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1、如何选择电气装置接地型式 柳立宁 （山西省阳泉市建筑设计院）摘要：电能的应用造福人类社会，但也带来了电击和电气火灾的危险，这种危险不少由低压电气装置内的接地故障引起，为此我们需采取一些措施来防范接地故障的发生，并限制故障电流，故障电压，其作用时间，防范人体与危险电压的接触。在低压电气装置内TN系统和TT系统两个接地起到了重要作用。关键词：接地故障、电击等电位，电气安全、接地型式。电气装置的接地系统分TN、TT、IT三种型式，其中各字母的含义于下；第一字母表示电源端与地的关系：T，电源端有一点直接接地。I，电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。第二字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关
2、系：T，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。N，电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。TN系统按N线和PE线的组合方式又分为三种型式：TN-S系统自电源端接地点以后，整个系统的中性异体(N)和保护导体(PE)严格分开，TNC系统：整个系统的中性导体(N)和保护导体(PE)合并为一组，TNCS系统：系统中一部分线路的中性导体(N)和保护导体(PE)合并为一组，自此以后中性导体(N)和保护导体(PE)严格分开。在这些文字符号中：N导体称为中性线，PEN导体称为保护中性线，PE导体称为保护接地线，简称保护线。各型接地系统见图1至图5。从图1可知，T
3、NC系统由于PEN线兼起PE线和N线的作用，节省了一根线。但PEN线上通过三相不平衡电流I，其上有电压降IZPEN，使电气装置外露导电部分对地带电压。在某些特殊场所，这一对地电压可能引导起电气事故，例如:对地火花，在爆炸危险场所引起爆炸。此对地电压还能引起杂散电流，对电子信息设备造成干扰。TN-C系统还存在另图1 TNC一些不安全因素，例如：不能安装漏电保护器来防电击和接地电弧火灾，因PEN线如果通过漏电保护器内的零序电流互感器，故障电流在返互感器内的磁场将互相抵消，漏电保护器将不能动作(即柜动)。另外，在TNC系统内也不能断开PEN线来保证电气检修时的安全。从图2可知，在TNS系统内，PE线
4、和N线分为两根线，PE线平时不通过电流，只在发生接地故障时通过故障电流，故外露导电部分平时对地不带电压，比较安全，也不干扰电子信息设备，但它需多用一根线。图2 TNS如图3所示，TNCS系统的外露导电部分对地电压力进入建筑物前电源线路上一段PEN线的电压降，如果在建筑物内作了总等电位联结，则正常工作时在建筑物内由于等电位的作用并不出现电位差，不会产生TN-C系统中出现的问题。在TN系统中，故障电压可沿PE(PEN)线在各装置间蔓延，为各型TN系统的共同缺点。图3 TNCS图4所示的TT系统，各装置有其单独的接地极，故正常时外露导电部分为地电位，各装置间故障电压不蔓延，但其故障回路因包含两个接地
5、电阻而使系统本身阻抗较大，故障电流较少，一般不能用过电流保护兼作接地故障保护。TT系统的PE线和N线在电气上不联系，容易处于不同电位，所以此系统内的设备绝缘易爱过电压的危害。中性线有时带的故障电压也可能引起电击事故，在某些情况下，需采用四极开关电器来保证检修安全。图4 TT图5所示的IT系统，发生接地故障时，故障电流仅为非故障相的对地电容电流，所以对地故障电压很低，发生故障时可不切断电路而继续供电。但它一般不引出中性线，不能直接提供220V电压，其保护和管理复杂，加上其他一些原因使其应用受到限制。图5 IT为了消防自建筑物外沿PEN线或PE线导入的危险故障电压。人们比较了解电气设备绝缘损坏发生
6、碰外壳接地故障能使设备操作人员遭受电击，而对外部导入的故障电压引起的电击事故则不甚了解。如图6中用户A采用TNCS系统，装用了漏电保护器，并作了重复接地，接地电阻RA为10。用户B则采用TT系统，其单独接地极的接地电阻RA为4，该用户未装漏电保护器，只装了40A的熔断器作保护。变电所接地电阻RB为4。如变电所和线路阻抗可忽略不计，用户B在接地故障情况下流过RA的接地故障电流为：Id= U。 = 220 =32.1(A) RA+RARB 4+104 RA+RB 10+4此故障电流不仅不能使40A的熔断器熔体熔断，而且它用户 B设备外壳上将产生IdRA=32.14=128V的预期接触电压。与此同时
7、，用户A和变电所的设备外壳上将产生220-128=92V的预期接触电压。这些电压都超过安全电压限值50V，都有可能引起电击事故。这说明，在同一变压器或发电机供电范围内如果混用TN和TT系统，则TT系统的用户必须安装灵敏可靠的保护电器(例如：漏电保护器)迅速切断故障，否则，除本用户外，还将危及TN系统用户。从图6中可知，对于消除外来故障电压，重复接地的效果不大，而漏电保护器则毫无作用，因外来故障电压并不在漏电保护所保护的回路内产生剩余电流。因此外来故障电压的消除只能依赖图中的点划所示的总等电位联结，因这时用户人体能触及导电部分都处于同一电位92V电击事故自然无由产生。如果以上几种接地型式都采用总
8、等电位联结，大大减小建筑物电气装置内出现的电位差。所谓的总等电位联结乃是将建筑物内的下列导电部分接到进线配电箱近旁的接地母排(总接地端子板)上而互相联结。进线配电箱的PE母排；自接地极引来的接地线；建筑物内的公用设施金属管道，如燃气管道，上下水管道，以及暖气、空调等的干管；建筑物的金属结构。自户外引入的上述管道应尽量在建筑物内靠近入口处进行联结如图7所示。图7在建筑物内的电气装置实施总电位联结，可防止TN系统电源线路中的PE和PEN线引入故障电压而导致的电击事故。同时，也消除电位差、电弧、电火花的发生，杜绝了接地故障引起的电气火灾危害。可以使TT系统的电气装置的预期接触电压大幅度地下降。可减少IT系统在发生第一次接地故障后，其预期接触电压Uc小于安全电压限值Ul。但如果因种种原因未能排除故障，又发生第二次异相接地故障，且全系统的PE线又互相连通，Uc可能达到危险值。结束语： -现时重复接地、防雷接地共用接地装置此电阻值不大于1为宜。-在低压电气装置中满足电气安全要求是首要的，为此TN-C-S系统的PEN线应接用户总配电箱的PE母排而非N母排。-TT系统的N线不宜作重复接地。-为满足电气装置安全和功能上的需要，用电设备的保护接地，防雷接地和电子信息设备接地应通过实施等电位联结而合用接地极。1
