有关低压供电系统的接地方式的分析

有关低压供电系统的接地方式的分析一、工程施工供电系统工程施工用电的基本供电系统有（380V）三相三线制和（380/220V）三相四线制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。国际电工委员会（IEC）对此作了统一规定，称为TT系统、TN系统、IT系统。其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。下面就以上所指各种供电系统做一个扼要的分析。（一）工程供电的基本方式根据IEC规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即TT、TN和IT系统，分述如下。（1）TT方式供电系统TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图1-1所示。这种供电系统的特点如下。图1-11）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统不宜在380/220V供电系统中应用。3）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。现在有的施工单位是采用TT系统，施工单位专门安装一组接地装置，引出一条专用接地保护线，以减少需接地装置钢材用量，如图1-2所示。图1-2把新增加的专用保护线PE线和工作零线N分开，其特点是：a.共用接地线与工作零线没有电的联系；b.正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；c.TT系统适用于用电设备容量小且很分散的场合。（2）TN方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金属部分与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。它的特点如下。1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为（220V）短路电流，这个电流很大，是TT系统的很多倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。2）TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比TT系统优点多。TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和TN-S等两种。（3）TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示，如图1-3所示。这种供电系统的特点如下。1）由于三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，在线路上产生一定的电位差，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳对大地有一定的电压。2）如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电（对地220V！）。3）如果电源的相线碰地，则设备的外壳电位升高，使中性线上的危险电位蔓延。4）TN-C系统干线上使用漏电保护器时，漏电保护器后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上；而且，工作零线在任何情况下都不得断开。所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。5）TN-C方式供电系统只适用于三相负载基本平衡（无220V负载）情况。（4）TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，如图1-4所示，TN-S供电系统的特点如下。1）系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。2）工作零线只用作单相照明负载回路。3）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关作工作零线。4）干线上使用漏电保护器，漏电保护器下不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。5）TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在工程施工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。（5）TN-C-S方式供电系统在施工临时用电中，如果前部分是（没有220V负载的）TN-C方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线，如图1-5所示。这种系统称为TN-C-S供电系统。TN-C-S系统的特点如下。图1-5TN-C-S方式供电系统1）工作零线N与专用保护线PE相联通，如图1-5总开关箱后线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。总开关箱后面PE线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此，TN-C-S系统可以降低电气设备外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于N线的负载不平衡电流的大小及N线在总开关箱前线路的长度。负载不平衡电流越大，N线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地。2）PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电，规范规定：有接零保护的零线不得串接任何开关和熔断器。3）对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器，且联接必须牢靠。通过上述分析，TN-C-S供电系统是在TN-C系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时，TN-C-S系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡、施工工地有专用的电力变压器时，必须采用TN-S方式供电系统。（6）IT方式供电系统I表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护，如图1-6所示。IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如连续生产装置、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用IT方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。从图1-6可见，在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成回路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在施工工地上很少见，我们公司的35KV、10KV、6KV系统采用这种IT方式。IT方式的缺点很明显，线路单相接地时，其余两相对地电压达到线电压，对用电设备的过电压要求很高。去年施工三线架空线被施工单位撞断，二电站6KV系统B相接地，A、C两相对地电压升高1.732倍，引起二催化6KV电压互感器因过电压烧毁，主风机跳闸，影响装置正常生产。（二）供电线路符号小结1）国际电工委员会（IEC）规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。如T表示是中性点直接接地；I表示所有带电部分绝缘（不接地）。2）第二个字母表示用电装置外露的金属部分对地的关系。如T表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系；N表示负载采用接零保护。3）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。如C表示工作零线与保护线是合一的（我们称零地合一），如TN-C；S表示工作零线与保护线是严格分开的，所以PE线称为专用保护线，如TN-S。1、结构的区别：零线（N）：从变压器中性点接地后引出主干线。地线（PE）：从变压器中性点接地后引出主干线，根据标准，每间隔20-30米重复接地。2、原理的区别：零线（N）：主要应用于工作回路，零线所产生的电压等于线阻乘以工作回路的电流。由于长距离的传输，零线产生的电压就不可忽视，作为保护人身安全的措施就变得不可靠。地线（PE）：不用于工作回路，只作为保护线。利用大地的绝对“0”电压，当设备外壳发生漏电，电流会迅速流入大地，即使发生PE线有开路的情况，也会从附近的接地体流入大地。