通信設(shè)備保護(hù)性接地問(wèn)題分析

陳浪

摘要：對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行接地處理，最重要的就是要對(duì)人身安全進(jìn)行有效保護(hù)，其次是設(shè)備的安全運(yùn)行。該文主要從保護(hù)性接地方面進(jìn)行論述，對(duì)以TN系統(tǒng)為代表的保護(hù)接零與以TT系統(tǒng)為代表的保護(hù)接地各自特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：TN接地系統(tǒng)；TT接地系統(tǒng)；保護(hù)接地與保護(hù)接零

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）01-0255-02

1 接地分類

大部分用電負(fù)載都會(huì)涉及接地問(wèn)題，一般情況下，對(duì)負(fù)載進(jìn)行接地處理，均是從保護(hù)性和功能性兩方面考慮，其中功能性負(fù)載接地又可分為工作地和信號(hào)地，而保護(hù)性負(fù)載接地可分為：

2 保護(hù)性接地綜述

對(duì)于一臺(tái)交流供電的負(fù)載，假設(shè)其外部人可以觸及到的部位是可導(dǎo)電的。這臺(tái)交流負(fù)載在正常工作情況下是安全的，如下圖2所示：

由圖1可以看到，整個(gè)交流用電經(jīng)相線到達(dá)設(shè)備再由中性線返回電源，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與之絕緣，不會(huì)發(fā)生電擊事件，但是如果由于某種不可測(cè)原因，其外露可導(dǎo)電部分與相線產(chǎn)生電氣上的接觸，即發(fā)生“碰殼”事故，“碰殼”區(qū)域?qū)?20V或380V對(duì)地危險(xiǎn)電壓，此時(shí)如果人與設(shè)備有接觸，將會(huì)發(fā)生“電擊事故”。其原理如圖3所示：

那么如何避免此類事故的發(fā)生呢，這時(shí)候就需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行“保護(hù)性接地”了，鑒于此，IEC國(guó)際電工委員會(huì)特別將“保護(hù)性接地”系統(tǒng)分為：TN、TT、IT三大類。這三種接地系統(tǒng)的文字符號(hào)含義是：

（1） IEC國(guó)際電工委員會(huì)所規(guī)定的第一個(gè)字母即說(shuō)明交流電源的帶電導(dǎo)體與大地的關(guān)系，也就是如何處理電源的功能性工作接地：

T：交流電源的一點(diǎn)（通常是中性在線的一點(diǎn)）與大地直接連接。

I：交流電源與大地隔離。

（2） 第二個(gè)字母說(shuō)明電氣裝置外露可導(dǎo)電部分與大地的關(guān)系，也即如何處理保護(hù)性接地：

T：外露導(dǎo)電部分直接接大地，它與電源的接地?zé)o聯(lián)系。

N：外露導(dǎo)電部分通過(guò)與接地的電源中性點(diǎn)的連接而接地。

在這里請(qǐng)注意“雙波浪線”所標(biāo)注的內(nèi)容，這句話“一針見(jiàn)血”地指出了“TT”系統(tǒng)的要點(diǎn)：外露導(dǎo)電部分直接接地，且該地與電源的地?zé)o直接聯(lián)系。

3 TN接地系統(tǒng)

對(duì)于TN系統(tǒng)，其最根本的保護(hù)機(jī)理是“保護(hù)接零”，正如TN系統(tǒng)的兩個(gè)字母所要表達(dá)的：外露導(dǎo)電部分通過(guò)與接地的電源中性點(diǎn)的連接而接地，其等效圖如圖4所示：

以三相負(fù)載為例，三根火線自電源引至設(shè)備，另外一根“X”線也引至設(shè)備，外露導(dǎo)電部分通過(guò)這根“X”線與接地的電源中性點(diǎn)連接而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自身的保護(hù)接地，一旦發(fā)生“碰殼事故”，就是火線與設(shè)備外殼可導(dǎo)電部分處在“非絕緣”的狀態(tài)下，故障電流會(huì)沿著火線L、設(shè)備外殼可導(dǎo)電部分和X線回流至電源，從而形成短路回路，而由于其阻抗較小，因此故障電流較大，使得電源內(nèi)預(yù)先設(shè)置的“保護(hù)裝置”會(huì)迅速動(dòng)作，切斷電源，以達(dá)到保護(hù)人免受電擊的作用，這就是TN系統(tǒng)“保護(hù)接零”的基本原理。

如果將“X”線一分為二，形成彼此絕緣獨(dú)立的中性線N和PE地線，那么該TN系統(tǒng)就是TN-S系統(tǒng)；如果“X”線自電源開(kāi)始始終為一根保護(hù)中性線PEN，那么就是另外一個(gè)TN系統(tǒng)TN-C接地系統(tǒng)。對(duì)于TN-C系統(tǒng)，雖然PEN線既起到了中性線的作用又有保護(hù)地線的作用，節(jié)省了一根導(dǎo)線，比較經(jīng)濟(jì)。但是該接地系統(tǒng)會(huì)使設(shè)備外殼會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓。

一般情況下，三相負(fù)載很難達(dá)到三相平衡，因此，PEN線很有可能會(huì)有不平衡電流流過(guò)，其量是不可預(yù)測(cè)和不可控的。當(dāng)三相不平衡電流超過(guò)相線電流的將近1/4時(shí)，PEN線就會(huì)因不平衡電流而產(chǎn)生電壓，該電壓是隨著PEN線阻抗與不平衡電流的增大而增大的，最關(guān)鍵的是，PEN線是與設(shè)備的外殼電氣連接的，所以隨著PEN線對(duì)地電壓的增加，設(shè)備外殼對(duì)地電壓也隨之增加，當(dāng)其超過(guò)安全電壓時(shí)，人體如果與這些電氣設(shè)備的金屬外殼接觸時(shí)，便會(huì)對(duì)人體構(gòu)成危害。

在這里還需要特別指出，如果將圖3中的“X”線只當(dāng)做一根PE地線而電源線當(dāng)中沒(méi)有中性線N的話，這將產(chǎn)生一系列嚴(yán)重的后果：對(duì)于三相負(fù)載來(lái)說(shuō)，很難達(dá)到三相平衡，而中性線的主要作用就是在三相不平衡時(shí)通過(guò)不平衡電流，如果這根中性線缺失的話， 三相負(fù)載不平衡時(shí)，中性線的電位就不等于0，也就是說(shuō)中性點(diǎn)發(fā)生偏移。具體中性線電位多少與三相負(fù)載不平衡度有關(guān)，越不平衡，中性點(diǎn)偏移就越大，中性線的電位就越高。中性線電位偏移后三相的相電壓一般就不是220V了。有的相可能超過(guò)220V，有的相則可能低于220V。 當(dāng)中性點(diǎn)偏移量太大，三相的相電壓增加的相就可能使其用電電器燒毀，三相的相電壓減少的相就可能使其用電電器不能工作。所以，對(duì)于三相負(fù)載來(lái)說(shuō)，中性線對(duì)于設(shè)備的正常安全運(yùn)行至關(guān)重要，不能缺失。

4 TT接“地”系統(tǒng)

與TN系統(tǒng)截然相反，TT系統(tǒng)最根本的保護(hù)機(jī)理為“保護(hù)接地”—根據(jù)兩個(gè)字母的含義可知，電源進(jìn)行“系統(tǒng)接地”，而設(shè)備外殼可導(dǎo)電部分同時(shí)進(jìn)行“保護(hù)接地”，且兩者沒(méi)有任何電氣上的連接。以三相負(fù)載為例，其等效圖如圖5所示。

在TT系統(tǒng)中，設(shè)備單獨(dú)引一根PE地線至獨(dú)立的接地端子，完成“保護(hù)接地”，這是與TN系統(tǒng)最大的不同。在設(shè)備發(fā)生碰殼事故時(shí)，若有人接觸外殼可導(dǎo)電部分，則故障電流經(jīng)火線至可導(dǎo)電部分后，一部分由PE地線經(jīng)“大地”返回電源；另一部分由人體經(jīng)“大地”返回電源。由于這根PE地線阻抗與接地電阻較?。ㄒ话?5Ω），而人體的阻抗相對(duì)來(lái)說(shuō)較大（一般>1000Ω），因此這個(gè)“小電阻”可以對(duì)“大電阻”產(chǎn)生分流，使流經(jīng)人體的危險(xiǎn)電流減小，從而達(dá)到保護(hù)人體免受電擊的作用—即“保護(hù)接地”。

但是在某些情況下，這種保護(hù)機(jī)制存在很大的缺陷，即流經(jīng)人體的故障電流對(duì)人身還是會(huì)產(chǎn)生電擊傷害的。因此，TT系統(tǒng)也仿效TN系統(tǒng)那樣對(duì)保護(hù)機(jī)理進(jìn)行改進(jìn)—采用高靈敏度保護(hù)裝置RCD實(shí)現(xiàn)類似于“保護(hù)接零”的方法，筆者曾經(jīng)就關(guān)于RCD的相關(guān)問(wèn)題咨詢了電力專業(yè)的前輩，得知雖然RCD設(shè)備對(duì)于故障電流有極高的靈敏度，但是由于成本較高 ，且運(yùn)用在TN系統(tǒng)有種種限制，所以一般不將RCD等高靈敏度熔斷器用作保護(hù)裝置，也就是說(shuō)，如果通信專業(yè)對(duì)設(shè)備不采用TN-S系統(tǒng)反而采用一種“類似”于TT的系統(tǒng)，那么當(dāng)碰殼事故發(fā)生時(shí)，電力專業(yè)所設(shè)置的保護(hù)裝置極有可能不動(dòng)作，從而使碰殼事故一直存在，這是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

TN接地系統(tǒng)與TT接地系統(tǒng)雖然都是維護(hù)人身安全的兩種接地措施，但是其本身保護(hù)機(jī)理有著明顯的區(qū)別，對(duì)于TN接地系統(tǒng)，其保護(hù)原理屬于保護(hù)接零，就是通過(guò)借接PE線使設(shè)備漏電形成短路，使線路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作切斷電源，從而達(dá)到保護(hù)人身安全的目的；而對(duì)于TT接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其本身屬于保護(hù)接地，通過(guò)接PE線這個(gè)小電阻，來(lái)分流人體的大電阻，從而達(dá)到保護(hù)作用，顯而易見(jiàn)，TN系統(tǒng)在保護(hù)效果上是明顯優(yōu)于TT系統(tǒng)的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐軍.淺析TN系統(tǒng)與民用電漏電保護(hù)系統(tǒng)[J].工程與技術(shù)，2008.

[2] 楊峰.淺淡通信機(jī)房的接地設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2016.endprint