低压电网中的接地类型与供电系统

低压电网中的接地类型与供电系统
公德祥 黑龙江省明水县电业局(151700)

并 摘要 本文较详细的阐述了低压配电系统中常用的几种接地方式和供电系统, 分别阐述了各个供电系统的优缺点及应用方向。 关键词 低压电网接地类型供电系统 在低压配电网络中,由于接地种类的不同,其保护接地方式、供电系统也有所不 同。正确理解和推广使用几种低压保护接地方式及供电系统,对提高低压电网安 全、可靠运行水平有着十分重要的意义。 1 低压配电系统中的接地类型

(1)工作接地:为保证电力设备达到正常工作要求的接地,称为工作接地。中性 点直接接地的电力系统中,变压器中性点接地,或发电机中性点接地。 (2)保护接地:为保障人身安全、防止间接触电,将设备的外露可导电部分进行 接地,称为保护接地。保护接地的形式有两种:一种是设备的外露可导电部分经 各自的接地保护线分别直接接地; 另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护 线接地。 (3)重复接地:在中性线直接接地系统中,为确保保护安全可靠,除在变压器或 发电机中性点处进行工作接地外,还在保护线其他地方进行必要的接地,称为重 复接地。 (4)保护接中性线:在 380/220V 低压系统中,由于中性点是直接接地的,通常又 将电气设备的外壳与中性线相连,称为低压保护接中性线。 2 低压配电系统的供电方式

低压配电系统按保护接地的形式不同可分为:IT 系统、TT 系统和 TN 系统。其 中 IT 系统和 TT 系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为 保护接地); 系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电 TN 气连接(过去称为接零保护)。 国际电工委员会(IEC)对系统接地的文字符号的意义规定如下: 第一个字母表示电力系统的对地关系: T--一点直接接地;

I--所有带电部分与地绝缘,或一点经阻抗接地。 第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系: T--外露可导电部分对地直接电气连接,与电力系统的任何接地点无关; N--外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接(在交流系统中,接地点通 常就是中性点)。 后面还有字母时,这些字母表示中性线与保护线的组合: S--中性线和保护线是分开的; O--中性线和保护线是合一的。 (1)IT 系统: IT 系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地,而用电设备的金属外壳直 接接地。即:过去称三相三线制供电系统的保护接地。 其工作原理是:若设备外壳没有接地,在发生单相碰壳故障时,设备外壳带上了 相电压,若此时人触摸外壳,就会有相当危险的电流流经人身与电网和大地之间 的分布电容所构成的回路。而设备的金属外壳有了保护接地后,由于人体电阻远 比接地装置的接地电阻大,在发生单相碰壳时,大部分的接地电流被接地装置分 流,流经人体的电流很小,从而对人身安全起了保护作用。 IT 系统适用于环境条件不良,易发生单相接地故障的场所,以及易燃、易爆的 场所。 (2)TT 系统: TT 系统的电源中性点直接接地;用电设备的金属外壳亦直接接地,且与电源中 性点的接地无关。即:过去称三相四线制供电系统中的保护接地。 其工作原理是:当发生单相碰壳故障时,接地电流经保护接地装置和电源的工作 接地装置所构成的回路流过。此时如有人触带电的外壳,则由于保护接地装置的 电阻小于人体的电阻,大部分的接地电流被接地装置分流,从而对人身起保护作 用。 TT 系统在确保安全用电方面还存在有不足之处,主要表现在: ①当设备发生单相碰壳故障时,接地电流并不很大,往往不能使保护装置动作, 这将导致线路长期带故障运行。

②当 TT 系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时,因漏电电流往往不大 (仅为毫安级),不可能使线路的保护装置动作,这也导致漏电设备的外壳长期带 电,增加了人身触电的危险。 因此,TT 系统必须加装剩余电流动作保护器,方能成为较完善的保护系统。目 前,TT 系统广泛应用于城镇、农村居民区、工业企业和由公用变压器供电的民 用建筑中。 (3)TN 系统: 在变压器或发电机中性点直接接地的 380/220V 三相四线低压电网中,将正常运 行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连 接。即:过去称三相四线制供电系统中的保护接零。 当电气设备发生单相碰壳时, 故障电流经设备的金属外壳形成相线对保护线的单 相短路。这将产生较大的短路电流,令线路上的保护装置立即动作,将故障部分 迅速切除,从而保证人身安全和其他设备或线路的正常运行。 TN 系统的电源中性点直接接地,并有中性线引出。按其保护线形式,TN 系统 又分为:TN-C 系统、TN-S 系统和 TN-C-S 系统等三种。 ①TN-C 系统(三相四线制),该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的,该线又 称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线,但在三相负载不平衡或 保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况 下,如保护装置和导线截面选择适当,TN-C 系统是能够满足要求的(见图 1)。

②TN-S 系统(三相五线制),该系统的 N 线和 PE 线是分开的。它的优点是 PE 线在正常情况下没有电流通过, 因此不会对接在 PE 线上的其他设备产生电磁干 扰。此外,由于 N 线与 PE 线分开,N 线断开也不会影响 PE 线的保护作用。但 TN-S 系统耗用的导电材料较多,投资较大(见图 2)。

这种系统多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁抗干扰要求较严、或环境条 件较差的场所使用。对新建的大型民用建筑、住宅小区,特别推荐使用 TN-S 系 统。 ③TN-C-S 系统(三相四线与三相五线混合系统),系统中有一部分中性线和保护 是合一的;而且一部分是分开的。它兼有 TN-C 系统和 TN-S 系统的特点,常用 于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所(见图 3)。

在 TN-C、TN-S 和 TN-S-C 系统中,为确保 PE 线或 PEN 线安全可靠,除在电 源中性点进行工作接地外,对 PE 线和 PEN 线还必须进行必要的重复接地。PE 线 PEN 线上不允许装设熔断器和开关。 在同一供电系统中,不能同时采用 TT 系统和 TN 系统保护。 3 接地装置和接地电阻

(1)接地装置: 接地装置可使用自然接地体和人工接地体。在设计时,应首先充分利用自然接地 体。

①自然接地: 可充分利用建(构)筑物的钢结构和构造钢筋、行车的钢轨等以及敷设于地下且数 量不少于 2 根的电缆的金属外皮等。 在新建的大、中型建筑物中,都利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。它们不但 耐用、节省投资,而用电气性能良好。 ②人工接地体: 人工接地体有两种基本型式:垂直接地体和水平接地体。垂直接地体多采用截面 为 50mm×50mm×4mm,长度为 2500mm 的角钢;水平接地体多采用截面为 40mm×4mm 的扁钢。 (2)接地电阻: 请参阅《电力设备接地设计技术规程》有关章节的规定,低压中性点直接接地系 统中,100kVA 以上变压器接地电阻值≤4Ω。


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