淺淡低壓配電系統(tǒng)接地形式的選擇

【摘要】本文對低壓配電系統(tǒng)的接地形式、以及在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)中存在的問題進(jìn)行分析說明。并對各種低壓配電接地系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。提出如何通過有效的低壓配電接地系統(tǒng)，提高低壓配電網(wǎng)供電可靠性，減少用電設(shè)備的損壞、甚至發(fā)生嚴(yán)重人身傷害的后果，從而提高低壓電網(wǎng)的可靠性，保證設(shè)備與人身安全。

引 言 目前我市低壓配電系統(tǒng)的主要接地形式只有一種TN-C 接地方式。現(xiàn)在用戶的用電設(shè)備品種越來越多，有的用電設(shè)備對電壓的要求很高。這種方式在發(fā)生低壓線路中性線斷線時，常會燒壞用戶的電氣設(shè)備;或者在配電變壓器負(fù)荷三相不平衡時、電壓有波動時，引起部分用戶的敏感性電子設(shè)備燒壞。

為提高供電可靠性，更好的為用戶服務(wù)，在設(shè)計(jì)中能根據(jù)不同用戶、不同電氣裝置的特性、不同運(yùn)行條件和要求、維護(hù)能力的大小，綜合用戶、專變用戶的要求及設(shè)計(jì)安裝人員的意見，因地制宜地選用接地方式，在施工、驗(yàn)收、運(yùn)行等工作中，加強(qiáng)對接地系統(tǒng)的維護(hù)，就可以減少事故的發(fā)生，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

一、 低壓接地系統(tǒng)的基本方式及特點(diǎn)

現(xiàn)低壓接地系統(tǒng)常用有五種形式為; TN-C、 TN-S、 TN-C-S、IT、TT，其各自的特點(diǎn)如下。

1、 TN 方式供電系統(tǒng)

1) TN 方式供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與工作中性線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)，用 TN 表示。它的特點(diǎn)如下：

1)當(dāng)電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電時，實(shí)際上就是單相對地短路故障，理想狀態(tài)下電源側(cè)熔斷器會熔斷，低壓斷路器會立即跳閘使故障設(shè)備斷電，產(chǎn)生危險接觸電壓的時間較短，比較安全。

2) TN 系統(tǒng)節(jié)省材料、工時，應(yīng)用廣泛。

3)TN 方式供電系統(tǒng)中， 國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60364規(guī)定，根據(jù)中性線與保護(hù)線是否合并的情況，TN系統(tǒng)分為如下三種：□ TN-C□ TN-S□ TN-C-S

TN-C 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，保護(hù)線與中性線合二為一，稱為PEN線。如圖1所示。

圖 1 TN—C系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是合一的

優(yōu)點(diǎn)：TN-C方案易于實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了一根導(dǎo)線，且保護(hù)電器可節(jié)省一極，降低設(shè)備的初期投資費(fèi)用;發(fā)生接地短路故障時，故障電流大，可采用一過流保護(hù)電器瞬時切斷電源，保證人員生命和財(cái)產(chǎn)安全

缺點(diǎn)：線路中有單相負(fù)荷，或三相負(fù)荷不平衡，及電網(wǎng)中有諧波電流時，由于PEN中有電流，電氣設(shè)備的外殼和線路金屬套管間有壓降，對敏感性電子設(shè)備不利;PEN線中的電流在有爆炸危險的環(huán)境中會引起爆炸;PEN線斷線或相線對地短路時，會呈現(xiàn)相當(dāng)高的對地故障電壓，可能擴(kuò)大事故范圍;TN-C系統(tǒng)電源處上使用漏電保護(hù)器時，接地點(diǎn)后工作中性線不得重復(fù)接地，否則無法可靠供電。

TN-S 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，保護(hù)線(PE)和中性線(N)嚴(yán)格分開，稱作 TN-S 供電系統(tǒng)。如圖2所示。

圖2TN—S系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開的

優(yōu)點(diǎn)：正常時即使工作中性線上有不平衡電流，專用保護(hù)線上也不會有電流。適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備，也可用于爆炸危險場合;民用建筑中，家用電器大都有單獨(dú)接地觸點(diǎn)的插頭，采用TN-S系統(tǒng)，既方便，又安全;如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，需采用剩余電流保護(hù)裝置RCD對人身安全和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止火災(zāi)危險;TN-S 系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護(hù)器，前提是工作中性線N線不得有重復(fù)接地。專用保護(hù)線PE 線可重復(fù)接地，但不可接入漏電開關(guān)。

缺點(diǎn)：由于增加了中性線，初期投資較高; TN-S系統(tǒng)相對地短路時，對地故障電壓較高。

TN-C-S 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)是指，如果前部分是 TN-C方式供電，但為考慮安全供電，二級配電箱出口處，分別引出 PE 線及N線，即在系統(tǒng)后部分二級配電箱后采用 TN-S 方式供電，這種系統(tǒng)總稱為 TN-C-S 供電系統(tǒng)。如圖 3 所示。

圖 3 TN—C—S系統(tǒng)，系統(tǒng)有一部分中性線與保護(hù)線是合一的

優(yōu)點(diǎn)：工作中性線 N 與專用保護(hù)線 PE 相聯(lián)通，如圖2-3 聯(lián)通后面 PE 線上沒有電流，即該段導(dǎo)線上正常運(yùn)行不產(chǎn)生電壓降;聯(lián)通前段線路不平衡電流比較大時，在后面 PE 線上電氣設(shè)備的外殼會有接觸電壓產(chǎn)生。因此，TN-C-S 系統(tǒng)可以降低電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分對地的電壓，然而又不能完全消除這個電壓，這個電壓的大小取決于聯(lián)通前線路的不平衡電流及聯(lián)通前線路的長度。負(fù)載越不平衡，聯(lián)通前線路越長，設(shè)備外殼對地電壓偏移就越大。所以要求負(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;一旦PE 線作了重復(fù)接地，只能在線路末端設(shè)立漏電保護(hù)器，否則供電可靠性不高;對要求PE 線除了在二級配電箱處必須和 N 線相接以外，其后各處均不得把PE 線和 N 線相聯(lián)，另外在 PE 線上還不許安裝開關(guān)和熔斷器;民用建筑電氣在二次裝修后，普遍存在 N 線和 PE 線混用的情況，混用后事實(shí)上使TN-C-S系統(tǒng)變成TN-C系統(tǒng)，后果如前敘。鑒于民用建筑的N 線和 PE 線多次開斷、并聯(lián)現(xiàn)象嚴(yán)重，形成危險接觸電壓的情況機(jī)會較多，在建筑電器的施工與驗(yàn)收中需重點(diǎn)注意。

2、 IT 方式供電系統(tǒng)

系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備的外殼可直接接地或通過保護(hù)線接至單獨(dú)接地體。如圖 4 所示。

圖4 I

T系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用 IT 方式供電系統(tǒng)，由于電源中性點(diǎn)不接地，相對接地裝置基本沒有電壓。電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞時，單相對地漏電流較小，不會破壞電源電壓的平衡，一定條件下比電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)供電可靠; IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，有連續(xù)供電要求的地方，例如醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井、煉鋼爐、電纜井照明等處。

缺點(diǎn)：如果供電距離很長時運(yùn)用 IT 方式供電，從圖 3-1 可見，電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電時，由于供電線路對大地的分布電容會產(chǎn)生電容電流，此電流經(jīng)大地可形成回路，電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分也會形成危險的接觸電壓;TT 方式供電系統(tǒng)的電源接地點(diǎn)一旦消失，即轉(zhuǎn)變?yōu)镮T 方式供電系統(tǒng)，三相、二相負(fù)載可繼續(xù)供電，但會造成單相負(fù)載中電氣設(shè)備的損壞;如果消除第一次故障前，又發(fā)生第二次故障，如不同相的接地短路，故障電流很大，非常危險，因此對一次故障探測報(bào)警設(shè)備的要求較高，以便及時消除和減少出現(xiàn)雙重故障的可能性，保證IT系統(tǒng)的可靠性。

3、TT 方式供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)是指，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。專用保護(hù)線(PE線)和工作中性線(N線)分開，PE線與N線沒有電的聯(lián)系。正常運(yùn)行時，PE線沒有電流,N線可以有電流。在 TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地，如圖 5所示。

圖 5 TT系統(tǒng)整個系統(tǒng)中性線與保護(hù)線是分開的

優(yōu)點(diǎn)： TT 供電系統(tǒng)中當(dāng)電氣設(shè)備的相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電時，由于有接地保護(hù)，可以減少觸電的危險性;電氣設(shè)備的外殼與電源的接地?zé)o電氣聯(lián)系，適用于對電位敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和精密電子設(shè)備;故障時對地故障電壓不會蔓延。

缺點(diǎn)：短路電流小，發(fā)生短路時，短路電流保護(hù)裝置不會動作，易造成電擊事故;受線路零序阻抗及接地處過渡電阻的影響，漏電電流可能比較小，低壓斷路器不一定能跳閘，會造成漏電設(shè)備的外殼對地產(chǎn)生高于安全電壓的危險電壓,一般需要設(shè)漏電保護(hù)器作后備保護(hù);由于各用電設(shè)備均需單獨(dú)接地，TT 系統(tǒng)接地裝置分散、耗用鋼材多、施工復(fù)雜較為困難; TT 供電系統(tǒng)在農(nóng)村電網(wǎng)應(yīng)用較多，一相一地的偷電方式，是電源出口處漏電保護(hù)器頻繁動作的主要原因;如果工作中性線斷線，健全相電氣設(shè)備電壓升高，會造成成批電器設(shè)備損壞。因此《架空絕緣配電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 DL/T 601—1996》中10.7規(guī)定： 中性點(diǎn)直接接地的低壓絕緣線的中性線，應(yīng)在電源點(diǎn)接地。在干線和分支線的終端處，應(yīng)將中性線重復(fù)接地。三相四線供電的低壓絕緣線在引入用戶處，應(yīng)將中性線重復(fù)接地。

三、目前我市低壓接地系統(tǒng)的主要形式及存在的問題

目前我市區(qū)低壓接地系統(tǒng)的主要形式都是從配電變壓器的樁頭上，將中性線與變壓器的外殼接在一起，將其直接接地，這根中性線一直到用戶表計(jì)處，再把保護(hù)線與中性線分開裝在兩個銅排上，有的利用樓房內(nèi)建設(shè)時留下的接地點(diǎn)進(jìn)行連接，在施工中也沒有人對其接地網(wǎng)情況進(jìn)行接地電阻測量，有很多接地電阻是不合格的;有的在施工中就是把中性線分別接在接地和中性線銅排上，就是加了接地線，也從來沒有人對其進(jìn)行維護(hù)和檢查，沒有運(yùn)行維護(hù)責(zé)任人，正常情況下，都是可以送電、運(yùn)行的。這種運(yùn)行方式就是我們上面講的TN—C接地系統(tǒng)。多年來常因接地系統(tǒng)問題,發(fā)生家用電器壞,而起賠償事件,優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平也受到了一定的影響。

在這種TN—C接地系統(tǒng)的使用中，我們會常發(fā)生因中性線的搭頭線在銅鋁搭接時，沒有使用銅鋁過渡線夾，時間長了產(chǎn)生銅鋁氧化接觸不良現(xiàn)象;有的搭頭聯(lián)接時間長了會有松動現(xiàn)象，而產(chǎn)生發(fā)熱，形成斷線故障;有接地體時間長了接地電阻達(dá)不到要求，而產(chǎn)生故障;有因接地線被盜而產(chǎn)生整個線路沒有接地點(diǎn)現(xiàn)象;或有電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓產(chǎn)生變化，而引起用戶電壓升高;中性線因外力破壞，而引起斷線;這些問題都會引起燒壞用戶設(shè)備事故。

這就是我們經(jīng)常因發(fā)生有低壓線路中性線斷線，而常常會燒壞用戶的電氣設(shè)備，或者在配電變壓器負(fù)荷三相不平衡時，電壓會有上下波動，從而引起部分用戶的敏感性電子設(shè)備燒壞的原因。

四、對策與措施

從以上各接地系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行的分析情況來看，因IT 方式供電系統(tǒng)和TT 供電系統(tǒng)，在供電低壓線路上使用時，當(dāng)線路發(fā)生故障，用電設(shè)備會產(chǎn)生危險電壓，對人身的安全有危險性，所有供電線路不建議使用。我們只從TN-C 、TN-S、TN-C-S三種供電系統(tǒng)方式中來選擇。

現(xiàn)常使用的低壓配電系統(tǒng)接地形式為TN-C供電系統(tǒng)方式，其存在的問題在上面以說過，所以今后在新上配電變壓器設(shè)計(jì)時,可以根據(jù)配電變壓器的主要低壓負(fù)荷是什么,對電壓、供電可靠性有什么要求等，對不同的變壓器使用要求，設(shè)計(jì)不同的低壓接地方式;對于用戶有大功率的起動電流時，應(yīng)要求用戶安裝軟起動設(shè)備，保證其不對供電網(wǎng)的電壓有較大的影響;對于新上的公用配電變壓器可以采用一些TN-S接地系統(tǒng)，利用從變壓器出口就增加一根保護(hù)線的方法，來加強(qiáng)對設(shè)備的保護(hù),如試點(diǎn)運(yùn)行良好的，可加大使用這種方法;在現(xiàn)有情況下，可以對一些重要低壓用戶,在其進(jìn)線外的低壓分支箱處把TN—C接地系統(tǒng)改為TN—C-S接地系統(tǒng),并增加接地棒,保證其供電可靠性。

在施工單位施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，要充分認(rèn)識到低壓接地系統(tǒng)對供電線路的影響，不緊要對線路上的變壓器、開關(guān)、電纜等處的接地體進(jìn)行測量接地電阻，也要對用戶電表箱處、低壓分支箱處的接地網(wǎng)、接地體進(jìn)行接地電阻測量，保證接地系統(tǒng)完好。

在對新設(shè)備驗(yàn)收時，要請用戶對樓房整體的接地網(wǎng)進(jìn)行測量接地電阻，并出具試驗(yàn)報(bào)告;要加強(qiáng)對線路接地系統(tǒng)的驗(yàn)收;對接地線的搭頭要進(jìn)行抽查，是否有螺絲松動，接觸不良現(xiàn)場;線路中的銅鋁接頭處，是否用了銅鋁過渡線夾進(jìn)行過渡等;其接地系統(tǒng)的施工是否安照設(shè)計(jì)要求施工。

運(yùn)行人員在日常運(yùn)行維護(hù)中，要加強(qiáng)對接地系統(tǒng)中的搭頭處的發(fā)熱情況定時進(jìn)行紅外測溫，有發(fā)熱情況要及時處理;對配變負(fù)荷、電壓要進(jìn)行測量，保證變壓器三相負(fù)荷基本平衡，防止用戶電壓有較大波動，建立接地體(網(wǎng))的臺帳，定期對線路上所有的接地體、接地網(wǎng)進(jìn)行測量，對不合格的接地及時進(jìn)行處理。對線路的銅鋁接頭處進(jìn)行檢查，對沒有用銅鋁過渡線夾進(jìn)行聯(lián)接的，要安排計(jì)劃進(jìn)行更換處理。

要加強(qiáng)對廣大用戶的教育宣傳工作，在居民建筑修理房屋過程中，人們對電氣改造時，普遍存在 N 線和 PE 線混用的情況，混用后事實(shí)上使TN-C-S系統(tǒng)變成TN-C系統(tǒng)。使民用建筑的N 線和 PE 線多次開斷、并聯(lián)現(xiàn)象嚴(yán)重，形成危險接觸電壓的情況機(jī)會較多;同時對銅線和鋁線的混用情況也很多，時間一長，就會產(chǎn)生銅鋁氧化，形成接觸不良，產(chǎn)生中性線或保護(hù)線斷線現(xiàn)象，在房屋的施工與驗(yàn)收中要重點(diǎn)注意。

五、結(jié)束語

通過以上分析表明，對于選擇TN-C 、TN-S、TN-C-S三種供電接地系統(tǒng)方式中的那一種，作為供電線路的接地方式，要根據(jù)電氣裝置的特性、運(yùn)行條件和要求以及維護(hù)能力的大小，綜合用戶和設(shè)計(jì)安裝人員的意見因地制宜地選用。只要符合安裝和運(yùn)行規(guī)范要求，三種接地系統(tǒng)方式都可以使用，但根據(jù)淮安市區(qū)的實(shí)際情況，本人認(rèn)為有步驟的開展使用TN-S接地系統(tǒng)更好一點(diǎn)。同時為保證最大的安全性和靈活性，本人認(rèn)為三種接地系統(tǒng)可以按配電變壓器為一個單位，同時應(yīng)用在同一地區(qū)的供電電網(wǎng)中。

在做好接地系統(tǒng)方式選擇的同時，我們在日常工作中應(yīng)加強(qiáng)對低壓接地系統(tǒng)的重視，在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等工作中，要認(rèn)真對待，提高供電可靠性，少減因接地系統(tǒng)的故障而引起的用戶燒壞家用電氣的事故。