電壓，比較安全，但其接地故障中包含兩個接地電阻，阻抗較大，故障電流較小，常不能用過電流保護兼做接地故障保護，而需裝設漏電保護，特別是電源總進線處應裝設漏電保護，以防止間接接觸電擊和接地故障火災。TT系統由于設備外殼經各自PE線分別接地，故各PE線間無電磁干擾，適用于對安全可靠性要求較高及設備對電磁干擾要求較嚴的場合，如對數據處理和精密檢測裝置等供電。

三、結論

保護接地是一種重要的安全技術措施，合理采用接地形式可以保護人身和設備安全，在具體應用過程中應該結合供電電源類型、工作場合等條件選擇合適的接地類型。同時注意保護接零和重復接地的合理應用。

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