低壓電氣設備接地技術措施的探討

呂 平 / 中國民航海南空管分局

低壓電氣設備接地技術措施的探討

呂 平 / 中國民航海南空管分局

低壓電氣設備在生產、生活中有著廣泛的應用，特別是隨著現代微電子本文以低壓電氣設備接地技術措施的基本原理為出發點，對不同種類的低壓配電系統接地方式進行細致分析，最大程度上保障低壓電氣設備維修人員的人身安全以及電氣設備的安全穩定運行。

低壓電器設備；接地技術措施；接零接地裝置

引言

電力作為生產、生活中不可或缺的一種資源，在經過幾個世紀的發展之后早已經取得了舉世矚目的進步。作為生產、生活的最主要能源供應來源，電力技術的發展對供電的安全性有著越來越高的要求，特別是微電子技術的產生，增加了人身直接接觸低壓電氣設備的可能性，如何保障保障低壓電氣設備安全穩定運轉，同時確保人身在接觸低壓電氣設備時不致遭受電擊的危險，成為低壓電氣設備運行者面臨的主要問題。

一、低壓電氣設備接地的基本原理與分類

生產生活中，我們經常用到的接地方式有工作接地、保護接地、防雷接地三種類型，而在低壓電氣設備接地中，常用的接地措施主要有保護接地和保護中性線的重復接地以及保護接零方式三種接地方案。

通過連接電氣設備的不帶電的金屬部分的接地體就是生產、生活中最常用的保護接地方法。在低壓電氣設備供電系統中，如果要減弱電氣設備導電部分的電壓，并且在中性點無法接地的情形下，就需要利用與中性點不同材質的用電設備作為導體，單獨作為一個外殼由保護線做牽引與大地相連，電流對人體的影響被控制在安全的閾值之內，甚至其電流比安全電流還要小得多，即當經過保護接地方法的電流流過人體時，其電壓也是微乎其微，不會產生危害。

如上所述，當中性線突發意外與電源接地處斷開連接時，電氣設備因為缺乏接地保護而使電流暴露于外部，供電系統危險性顯著增加，此時就需要利用保護中性線的重復接地措施，避免一處斷線整處保護癱瘓的情形出現，其基本原理就是在保護線的一處或者多個地方設置接地體，與保護中性線一起連接大地，即使一處斷開連接，其他各處仍能分解電流，從而減小設備對地電壓，經過分解后的電壓值仍然不會超過人身安全的承受范圍。此外，重復接地措施還可以起到對雷電流的分流作用，分解較強的雷擊電壓，增強了電氣設備的抗雷、防雷性能。

二、我國低壓電氣設備接地保護系統的現狀

低壓電氣設備使用范圍、領域廣泛、用量大是我國低壓電氣設備應用的主要特點，接地保護系統必須配備在低壓電氣設備中，并且要與相線保持同樣的絕緣水平，這一要求也已經在我國電力法規中明文列出。然而，考慮到經濟利益原則，低壓電氣設備運營者并不會嚴格按照要求進行操作，使得接地保護系統的性能并不能達到理想標準，從而引發觸電事故，這是當前低壓電氣設備接地保護面臨的主要問題。

三、低壓電氣設備接地系統分類及特點

以字母組合的方式來表示低壓配電系統接地方式屬于國際上規定的標準，國際電工委員會IEC一般用兩個字母組合來表示低壓配電系統接地方式，而當兩個字母的組合不能完整表示其含義時，也可相應增加字母來完整表示其含義。按照傳統分類標準，低壓配電系統通常存在TT、TN、IT三種組合形式的接地方式。

TT系統是靠與大地直接相連的接地線進行接地保護的，通常情況下是由變壓器或者發電機的中性點構成，如果低壓電氣設備的外露部分具備導電的性能，則必須對其進行接地。 低壓系統電源接地點與外露導電部分相分離，獨立為一支接地線，而外露導電部分則直接與大地相連接，這種電源接地點與外露導電接地點相分離的模式多應用于對操作要求較高的精密儀器設備之中。

TN系統中以保護線和中性線不同的組合方式為標準，可分為TN—S、TN—C、TN—C—S三種不同的組合模式。

TN—S系統接地保護中，由于PE線阻斷了電流的流通，因此電氣設備的金屬外殼在電氣設備運行時并不產生電流。由于保護線和中性線相分離，所以當相線對地短路時，該系統并不能減弱因此引起的電壓升高，對于對地故障的電壓蔓延問題也無法及時解決。

保護線與中性線相交部分合為PEN線，這種接地保護大大節省了線路的長度，方便了排線，PEN線分解了三相電流流經時的電壓，與此相對應，一旦PEN線斷裂，此系統即失去接地保護。

圖1 TN—C—S系統接線

如圖1所示，中性線和保護線以A點為分界線，前后分為兩段，在A點之前，兩線合為一股PEN線，在A點之后，中性線和保護線各自保持獨立，并不相交，這也是TN—S系統在其中的明顯表現，即在A點過后，N線經外露導電部分設置，形成對地絕緣體，與PE線分離。TN—C—S配電系統在實踐中應用廣泛，特別是在居民房屋建設中，考慮到經濟簡便的特點，位于屋外的電源線多用TN—C系統，而在房屋內部則改為TN-S系統。

四、保護接零

按照我國目前普遍采用的保護接地方法，在中性點設置的保護接地措施并不能從根本上保證接觸電氣設備人員的人身安全，一旦電氣設備的導電性金屬外殼互相發生接觸的時候，我們無法保證流過人體的電流達到安全標準。此時，就需要將中性點接地線與電氣設備中不導電的金屬外殼相連接，當電氣設備發生絕緣損壞時，供電系統能迅速感知并切斷電源，此時就從根本上保證了電氣設備維護人員的人身安全。

五、接地裝置

接地裝置，顧名思義是用于連接電氣設備和大地的裝置，是低壓電氣設備接地的重要組成部分。傳統地，接地裝置由接地體或接地線組成。

接地體是利用物體本身與大地直接接觸的便利條件達到引導電流的目的。按其發揮作用的方式分為自然接地體和人工接地體，通過與大地直接接觸，接地體將暴露在外部的電流直接引入大地。接地線，即將連接大地的線與電氣設備導電金屬外殼相連接，接地線按其生成方式和作用方式的不同，同樣有自然接地線和人工接地線之分，它可以分解過強的電壓，降低強電擊的風險。

六、結語

低壓電氣設備在生產、生活中的普遍性應用，使得人們直接接觸低壓電氣設備的機率大大增加，特別是微電子技術的產生和發展，如何在保證低壓電氣設備穩定運行的同時又能最大程度避免人身遭受電擊傷害，這是我們應該努力的方向。做好低壓電氣設備接地保護關乎著低壓電氣設備維護人員的人身安全，同時也關乎著企業生產經營活動的正常運營。嚴格遵循我國已經制定的低壓電氣設備接地保護標準，在生產、生活中做好事前防范、事中應對、事后及時補救的應急預案，為用電安全提供更有力的保障。

[1]王厚余：低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗，中國電力出版社，2007年版.

[2]謝興儀：低壓電力系統的接地保護，電工技術，2012(3).

[3]吳建：對電氣設備及其接地裝置的運行維護探討，科技致富向導，2011(35).