接地系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)一直是一個(gè)不太受到注意的問(wèn)題。
但是大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)干擾幾乎都和接地系統(tǒng)有關(guān)，那么今天帶大家了解一下接地！
根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-2011)，低壓配電系統(tǒng)有IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)三種接地形式。
①IT、TT、TN的第一個(gè)字母表示電源端與地的關(guān)系
T表示電源變壓器中性點(diǎn)直接接地；I標(biāo)志電源變壓器中性點(diǎn)不接地，或通過(guò)高阻抗接地。
②IT、TT、TN的第二個(gè)字母表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系
T標(biāo)志電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點(diǎn)；N表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與電源端接地點(diǎn)有直接電氣連接。
低壓配電系統(tǒng)IT、TT和TN全面剖析
1、IT系統(tǒng)
IT系統(tǒng)就是電源中性點(diǎn)不接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)。IT系統(tǒng)可以有中性線，但I(xiàn)EC強(qiáng)烈建議不設(shè)置中性線。因?yàn)槿绻O(shè)置中性線，在IT系統(tǒng)中N線任何一點(diǎn)發(fā)生接地故障，該系統(tǒng)將不再是IT系統(tǒng)。
圖1 IT系統(tǒng)接線圖
IT系統(tǒng)特點(diǎn)
①IT系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障時(shí)，僅為非故障相對(duì)地的電容電流，其值很小，外露導(dǎo)電部分對(duì)地電壓不超過(guò)50V，不需要立即切斷故障回路，保證供電的連續(xù)性；
②發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)地電壓升高1.73倍；
③220V負(fù)載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源專供；
④安裝絕緣監(jiān)察器。使用場(chǎng)所：供電連續(xù)性要求較高，如應(yīng)急電源、醫(yī)院手術(shù)室等。
⑤IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長(zhǎng)時(shí)，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場(chǎng)所，或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮。
⑥運(yùn)用IT方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點(diǎn)不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對(duì)地漏電流仍小，不會(huì)破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)還安全。但是，如果用在供電距離很長(zhǎng)的情況下，供電線路對(duì)大地的分布電容就不能忽視了。
⑦在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時(shí)，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動(dòng)作，這是危險(xiǎn)的。只有在供電距離不太長(zhǎng)時(shí)才比較安全。這種供電方式在工地上很少見(jiàn)。
2、TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)就是電源中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分也直接接地的系統(tǒng)。通常將電源中性點(diǎn)的接地叫做工作接地，而設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地叫做保護(hù)接地。TT系統(tǒng)中工作接地和保護(hù)接地必須是相互獨(dú)立的。設(shè)備接地可以是每一設(shè)備都有各自獨(dú)立的接地裝置，也可以若干設(shè)備共用一個(gè)接地裝置。
圖2 TT系統(tǒng)接線圖
TT系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)
①能抑制高壓線與低壓線搭連或配變高低壓繞組間絕緣擊穿時(shí)，低壓電網(wǎng)出現(xiàn)的過(guò)電壓。
②對(duì)低壓電網(wǎng)的雷擊過(guò)電壓有一定的泄漏能力。
③與低壓電器外殼不接地相比，在電器發(fā)生碰殼事故時(shí)，可降低外殼的對(duì)地電壓，因而可減輕人身觸電危害程度。
④由于單相接地時(shí)接地電流比較大，可使保護(hù)裝置(漏電保護(hù)器)可靠動(dòng)作，及時(shí)切除故障。
TT系統(tǒng)主要缺點(diǎn)
①低、高壓線路雷擊時(shí)，配變可能發(fā)生正、逆變換過(guò)電壓。
②低壓電器外殼接地的保護(hù)效果不及IT系統(tǒng)。
③當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電(相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電)時(shí)，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是，低壓斷路器(自動(dòng)開(kāi)關(guān))不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對(duì)地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓。
④當(dāng)漏電電流比較小時(shí)，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，因此TT系統(tǒng)難以推廣。
⑤TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費(fèi)工時(shí)、費(fèi)料。
TT系統(tǒng)的應(yīng)用
①TT系統(tǒng)由于接地裝置就在設(shè)備附近，因此PE線斷線的幾率小，且容易被發(fā)現(xiàn)。
②TT系統(tǒng)設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)外殼不帶電，故障時(shí)外殼高電位不會(huì)沿PE線傳遞至全系統(tǒng)。因此，TT系統(tǒng)適用于對(duì)電壓敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備及精密電子設(shè)備(如自動(dòng)化儀表)進(jìn)行供電，在存在爆炸與火災(zāi)隱患等危險(xiǎn)性場(chǎng)所應(yīng)用有優(yōu)勢(shì)。
③TT系統(tǒng)能大幅降低漏電設(shè)備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍內(nèi)。因此，采用TT系統(tǒng)必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置或過(guò)④電流保護(hù)裝置，并優(yōu)先采用前者。
⑤TT系統(tǒng)主要用于低壓用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面引進(jìn)低壓電源的小型用戶。
3、TN系統(tǒng)
TN系統(tǒng)即電源中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源中性點(diǎn)直接電氣連接的系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接到保護(hù)線上，并與電源的接地點(diǎn)相連，這個(gè)接地點(diǎn)通常是配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)。TN系統(tǒng)的電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)導(dǎo)體與該點(diǎn)連接。TN系統(tǒng)通常是一個(gè)中性點(diǎn)接地的三相電網(wǎng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接與系統(tǒng)接地點(diǎn)相連，當(dāng)發(fā)生碰殼短路時(shí)，短路電流即經(jīng)金屬導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路。形成金屬性單相短路，從而產(chǎn)生足夠大的短路電流，使保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作，將故障切除。如果將工作零線N重復(fù)接地，碰殼短路時(shí)，一部分電流就可能分流于重復(fù)接地點(diǎn)，會(huì)使保護(hù)裝置不能可靠動(dòng)作或拒動(dòng)，使故障擴(kuò)大化。
在TN系統(tǒng)中，也就是三相五線制中，因N線與PE線是分開(kāi)敷設(shè)，并且是相互絕緣的，同時(shí)與用電設(shè)備外殼相連接的是PE線而不是N線。因此我們所關(guān)心的最主要的是PE線的電位，而不是N線的電位，所以在中重復(fù)接地不是對(duì)N線的重復(fù)接地。如果將PE線和N線共同接地，由于PE線與N線在重復(fù)接地處相接，重復(fù)接地點(diǎn)與配電變壓器工作接地點(diǎn)之間的接線已無(wú)PE線和N線的區(qū)別，原由N線承擔(dān)的中性線電流變?yōu)橛蒒線和PE線共同承擔(dān)，并有部分電流通過(guò)重復(fù)接地點(diǎn)分流。由于這樣可以認(rèn)為重復(fù)接地點(diǎn)前側(cè)已不存在PE線，只有由原PE線及N線并聯(lián)共同組成的PEN線，原TN-S系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)將喪失，所以不能將PE線和N線共同接地。
TN系統(tǒng)中，根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開(kāi)而劃分為TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)三種形式。
◆ TN-C系統(tǒng)
圖3 TN-C系統(tǒng)接線圖
在TN-C系統(tǒng)中，將PE線和N線的功能綜合起來(lái)，由一根稱為PEN線的導(dǎo)體同時(shí)承擔(dān)兩者的功能。在用電設(shè)備處，PEN線既連接到負(fù)荷中性點(diǎn)上，又連接到設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分。由于它所固有的技術(shù)上的種種弊端，現(xiàn)在已很少采用，尤其是在民用配電中，已基本上不允許采用TN-C系統(tǒng)。
TN-C系統(tǒng)的特點(diǎn)
①設(shè)備外殼帶電時(shí)，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，實(shí)際就是單相對(duì)地短路故障，熔絲會(huì)熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘，使故障設(shè)備斷電，比較安全。
②TN-C系統(tǒng)只適用于三相負(fù)載基本平衡的情況，若三相負(fù)載不平衡，工作零線上有不平衡電流，對(duì)地有電壓，所以與保護(hù)線所連接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓。
③如果工作零線斷線，則保護(hù)接零的通電設(shè)備外殼帶電。
④如果電源的相線接地，則設(shè)備的外殼電位升高，使中線上的危險(xiǎn)電位蔓延。
⑤TN-C系統(tǒng)干線上使用漏電斷路器時(shí)，工作零線后面的所有重負(fù)接地必須拆除，否則漏電開(kāi)關(guān)合不上閘，而且工作零線后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開(kāi)關(guān)合不上閘，而且工作零線在任何情況下不能斷線。所以，實(shí)用中工作零線只能在漏電斷路器的上側(cè)重復(fù)接地。
◆ TN-S系統(tǒng)
圖4 TN-S系統(tǒng)接線圖
TN-S系統(tǒng)中性線N與TT系統(tǒng)相同。與TT系統(tǒng)不同的是，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過(guò)PE線連接到電源中性點(diǎn)，與系統(tǒng)中性點(diǎn)共用接地體，而不是連接到自己專用的接地體，中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是分開(kāi)的。TN-S系統(tǒng)的最大特征是N線與PE線在系統(tǒng)中性點(diǎn)分開(kāi)后，不能再有任何電氣連接，這一條件一旦破壞，TN-S系統(tǒng)便不再成立。
TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)
①系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上沒(méi)有電流，只是工作零線上有不平衡電流。PE線對(duì)地沒(méi)有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是接在專用的保護(hù)線PE上，安全可靠。
②工作零線只用作單相照明負(fù)載回路。
③專用保護(hù)線PE不許斷線，也不許進(jìn)入漏電開(kāi)關(guān)。
④干線上使用漏電保護(hù)器，所以TN-S系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器。
⑤TN-S方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(tǒng)。
◆ TN-C-S系統(tǒng)
圖5 TN-C-S系統(tǒng)接線圖
TN-C-S系統(tǒng)是TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的結(jié)合形式，在TN-C-S系統(tǒng)中，從電源出來(lái)的那一段采用TN-C系統(tǒng)。因?yàn)樵谶@一段中無(wú)用電設(shè)備，只起電能的傳輸作用，到用電負(fù)荷附近某一點(diǎn)處，將EN線分開(kāi)形成單獨(dú)的N線和PE線。從這一點(diǎn)開(kāi)始，系統(tǒng)相當(dāng)于TN-S系統(tǒng)。
TN-C-S系統(tǒng)的特點(diǎn)
①TN-C-S系統(tǒng)可以降低電動(dòng)機(jī)外殼對(duì)地的電壓，然而又不能完全消除這個(gè)電壓。這個(gè)電壓的大小取決于負(fù)載不平衡的情況及線路的長(zhǎng)度。要求負(fù)載不平衡電流不能太大，而且在PE線上應(yīng)作重復(fù)接地。
②PE線在任何情況下都不能進(jìn)入漏電保護(hù)器，因?yàn)榫€路末端的漏電保護(hù)器動(dòng)作會(huì)使前級(jí)漏電保護(hù)器跳閘造成大范圍停電。
③對(duì)PE線除了在總箱處必須和N線連接以外，其他各分箱處均不得把N線和PE線相連接，PE線上不許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器。
實(shí)際上，TN-C-S系統(tǒng)是在TN-C系統(tǒng)上變通的作法。當(dāng)三相電力變壓器工作接地情況良好，三相負(fù)載比較平衡時(shí)，TN-C-S系統(tǒng)在施工用電實(shí)踐中效果還是不錯(cuò)的。但是，在三相負(fù)載不平衡，建筑施工工地有專用的電力變壓器時(shí)，必須采用TN-S方式供電系統(tǒng)。
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