簡述低壓配電系統接地設計的幾個問題

咸秀超

【摘要】低壓配電系統接地設計是電氣設計的基本內容之一，每一個電氣工程，不管其規模大小及屬性，都應作好接地，接地設計看起來簡單。但截至目前為止，很多接地設計都不是很確切，概念不清，似是而非，有的不符合新的相關國際標準及國家規范要求。

【關鍵詞】低壓配電系統;接地設計;問題

一、關于“零線和接零”

現在還偶爾看到一些電氣設計文件中提及“零線和接零”，如“進戶處零線重復接地”，這里“零線”的說法不確切，應停止使用，IEC標準及現行規范標準均無“零線”之說，它是從前蘇聯的接零系統術語中引來的。顧名思義，零線是指0電位的線，事實上，在配電系統導體中不可能存在0電位的線。保護導體PE不是“線”，若是指“N”線就更不正確了。還有的設計說明中提到“接零”、“工作零線”和“保護零線”，也都不確切，更有甚者，就連2015年頒布的“農村住宅電氣工程技術規程”中都還出現了這些過時的術語，如此不與時俱進的陳舊觀念還不更改實屬不該。其實中國電工技術學會工業與建筑專業委員會早在1986.11.7“關于低壓電網防觸電設計問題的建議”中就提出過，“在涉及防觸電的名詞術語中今后應統一采用IEC規定的名詞術語，如TN系統、TT系統、IT系統、N線、PE線、PEN線等，不再采用保護接零、工作接零、三相三線制、零線等術語。”

二、關于“共用接地系統”

2.1共用接地系統的內容

共用接地系統應包括哪些內容？在國家規范GB/T50035-2011交流電氣裝置接地設計規范第7.2.11條中“建筑物的低壓系統電源中性點、電氣裝置的外露可導電部分的保護接地，保護等電位聯接的接地等可與建筑物防雷電保護接地共用一接地裝置，共用接地裝置的接地電阻，應不大于各要求值中的最小值。”明顯該條文中共用接地系統不包括弱電系統接地，與前述的現行做法不同。

2.2共用接地系統的接地電阻

①電源系統的中性點接地

對電源系統的中性點接地電阻，一般要求都是不大于4Ω，民規2008年版第12.4.2“低壓系統中，配電變壓器的中性點接地電阻不宜超過4Ω”，大部分供電部門也都是按此要求做的，這是為了保證人身和系統絕緣的安全，由于系統情況十分復雜，規定不宜超過4Ω是否確切也值得商榷，很多國家沒有這一接地電阻的明確規定，但他們實際工作中提出要求此電阻值不大于2Ω，一般都能保證安全，并留有一定的余量，在建筑物中利用總等電位聯結板的自然接地，小于2Ω的接地電阻值是很容易達到的，我國有的地區也規定電源系統的中性點接地電阻不大于2Ω（深圳），有的要求不大于3Ω（上海），筆者認為在設計中取2Ω較為妥當。

②負荷端的保護接地

負荷端的保護接地也就是電氣裝置外露可導電部分的接地，這是為了保護人身安全而做的，我們前面提到，各項工程一定做好總等電位聯結，既然如此，電氣裝置外露可導電部分與地已經是同一電位。由于等電位聯結都是采用金屬體直接相連的，包括與接地裝置的連接，已形成一近似金屬等電位法拉第電籠，從保護角度來看，應不存在接地電阻的問題。

電源系統的中性點和負荷端都是通過總等電位聯結的地下部分實現了自然接大地，主要目的是為了泄放低壓系統內可能出現的雷電流、靜電荷等，以避免可能發生的電氣事故，它對接地電阻值的要求不高，總等電位聯結的自然接地一般可滿足要求。對接地電阻值要求不大于1Ω只是白白浪費大量人力和物力。

現在還有不少人認為所謂接地只是指在大地里打人工接地極，有人工接地裝置才放心，按IEC標準與作為參考電位的某一導體相連接同樣也是接地，有時甚至是效果更好的接地。為降低接地電阻而設置人工接地裝置即打人工接地極的作法，由于其電阻值過大，效果并不理想，而且接地極埋于地下，受到各種腐蝕，如果需要的話，不多年就要重新設置，周而復始，長期浪費人力物力。采用建筑物內的鋼筋作為自然接地體，既經濟又簡單，效果非常理想，何樂不為。因此設計說明中“如若不能滿足要求，則需另外增設戶外人工接地裝置”這句話完全沒有必要，可以劃掉。

③防雷接地電阻值

首先，我們要明確，防雷保護接地采用的是沖擊電阻值，而前面所說的關于共用接地系統的電阻值是工頻電阻，二者不完全相同，有一定的差異。就防雷接地的電阻而言，其要求值可遠大于1Ω，建筑物防雷設計規范GB50057-2010第4.2.1.8條一類防雷建筑獨立接閃桿、架空接閃線或架空接閃網應設獨立的接地裝置，每一根引下線的沖擊接地電阻應≤10Ω。第4.2.2.3條防閃電感應的接地裝置應與電氣電子系統的接地裝置共用，其工頻接地電阻應≤10Ω。第4.3.6條二類防雷建筑每根引下線的沖擊接地電阻應應≤10Ω。第4.4.6條三類防雷建筑每根引下線的沖擊接地電阻應應≤30Ω。可見，而且雷電流本是高頻電流，用工頻電阻來要求更不妥當。

④弱電系統接地電阻值

前面已經提出，弱電系統接地不宜納入共用接地系統，但實際工程中很難將其分開，形成了事實的共用接地系統，但不應按工頻電阻來要求。恰恰是一些舊有規范的要求導致了共用接地系統電阻值應不大于1Ω概念的產生。如民規JGJ16-2008第12.7.1.3條電子設備接地宜與防雷接地系統高壓接地網，接地電阻應不大于1Ω。又如在《YD5042-97中明確規定，電子信息系統（即弱電系統）的接地電阻值不應大于1Ω，大家總以為弱電系統接地要求很高它不應大于1Ω是對的，因此共用接地系統接地電阻應不大于1Ω，現在看來這個規定是不妥當的。弱電系統的功能性接地實際是指要求一個系統內的所有IT設備應工作在同一電平下，一般都是在其工作室內地下做一銅排網格，所有IT設備應與之妥善相連，至于再將銅排網格與接地裝置連接已不屬于弱電系統接地本身的要求，而是保護接地的范疇。

我們前面所提到的都是功能性接地，其接地電阻為工頻接地電阻，而電子信息系統的功能性接地是要流過直流至高頻的電流。在高頻條件下，接地阻抗大大增加，注意這里指的是阻抗，而不是電阻。例如一長61m的水平接地體，在小于10kHz頻率下的阻抗為6Ω～7Ω，當頻率增大到1MHz時，其阻抗將加大到52Ω。長10m的水平接地體，在頻率為10MHz時的阻抗為628Ω。頻率越高，阻抗越大，在此情況下阻抗中起作用的主要是感抗，而不是電阻，即使把電阻降至0.1Ω，也不會將系統高頻阻抗減下來。現在電子信息系統的工作頻率越來越高，可達幾十至幾百MHz，在這里電阻的影響甚至是可以忽略不計的，所以對工作在高頻狀態下的電子信息系統的功能性接地電阻要求很低是完全沒有必要的，將其要求小于1Ω，甚至零點幾Ω毫無意義，只是浪費了人力物力。

⑤小型建筑接地電阻

很多人不管建筑物體量大小，在提到共用接地系統接地電阻是也是千篇一律要求不大于1Ω;大型建筑物體量大，其自然接地體的接地電阻一般都會是很小的，盡管提出接地電阻不大于1Ω不太合理，但很容易滿足，不會出什么問題。而小型建筑物的自然接地體的接地電阻往往會大于1Ω，只有按設計要求增設人工接地極了，而這在前面已經說明了，是沒有必要，若不這樣做，又不滿足設計要求，真是為難。

還有經計算，本來達不到三類防雷數據，也要求按三類防雷建筑設置防雷措施，但由于建筑物體量小，自然引下線很可能少于10根，按規范要求，三類防雷建筑為防簡接電擊和跨步電壓，就得采取其他措施，實際上這也是完全沒有必要的，這不是自找麻煩嘛。所以，對于小型建筑物一律提出共用接地系統接地電阻要求不大于1Ω和按三類防雷建筑設防完全是自找麻煩。

⑥共用接地系統接地電阻不大于2Ω

按“共用接地裝置的接地電阻，應不大于各要求值中的最小值”的原則，綜上所述，共用接地系統的接地電阻以不大于2Ω為宜，而這一阻值在一般工民建中，利用其自然接地體建筑物內的鋼筋、埋地金屬管道等是能滿足要求的，這比提出要小于1Ω經濟實用，省事得多，何樂不為。

參考文獻

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