低壓配電系統(tǒng)不同接地方式及其應(yīng)用場所

卜洪濤

摘要：在同一供電范圍內(nèi)，低壓配電系統(tǒng)可不可以存在不同的接地方式？即在同一供電范圍內(nèi)，不同接地方式是否可以兼容？這一命題一直困擾著電氣設(shè)計人員。本文將就此問題展開分析探討。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng);接地系統(tǒng)

引言：低壓配電系統(tǒng)中，無論配電系統(tǒng)的正常運行還是對人員和設(shè)備的保護都離不開接地系統(tǒng)，而接地系統(tǒng)包含TN-C、TN-C-S、TN-S、TT和IT系統(tǒng)，在設(shè)計中如果能合理選擇接地系統(tǒng)，即能保護供電系統(tǒng)的安全又能節(jié)約材料。

1. TN系統(tǒng)

首先看下規(guī)范對TN系統(tǒng)的定義：電力系統(tǒng)有一點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護線與該接地點相連接，其中TN-C是整個系統(tǒng)N、PE線合一，TN-C-S是系統(tǒng)中有一部分線路的N、PE線是合一的，TN-S整個系統(tǒng)的N、PE線是分開。電力系統(tǒng)有一點直接接地，通常是電源的中性點，即為圖中Rb處。A段即為TN-C系統(tǒng)，用電設(shè)備的不帶電金屬提等會直接連接在PEN線上，當三相負荷不平衡時會有電流經(jīng)過PEN線，若PEN線接觸不良或.發(fā)生相地接地故障，對地接地故障電壓會較高，且會通過PEN線傳導(dǎo)到系統(tǒng)的其它部位。但TN-C系統(tǒng)所有導(dǎo)線為四根，相對其它系統(tǒng)來說節(jié)約成本。因此TN-C系統(tǒng)適用三相負荷平衡，有專業(yè)人員管理的場所，一般是工業(yè)項目。TN-S系統(tǒng)中N線、PE線分開，如圖B段，正常工作時三相不平衡的電流只通過N線，PE線沒有工作電流也就沒有對地電壓，專門做為保護導(dǎo)體使用，安全性大大提高，為此TN-S系統(tǒng)被大量應(yīng)用在民用場所中。A段與B段的合稱為TN-C-S系統(tǒng)，是一種過渡性系統(tǒng)，把TN-C和TN-S連接。TN系統(tǒng)能被大量應(yīng)用，主要是由于其安全性、適用性較高，能在各種場所使用，且TN系統(tǒng)中三種方式的轉(zhuǎn)換容易實現(xiàn)。

2. TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)

還是看下規(guī)范對TT系統(tǒng)的的定義：電力系統(tǒng)有一點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護線接至與電力系統(tǒng)接地點無關(guān)的接地極。TN和TT系統(tǒng)，相同的是電力系統(tǒng)有一點直接接地如圖Rb點，不同的是TT系統(tǒng)中PEN線變成了專門的工作導(dǎo)體，三相不平衡時有電流經(jīng)過，而設(shè)備的金屬外殼等不帶電體，通過專門的接地點接地，這樣保證了不會有電弧，且發(fā)生接地故障后，故障電壓不會像TN系統(tǒng)一樣在PE線上沿PEN線傳導(dǎo)。對于TT系統(tǒng)來說對電源中性點接地電阻沒有過多要求，只需用電設(shè)備就近直接做接地即可，這是TT系統(tǒng)的保護接地和系統(tǒng)接地分開設(shè)置相對TN系統(tǒng)的優(yōu)點，在《低壓配電設(shè)計規(guī)范》5.2.12條也給出了這樣的說明。但TT系統(tǒng)的缺點也很明顯：由于直連大地，發(fā)生接地故障時，故障電流需通過設(shè)備接地電阻和電源接地電阻，回路阻抗大，故障電流比TN系統(tǒng)小，故對線路保護電器的靈敏度要求較高。TT系統(tǒng)中地過故障電壓很大，易發(fā)生擊穿，還要求保護電器的絕緣耐受等級較高。從中能夠看出TT系統(tǒng)適用范圍：用電設(shè)備分散且距離較遠的場所，如戶外照明、施工現(xiàn)場用電等。

3. IT系統(tǒng)和TN＼TT系統(tǒng)

對IT系統(tǒng)規(guī)范對其定義：電力系統(tǒng)與大地間不直接連接，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護接地線與接地極連接。TT系統(tǒng)利用隔離變壓器對其二次側(cè)的設(shè)備提供電源，才能做到電源中性點不直接接地。而二次側(cè)饋出的L1、L2也與一次側(cè)引入L1、N線無關(guān)聯(lián)，因為這是一個新的系統(tǒng)，此處保護電器需要同時切除L1、L2。電力系統(tǒng)電源不直接接地，帶來最大的好處就是，即使發(fā)生接地故障產(chǎn)生電流、電流也很小，故障電壓一般不會超過50V，即不會對人身安全造成影響也不會破壞電源電壓的平衡，對電源的穩(wěn)定性有保障，所以其比電源中性點接地的TT＼TN系統(tǒng)安全。這種穩(wěn)定只是發(fā)生在第一次接地故障時，第二次發(fā)生故障時，當兩異相接地極分別獨立時便與TT系統(tǒng)相同，當兩異相接地極為同一接地極時便與TN系統(tǒng)相同，會產(chǎn)生大的漏電流，過電流保護電器便會動作，切斷故障。因此IT系統(tǒng)需要設(shè)置絕緣檢測，在第一次接地故障產(chǎn)生后，只要能夠能夠及時修復(fù)故障，就使整個系統(tǒng)正常運行。利用IT系統(tǒng)這一特點，可以用在對供電要求較高的場所，如醫(yī)院的手術(shù)室、潮濕的場所等。TN/TT系統(tǒng)變?yōu)镮T系統(tǒng)中的隔離變壓器的變比是可以依據(jù)實際需要調(diào)整的，如果是需要安全低壓的場所可以直接采用230V/24V或230V/36V的變比。另外，需要指出的是低壓配電系統(tǒng)中各接地系統(tǒng)的適用范圍也不是一成不變，例如當保護電器的靈敏度、絕緣耐受等級隨著技術(shù)工藝進步，變得靈敏、可靠時，可以取代TN-C系統(tǒng);又如隔離變壓器變得更經(jīng)濟、小巧時低壓配電系統(tǒng)的末端如住戶、辦公等場所也可以使用IT系統(tǒng)等。

4. 不同接地方式的兼容是建筑技術(shù)及各類技術(shù)不斷發(fā)展，以及相應(yīng)工藝要求的必然和需要

有人認為沒有必要去考慮不同接地系統(tǒng)兼容問題，因為這樣會將接地方式搞得很復(fù)雜，還是用單一的接地方式為好。實際上由于建筑技術(shù)及各類技術(shù)不斷發(fā)展，以及相應(yīng)工藝要求，像建筑綜合體這類建筑越來越多，其占地面積大、功能繁多，單一的接地方式往往滿足不了要求。例如有的建筑單體修在半山腰處，用電量不大;有的則修在一般的地形。這時如若都采用TN-S系統(tǒng)，半山腰處的建筑單體的防電擊設(shè)計很難滿足：ZsIa≤U0的要求;如果該單體采用TT系統(tǒng)，采用RCD裝置后極易滿足：RaIa≤50V要求。對于其他的單體建筑也不需要采用TN-S系統(tǒng)，只要采用TN-C-S系統(tǒng)就行。其優(yōu)點是可以節(jié)約一根線，避免施工中將N線及PE線接反，造成將TN-S系統(tǒng)變成TN-C系統(tǒng)的弊病。在建筑電氣設(shè)計中，業(yè)主經(jīng)常提出：同一供電范圍內(nèi)的單體建筑應(yīng)采用TN-C-S或TT接地方式，原因如上所述。業(yè)主似越來越聰明，設(shè)計人員卻越來越被動。還有，在機房內(nèi)采用直流系統(tǒng)，其后則要采用IT系統(tǒng)等等。有人也許會問，在同一供電范圍內(nèi)，由TN-S系統(tǒng)是否能分別引出TT、TN-C-S系統(tǒng)？答案是肯定的。為達到此目的，TN-S系統(tǒng)應(yīng)采用一點接地即可。一點接地屬另一課題，本文中不予討論。特別需要說明的是，一點接地的TN-S系統(tǒng)只能引出第一個字母為T的接地系統(tǒng)，例如TT、TN-C-S，是不能引出IT系統(tǒng)的。如若同一供電范圍內(nèi)，不同建筑物其內(nèi)有需要采用IT接地方式的負荷（或設(shè)備），只能先將TN-S接地系統(tǒng)的電源線路引至該建筑物，而后再根據(jù)設(shè)備工藝要求，選用適宜的“另起的系統(tǒng)”設(shè)備裝置，向有需要的負荷（或設(shè)備）提供IT接地系統(tǒng)需求。除了對不同接地方式兼容的內(nèi)涵加深學(xué)習(xí)和理解，還要對不同接地方式的外網(wǎng)設(shè)計給予足夠重視，千萬不要馬虎外網(wǎng)設(shè)計，否則會造成不同接地方式兼容設(shè)計的全功盡棄。

結(jié)論：

簡而言之，各類接地系統(tǒng)兼容后，應(yīng)按各自的特點所要求的間接接觸防護電器的保護動作特性進行設(shè)計，并對各自外網(wǎng)的設(shè)計給予重視。同時，設(shè)計人員應(yīng)熟識、理解不同接地方式兼容的內(nèi)涵，在建筑技術(shù)和各類技術(shù)不斷發(fā)展的今天，對不同接地方式兼容的要求也會越來越多，這是發(fā)展的必然和需要。

參考文獻：

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