低压配电系统接地技术研究

1、精选文档单位代码 10006 学 号分 类 号 TM1 密 级 毕业设计(论文)低压配电系统接地技术争辩学习中心名称北航校本部专业名称电气工程及其自动化同学姓名张立辉指导老师周东朋2015年10月20日低压配电系统接地技术研究张立辉北京航空航天大学 精选文档独创性声明我在此严峻申明，本人所提交的毕业设计（论文），是在导师指导下由本人独立完成的争辩成果，对文中所引用他人的成果，均已进行了明确标注或得到许可。毕业设计（论文）中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的争辩成果，不包含他人已申请毕业证书（学位）或其他用途使用过的成果。对本文的争辩做出重要贡献的个人和集体，均

2、已在文中作了明确说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果，如有不实之处，由本人担当一切相关责任。同学签名： 张立辉 时 间： 2015年10月20日精选文档低压配电系统接地技术争辩摘 要接地是电力系统中格外重要的一项工作，是电力系统中广泛接受的技术措施，涉及到电力系统能否正常工作与电气平安。然而在实际生产生活中，人们对接地制式及浩大的接地技术理解并不全面，在施工中经常消灭不接地或乱接地的状况，给电力系统的平安运行埋下平安隐患。有鉴于此，本文试图对低压配电系统的接地制式、进行系统的归类、分析与比较，力图更加全面、精确、深刻地理解与应用接地技术，更好地保证电力系统的平安运行。争辩接地技术首

3、先就要搞清楚什么是接地，因此本文首先在绪论中叙述了接地的概念，并较为深化地叙述了工作接地和爱护接地的概念、形式特点及爱护原理与作用等。全文依据国际电工委员会(IEC)对低压配电系统接地制式的五种分类TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT来开放论述，分别阐述了它们各自的接线形式、爱护原理、爱护线断线时的特征、各种接地制式的优缺点、以及它们各自的适用范围等。在TN系统综述中，本文具体阐述了重复接地的概念，本文更正了一些文献中关于重复接地的定义，从对配电系统的分析中得出：严格来说可以重复接地的从来不是N(零)线，它要么是N(零)和PE(地)合一的PEN线，要么就是单独的PE(地)线。因此本文接

4、受了北京市工伤及职业危害预防中心编著的电工(低压运行修理)对重复接地的定义。本文通过深化分析与争辩五种低压配电系统接地制式，通过层层推理来得出结论，不同于一些电工工具书里的简洁的、机械式的说教，使人们对得出的结论理解更加深刻全面，从而能够使电气相关人员活学活用到不同状况、不同条件的具体的配电系统建设中去。关键词：接地，TN-C，TN-S，TN-C-S，TT，ITSduty on Grounding Technique of the Low-voltage Distribution SystemAbstractGrounding is a very vital work in the power

5、 system and a technical measure widely used in the power system, concerning whether the power system could normally operate, as well as electrical safety. However, in the actual production and living, peoples understanding of grounding types and various grounding technique is not complete. Therefore

6、, cases such as non-grounding or wrong grounding frequently occur in construction, which cause hidden dangers for the safe operation of the power system. Considering the above situations, this paper tries to conduct a systematic classification, analysis and comparison for the grounding types in the

7、low-voltage distribution system, in order to understand and employ grounding technique more completely, more accurately and more deeply and to better guarantee the safe operation of the power system.Before studying grounding technique, it must figure out what grounding is, and therefore, in this pap

8、er, the concept of grounding is firstly expressed in the introduction part, and meanwhile, concepts, form characteristics, protection principles and effects, etc. of the working grounding and the protective grounding are deeply indicated. This paper arranges its contents according to the five ground

9、ing types, including TN-C, TN-S, TN-C-S, TT and IT, in the low-voltage distribution system classified by the International Electrotechnical Commission (IEC), which involve their respective grounding forms, protection principles, characteristics when the guard wire breaks, advantages, disadvantages a

10、nd the scope of application.In the TN system summary, the concept of iterative grounding is narrated in detail in this paper and definition of the iterative grounding recorded in some other documents is also corrected in this paper. It can be got from the analysis of the distribution system that: st

11、rictly speaking, the iterative grounding shall never be selected for N (null) wire, which is applied to PEN wire that is the combination of N (null) wire and PE (ground) wire, or the independent PE (ground) wire. Therefore, definition of the iterative grounding adopted in this paper is from the Elec

12、trician (Low-voltage Operation and Maintenance) prepared by Beijing Occupational Injury and Occupational Hazard Prevention Center.Conclusions in this paper are made through deep analysis and discussion of five grounding types in the low-voltage distribution system and then layer-by-layer reasoning,

13、which are different from simple and mechanical narration in several electrician reference books and therefore, peoples understanding of those conclusions are deeper and more complete. Meanwhile, the relevant electrical personnel could master it flexibly and apply to the specific distribution system

14、engineering in different cases with different conditions.Key words: Grounding, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT目 录1 绪论51.1什么是接地（工作接地和平安接地）51.2低压配电系统的接地制式72 TN系统的形式及特点92.1 TN系统综述92.2 TN-C系统112.3 TN-S系统132.4 TN-C-S系统163 TT系统的形式及特点184 IT系统的形式及特点21结 论25致 谢27参考文献281 绪论电气接地是电气系统中格外重要的一项工作，涉及到电气系统能否正常工作与电气平安，然而在

15、实际生产生活中，人们对浩大的接地技术理解并不全面，有些接地工作并未引起施工人员的重视，造成接地不良和乱接地的后果，给电力系统平安运行带来平安隐患，因此全面理解和生疏接地技术就成为电气相关人员急需的必备学问。在整个配电系统中，低压配电系统深化厂矿、街道、居民区、楼宇内部、和宽敞的人民群众最为接近，因此低压配电系统的平安，关系到人民群众生命财产平安，低压配电系统的接地技术就成为整个配电系统的重中之重。1.1什么是接地（工作接地和平安接地）电气接地是一种应用广泛且古老的接地技术，无论凹凸压、还是交直流、强弱电都接受接地。顾名思义，所谓接地，通常是与大地相连。大地是世界上承载一切事物的载体，因此我们经

16、常需要以大地作为电位的参考点，我们知道观看事物的运动是需要参照物的，同样电气中所谓电位的凹凸，也是需要有参考点，无参考点就无所谓电位的凹凸，比如人接触带电的设备这个人就会触电，人所以会触电是由于人所接触的设备的对地呈现电压，这个时候就是以大地作为电位参考点的。“将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连到地中的接地极上，就称为接地，电力系统中接地的部分一般是中性点，也可以是相线上的某一点，电气装置的接地部分则是正常状况下不带电的金属导体，一般为金属外壳.1”。从中可以看出所谓的接地有两部分内容：一部分是电力系统中的一点接地；二是电气装置的金属外壳接地。那么我们生疏一下什么是工作接地？什么是爱护接

17、地？“将电力系统中的某一点（通常是中性点）直接或经特殊设备(如消弧线圈、电抗、电阻等)与地作金属连接称为工作接地2”。工作接地就是为了保证电力系统的正常平安运行，而将电力系统的一点接地，通常是中性点。电力系统(本文仅指低压配电系统,下同)需要供应千家万户的照明用电，这些单相负载一般一根相线和一根零线才能构成回路，而这个零线通常是接地的,，在三相负载平衡的状况下N线中无电流通过。 但当三相负载不平衡的状况下，负载端的中性点和电源端的中性点不再是同电位，而是产生电位差，这时主干线N线中就会有电流。另一方面中性点接地，中性点电位和地电位相同，这样使相线对地的电压被限制在相电压的水平(220V),，这

18、样可以降低输电线路的绝缘水平，从而大大削减了对线路绝缘的投资，节省了建设费用，比如架空线路，通常是利用绝缘子来对地绝缘的，在中性点接地系统中，就可以依据选用220V的绝缘水平。平安接地有爱护接地和爱护接零之分：“为防止因绝缘损坏而患病触电的危急，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或构架同接地体之间作良好的连接，称为爱护接地3”。爱护接地就是将电气设备正常状况下不带电的金属部分通过爱护线与电源端的接地极相连或通过爱护线直接接地(和电源端的接地无电气联系)。正常状况下电气设备的外壳不带电，但当电气设备某处的绝缘损坏时，外壳就带电，此时假如有人触碰外壳，人体、线路对地电容、以及和接地极之间形成回路

19、，这个通路中就会有电流流过，人体就患病了电击。但当电气设备外壳与接地装置相连后，将会形成两条并联通路：一条通路沿着人体流过，一条通路沿着接地体流过，依据电流分流公式：并联支路中流过的电流和支路的电阻成反比，由于人体电阻远远大于接地体电阻（人体电阻按1000欧，接地体电阻一般4欧），“在低压电力网中，电力装置的接地电阻不宜超过4欧4”。人体的电阻通常比接地体的电阻大数百倍，所以流经人体的电流就比流经接地体的电流小数百倍，就大大削减了人体触电的危急。“爱护接地的平安实质是当电气设备的金属外壳带电时，将其对地电压限制在平安范围以内，从而将流过人体的电流限制在平安范围内，以消退触电的危急。同时爱护接地

20、还消退感应电流的危急5”。“将与带电部分绝缘的电气设备金属外壳或构架，和中性点直接接地的系统中的零线相连接，称为接零6”。爱护接零是一种常见的低压配电系统防触电平安爱护措施。爱护接零将电气设备外露可导电部分与系统中的零线相连接,以达到爱护人身平安的目的，如图1.1所示，电气设备的外壳与N线相连，当电气设备的绝缘损坏相线碰壳时，相线和零线短路，短路电流为：图1.1 TN-C系统简化分析图I短=U相/Zn （1.1）式中，U相 - 系统的相电压： Zn - 相-零回路的阻抗,包括电源阻抗：一般来说由于相线和零线回路的阻抗微小，相零短路，这个短路电流极大，一般都能保证断路器或熔断器动作，从而快速切断

21、故障点电源，消退危急。1.2低压配电系统的接地制式依据国际电工委员会（IEC）的规定，低压配电系统的接地类型一般分为两部分，既电源端和用户电气设备端，因此一般由两个字母组成，必要时可加后缀，所用字母为相应法文的首字母。第一个字母表示电源端对地的关系：T表示直接接地，I表示不接地或通过高阻抗与大相连。其次个字母表示电气设备的外露可导电部分与大地的关系：T表示电气设备的外露可导电部分直接与大地相连，它与电源的接地无电气联系；N表示电气设备的外露可导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。后续字母表示中性线N与爱护线PE之间的关系：C表示中性线N与爱护线PE合并为PEN线，S表示中性线N与爱护线P

22、E分开，C-S表示在电源侧一段为PEN线，从某点分开成为独立的N线和PE线。因此依据电源端及设备端的接地方式，低压配电系统可分为：TN、TT、IT三种系统，其中TN系统又依据N线和PE线的组合不同分为：TN-C、TN-S、TN-C-S三种系统。本文将依据低压配电系统的分类并结合工作接地和平安接地的概念，具体争辩一下各种接地制式的形式、特点、适用范围。并阐明在低压配电系统中作等电位连接的重要性，以便电气相关人员，更加全面、清楚、精确的理解浩大的接地技术，加强电气平安的相关工作，更好的投入到社会生产的应用当中。2 TN系统的形式及特点2.1 TN系统综述TN系统中电气设备外露可导电部分接在爱护线上

23、，并与电源端的接地点相连。这个接地点通常是中性点，在没有中性点的状况下可以是一相相线接地,但此相线不能用作PEN爱护线。TN系统的特点是电源端必需有一点接地，把大地作为参考点。并且用户的电气设备的外壳通过线路和电源端的中性点和接地极相连，这样在相线碰壳的状况下，相线和爱护性将形成单相短路，短路电流格外大，从而引起电气开关爱护设备动作，准时切断故障点，消退故障影响。TN系统的爱护线在电气设备外壳带电状况下，将有单相接地短路电流流过，因此线路末端的爱护线截面应按相线截面大小设计，TN系统的爱护线绝不允许断线，一旦断线，断线之后的全部电气设备外壳都将带有危急的电压，“在三相四线制或二相三线制线路上中

24、性线确定不行安装熔断器，以免因熔体熔断而使中性线中断7”。因此常将TN系统中的爱护线进行重复接地，“重复接地是指在TN系统中，将PEN线或PE线一处或多处通过接地体与大地作再一次连接8。重复接地可以降低爱护线在发生断线的状况下的接触电压，如图2.1所示：当A点处发生断线的状况下 电气设备M发生绝缘损坏相线碰壳状况，此时由于PEN线断裂，将无法形成单相短路，此时断线之后的全部电气设备外壳都将带有相电压，若此时有人触碰外壳，流过人体的电流为：图2.1 TN-C系统重复接地分析Ik=U相/(Rz+Rd) (2.1) 式中 U相/-系统相电压： Rz- 人体电阻（包括鞋袜电阻）： Rd- 中性点接地体

25、电阻：由于人体电阻远远大于中性点的接地极电阻，因此上式可化为：IK=U相/RZ (2.2)此时人体所承受的电压为：U触= U相/(RZ). RZ = U触 (2.3)由于人体电阻远远大于接地体电阻(人体电阻正常干燥状况按1000欧，中性点接发体电阻一般不大于4欧) ，因此压降几乎全部将降在人体身上，此时人体所承受的电压接近于相电压。而假如在爱护线加重复接地体后如图2.1在B处进行一次重复接地，此时当相线发生碰壳且A点处爱护线断裂的状况下，人体、重复接地体和无穷远处的电源中性点接地极之间形成两个并联回路，由于人体电阻远远大于重复接地体的电阻，所以人体所承受的电压只是重复接地体和中性点接地体电阻的

26、分压，此分压电压必定小于相电压，因此大大降低了接触电压，“应当留意，重复接地一般只能减轻零线断开时触电的危急，而不能将其完全消退9”。在爱护线上进行多次重复接地之后，并联的重复接地体电阻将被进一步降低，从而达到近似短路的效果。另外重复接地有利于改善防雷性能，线路上重复接地对雷电流有分流作用，有利于限制雷电过电压。对于低压配电系统而言，通常配电变压器凹凸压侧共用一个接地装置，缘由是同处一室的凹凸压侧，很难做到接地极电气的分别(一般接地极20米外的电位才是真正的地电位) ，既使是高压侧接受中性点不接地系统，同处一室的高压侧负荷开关的防雷接地也是和低压侧共用一个接地极的，这样当高压侧由于直击雷或感应

27、雷在线路上产生过电压的时候，高压侧负荷开关上安装的避雷器动作，往大地泄放雷电流时，瞬间电流将高达上千安甚至几十千安，如此强大的电流，既使是接地装置的接地电阻很小(通常不超过4欧) ，也会在接地极上产生高达上万伏的过电压，此过电压将会使相线电压上升，同时该过电压还会沿爱护线向下游用电设备方向集中，给电气设备平安带来巨大的平安隐患，假如此时在爱护线上进行了重复接地，由于电源端地电位上升到上万伏，而重复接地端的地电位并未上升，由于电位差的作用，通过爱护线窜入的过电压将通过重复接地体向大地放电，从而能够分流雷电流，限制雷电过电压的集中，达到改善防雷性能的目的。2.2 TN-C系统TN-C系统内爱护线P

28、E和中性线N是合二为一的，组成爱护线PEN。电气设备外露可导电部分与系统N线相连接构成PEN线，被称为爱护接零。TN-C系统从电源侧引出来四根线，三根相线一根PEN线，因此也被称为三相四线制。如图2.2所示：该系统中为单相负载供应用电回路的N线和连接电气设备金属外壳的爱护线PE相连，爱护线和正常供电之间有电气联系，为防止发生故障时有相电压窜入到电气设备的金属外壳，PEN线绝不允许发生断线，PEN线上不允许装设熔断器。图2.2 TN-C系统接线图一般而言，PEN线不允许断线这是对PEN线主干线而言的，对于单独的用户，在电源接入口处还是可以装设四极开关断路器的。由于一旦发生断路器跳闸现象，三相电源

29、和PEN线同时分开，即使电气设备金属外壳和PEN线相连，这时也绝不会发生爱护线带电现象，由于在这个局部的用电场所三相电源在入口处已经被切断，局部用电场所已经和电源之间无电气联系，入口处之后的设备也就不行能发生PEN线带电现象了。值得留意的是由于TN-C系统N线和爱护线PE合二为一，常有电气施工人员在接单相负载的时候，把N线接负载的N端，把单相负载的外壳也接到N线上，这样做是格外危急的，一旦发生此单相负载的N线断线，此设备的外壳上将带有危急的相电压,正确的做法应当是负载的N端直接接到PEN的主干线上，电气设备的正常状况下不带电的金属外壳通过单独的PE线 也直接接到PEN的主干线上，这样即使此设备

30、的N线断线，设备的外壳也也不会带有电压。TN-C系统N线和PE线合为一条线，那么该系统是如何爱护人身和电气设备的平安的呢？当该系统发生电气设备绝缘损坏相线碰壳的时候，相线、电气设备金属外壳、PEN线之间构成单相短路，短路电压是相电压，由于相线和PEN线的阻抗很小，那么这个短路电流是很大的，通常状况下完全能满足电气爱护设备动作的要求，从而达到准时切断电源爱护人身和电气设备的平安的目的。由于TN-C系统是利用了大电流切断电源的方法，因此PEN线截面不得小于相线。为了保证发生单相接地短路时断路器或其它爱护设备牢靠动作，接地电流必需符合：Ik=U相/ZnKIa (2.4)式中 U相-系统的相电压 Zn

31、-“相-零回路”中的阻抗，包括电源阻抗 Ia-熔断器的额定电流或断路器的整定电流值 K-动作系数TN-C系统由于使用PEN线，当配电系统三相负载不平衡时，主干线PEN线中就会有电流流过，此电流将会在PEN线上产生微小的压降(PEN线的阻抗很小) ，并沿PEN线传导到电气设备金属外壳上，此电压将会干扰灵敏度高的电子设备的正常运行。另外当发生PEN线断线的状况下，断线之后的全部电气设备外壳都将对地带有相电压，即使有接受重复接地的状况下，电气设备外壳仍旧有电压(绪论中已叙述) ，因此TN-C系统在实际应用中受到很大限制。2.3 TN-S系统TN-S系统是从TN-C系统进展而来的，TN-S配电系统把爱

32、护线PE和N线分开架设，从而克服了三相负载不平衡时N线带电对电子信息设备的干扰。TN-S系统从电源处引出来五条线：三相相线、N线和PE线，因此也被称为三相五线制。如图2.3所示：该系统中N线只作为单相负载的电流回路，并不和电气设备的外壳相连，这样在正常状况下电气设备外壳和负载的回路有了隔离，PE线中正常状况下没有电流通过，大大减小了对电子信息设备的干扰，由于TN-S系统中N线作为电气设备正常工作时的回路线，在电路末端N线截面不得小于相线，即使是主干线一般也不应小于相线的二分之一。由于N线和PE线分开架设，花在线路上的投资稍大。图2.3 TN-S系统简化接线分析图由于TN-S系统中N线是作为负载

33、的回路线，并不和电气设备外露可导电部分连接，在N线断裂的状况下，单相用电设备将无法工作，并且断线处之后的N线上将带有相电压，但此相电压并不会传导到电气设备金属外壳上，那么此N线是否能重复接地呢？我们看图2.3当N线 A点处断裂后，假设在A点之后的B点进行重复接地，重复接地电阻Rc，那么A点断裂后，负载将通过重复接地体与无穷远处的中性点接地极形成回路，此时负载上的电压是(对于单相负载来说)：U负=U相/(Rb+Rc+Rd)*Rb (2.5)式中 U负-单相负载上的电压 U相-系统的相电压 Rb-单相负载的电阻 Rc-重复接地体电阻 Rd-电源中性点接地体电阻由于此时负载上的电压是单相负载电阻、重

34、复接地体电阻、电源中性点接地体电阻三个电阻对相电压的分压，尽管接地体电阻都很小，但单相负载上的电压确定小于相电压，造成单相负载无法正常工作，即使牵强工作，也让费了大量电能。因此对于TN-S系统N线不能重复接地。由于TN-S系统中电气设备外壳和PE线相连，且PE线通过独立的线路直接连接到电源中性点并和接地极相连，因此当电气设备绝缘损坏相线碰壳时，将通过PE线形成单相短路，单相短路电流很大，将使爱护开关或熔断器动作(其爱护原理详见在TN-C系统中的论述) 。另外对于TN-S系统可以装设漏电爱护开关，对于单相负载可以装设二极漏电开关，。当发生相线和PE线的短路时，相线中电流极大而N线中却没有电流，由

35、此触发漏电开关动作。对于三相负载可以装设三极漏电开关进行爱护。当电气设备发生绝缘损坏的状况下，将通过爱护线PE形成单相短路，而恰在此时PE线又在某点处断开的状况下，此时断开点之后的全部电气设备都将带有相电压，造成故障电压的集中。而假如我们在PE线上进行了重复接地将会有怎样的状况发生？如图2.4所示：图2.4 TN-S系统PE重复接地分析图当PE线在H点断开，而我们又在J点进行了重复接地的状况下，电流将沿重复接地体J与无穷远处的中性点接地极形成回路，虽然接地极阻抗比线路阻抗大的多，但当在PE线上进行了多次重复接地之后，并联的重复接地体的阻抗完全可能下降到1欧以下，假设重复接地体并联阻抗按1欧，中

36、性点接地体阻抗按4欧计算，此时的短路电流为：220/(1+4)=55(A) ，这个电流对于小容量设备还是很大的，可以让爱护开关动作。即使对于大容量设备此电流不能完全保证爱护开关动作，也可以通过装设漏电爱护开关加以解决，当PE线断开，故障电压将通过重复接地体形成回路，此时N线中无电流，相线电流和PE线相同，漏电开关动作从而切除故障点的电源。可见TN-S系统PE线需要进行重复接地。2.4 TN-C-S系统TN-C-S系统结合了TN-C和TN-S两系统的特点，TN-C-S系统在电源侧N线和PE线合二为一为PEN线，从某处或进入建筑物后，PE线和N线分开，分开后N线与PE线不能再合并，如图2.5所示：

37、“应当提请留意的是，PEN一旦分开成为N和PE以后，其之后线路就再也不能合并成PEN线了，N线也不能再接地了，而且不允许断线10”。由于在TN-C-S系统中PEN、PE、N线之间有相互联系，但又不能把他们相互混淆，必需严格区分开，所以一般N线接受浅蓝色或有浅蓝色色标，而PE线和PEN线则接受黄绿色或有黄绿色色标，以防在施工中相互混淆。我们从图2.5可以看到，有些电气设备的外壳是与PEN线相连的，有些电气设备的外壳与PE线相连，对于灵敏度高的电子信息设备及其它易受干扰的设备则接受后者，即设备外壳与PE线相连。图2.5 TN-C-S系统接线图正常状况下TN-C-S末端，即N线和PE线分开铺设端，单

38、相负载电流或三相不平衡电流通过N线流回电源中性点，PE线中无电流通过，由于低压配电系统线路通常都较短，因此线路阻抗可以忽视不计，因此流过N线及PEN线中的电流，可以近似看作为有电流而无电压的线路(对地电压) ，既然PEN和N线上无压降，因此也就不行能有电压集中到PE线和电气设备外壳上，能够防止对电子信息敏感设备的干扰，也能够防止在易爆场所由于接地不良而导致的电火花。显而易见，假如TN-C-S系统前端，即和PEN线相连的电气设备金属外壳，假如发生绝缘损坏相线碰壳时，其爱护原理等同TN-C系统，单相短路电流将会使爱护开关动作，从而快速切断故障点电源。假如TN-C-S系统中线路末端，即和PE线相连的

39、电气设备金属外壳,假如发生绝缘损坏相线碰壳时，其爱护原理等同于TN-S系统，即可以利用漏电爱护开关进行爱护跳闸，此时相线和PE线中有短路电流流过，N线中无电流，漏电爱护开关动作。在TN-C-S系统中，假如线路末端发生了电气设备相线碰壳，而恰在此时PEN线某点处发生断线，此时断线之后的全部与PE线相连的电气设备都将带在相电压，此相电压是格外危急的，因此需在N线与PE线分开处(这一处通常是PEN线进入建筑物的入口处)进行重复接地。重复接地的好处是显而易见的，当TN-C-S系统线路末端发生相线碰壳故障，而PEN线又断线的状况下，故障电压将沿重复接地体和无穷远处的中性点接地体形成回路，此时PE线上的电

40、压仅是重复接地体与中性点接地体对相电压的分压，此分压将大大小于相电压，而且由于故障电压沿PE线、重复接地体、中性点接地体形成回路，线路末端的N线无电流，因此对于装设了漏电爱护开关的线路漏电爱护开关必定动作，从而快速切断故障点电源，对于未装设漏电爱护开关的，虽然接受重复接地以后，PE线上电压仅是重复接地体与中性点接地体的分压，但此电压有时也是格外危急的，为此可接受等电位联结的措施。“所谓总等电位联结就是将配电系统的接地干线与建筑物内的金属结构、管道等连通，并在配电箱近旁的接地母排上相互连通，使整个建筑物内的金属构件相互连通，使建筑物组成一个近似等电位的法拉第茏.11”。接受等电位联结后在整个场所

41、内将形成统一电位，无电位差，从而爱护人身设备的平安。“通过等电位联结可以实现等电位环境，消退人体与设备、设备与设备之间的电位差，降低电击的可能性12”。3 TT系统的形式及特点在TT系统中，电源侧中性点直接接地，假如没有中性点，必需有一根相线接地，用户侧每一电气设备外露可导电部分用PE线与单独的接地极接地，各电气设备的PE线也互不相通，且与电源侧系统接地无电气联系。如图3.1所示：图3.1 TT系统简化接线分析图TT系统电源源有一点直接接地，电气设备金属外壳也是就地直接接地，因此TT系统一般从电源侧引出来四根线，三根相线一根N线，N线作为单相负载的回路以及三相不平衡电流的回路，正常状况下有电流

42、通过，因此N线截面一般不小于相线，保持与相线同等程度的绝缘水平，TT系统中N线不与电气设备金属外壳相连，电气设备金属外壳带电时与N线没有关系，它只是作为负载及不平衡电流的回路线，因此TT系统中N线不允许重复接地。现假设对N线在A点处进行重复接地，如图3.1所示：此时假设只有一相负载在工作，依据并联电路能降低总电阻的规律，N线中的电流将通过两条并联支路流回电源中性点，一条是沿着N线 流回电源中性点，一条是沿着接地体Ra与电源中性点接地体Rd流回电源中性点，虽然沿着接地体Ra的电流将很小，但还是有电流流过，这种杂散电流能够干扰电子信息设备的正常工作，将大大缩小TT系统的应用范围。另外当N线进行重复

43、接地，而重复接地之前的N线又发生断线的状况下，单相负载的回路将沿着重复接地体和电源端接地体形成回路，而此回路又大大降低单相负载所获得的电压，造成无法正常工作，因此TT系统中N线不允许重复接地。当TT系统中电气设备绝缘损坏相线碰壳时，故障电压将沿着各个用电设备的接地体与无穷远处的电源侧接地体构成单相短路回路，单相短路回路的电流为：Ik=U相/(Rc+Rd) (3.1)式中 Ik-TT系统中单相短路电流U相-系统相电压Rc- 电气设备接地体电阻Rd-电源侧接地体电阻可以看出短路电流将受电源侧接地体电阻和电气设备侧接地电阻的限制，短路电流不大，对于容量较小的电气设备，可以用断路器或熔断器作为爱护开关

44、，快速切断故障点。而对于容量较大电气设备，较小的短路电流不会使断路器或熔断器动作，不能准时切断故障点，电气设备外壳将带有危急的电压，必需用漏电爱护器作为爱护设备，“漏电爱护器可分为一般型和智能型两类，其中：一般型漏电爱护器分为电压型和电流型两种工作原理，一般型漏电爱护器一般用于终端用户，智能型漏电爱护器即为剩余电流淌作爱护器，其功能要比一般漏电爱护器齐全，应用范围相对较广13”。利用接地故障时通过电气设备接地端泄漏的电流使漏电爱护器动作，从而切断故障点电源，爱护人身和电气设备的平安。在TT系统中用电侧电气设备设置单独的接地装置，且PE线也互不相通，因此单个用电设备绝缘损坏金属外壳带电时，故障电

45、压不会传导至其它用电设备，故障电压不会集中。但对于同一个用电场所的全部电气设备，其接地装置该如何设置呢？对于同一个用电场所全部的电气设备，当有一个电气设备发生相线碰壳或绝缘损坏时，此电气设备和其它电气设备上将有电位差，而此时假如有人触遇到这两个电气设备，其接触电压是格外危急的，而且对于同一个用电场所内，要想设置两个完全没有联系的两个接地装置是很难的，因此为了消退同一个用电场所内不同的电气设备上可能消灭的电位差，同一用电场所内的全部电气设备必需使用一个接地装置。而且在这个用电场所内宜使用等电位联结，对于户外用电场全部条件的可以铺设均压带，TT系统中在同一个用电场所进行等电位联结，一是可以消退同一

46、用电场所内不同电气设备可能消灭的电位差，二是在同一个用电场所进行等电位联结后，一旦有一个电气设备发生绝缘损坏，进行等电位联结的全部设备及地面都将带有相同的电压，而此时假如有人接触到电气设备外壳，接触电压仅是连接电气设备PE线上的压降，又由于PE线很短，线路阻抗几乎小到可以忽视不计，因此接触电压极微小。在TT系统内由于接于电气设备金属外壳的PE线与大地单独接地，和电源侧的接地无电气联系，因此当配电变压器高压侧由于患病雷击通过高压避雷器向大地泄放雷电流的时候，瞬间高达几千数十千安的雷电流将会使电源侧接地极电位快速上升，有时可高达几千甚至上万伏，此电压将会使相线及中性线电位快速上升，电气设备的绝缘将

47、承受大幅度的对地过电压，极易发生对地绝缘被击穿现象。解决的方法可以在用电设备接地端装设SPD加以解决。4 IT系统的形式及特点IT系统的中性点与地绝缘，或者中性点经高阻抗接地，电气设备外露可导电部分就地单独接地，电源侧中性点接地极和用电侧电气设备接地极无电气联系，对于中性点经高阻抗接地的IT系统，电气设备外露可导电部分可以通过PE线接到电源侧的接地极上，如图4.1和图4.2所示：图4.1 IT系统接线分析图图4.2 IT系统接线图IT系统中性点不接地或经高阻抗接地，所以IT系统一般只引出三根相线，而不引出中性线N线，其理由是当从电源处引出中性线N线时，一旦N线任意一处发生绝缘损坏而和大地接触时

48、IT系统就转变为TN系统。所以不引中性线的这种系统比较适合三相负载的动力系统。“IT系统不宜配出N线，由于一旦线绝缘失效，就不是IT系统了，而且N线绝缘损坏又不易被发觉，不但IT系统的优越性不存在，原有的爱护措施也与之不匹配14”。IT系统中性点不接地如图4.1所示；当此系统发生电气设备绝缘损坏相线碰壳时，由于中性点未接地，因此当相线碰壳时，单相相线通过大地无法和电源形成直接回路，因此单相相线接地几乎没有故障电流，从用电端看进去，三根相线 A与B、B与C、C与A之间线电压没有变化，因此三相用电设备能够照常工作。“因此我国有关规程规定：中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，可允许临时连续运行

49、2h（小时）15”。因此IT系统的这种特点格外适合于不间断供电的场所，比如医院、矿山、消防用电等。但假如发生一次故障后又发生二次故障，那么故障电流将大大超过TN系统的接地故障电流，由于当IT系统发生一次故障相线碰壳接地时，相零之间无法通过大地形成直接回路，几乎没有电流，而恰在此时假如有其它用电设备的另外两相中的任意一相发生接地故障时，由于此前有一相已经接地，大地电位和这一相电位相同，而另外两相中的任意一相再接地时，通过大地将形成两相短路，短路电压是线电压，而TN系统中单相接地短路的电压是相电压，因此IT系统二次故障接地，接地电流格外大。另外在IT系统中当发生一次故障后，另外两相的对地电压将是线

50、电压，所以必需加大线路的对地绝缘，以防发生一次故障后另外两相造成对地绝缘击穿或绝缘受损。从上面的分析中我们可以看到，在IT系统中当发生第一次故障时，几乎没有故障电流，那么用电设备外露可导电部分通过PE线单独接地的意义何在呢？在中性点不接地的系统中，交变的电压会对地产生电容电流，这个电容电流的大小受到交变的电压大小和线路长短的影响。因此在IT系统中相线对地是有电容电流的，当发生电气设备绝缘损坏而导致相线碰壳时，故障相将通过大地与两个非故障相的对地电容形成回路，这个回路中的电流是两个非故障相对地电容电流之和，如图4.1所示：因此即使在IT系统中，当发生相线碰壳第一次故障后，通过大地也是会流过微小的

51、电流的，这个电流虽然远远不能使爱护开关动作，但足以对人体构成危急，(国际上公认的平安电流是不超过30mA) ，当发生单相碰壳时，假如此时电气设备外壳没有接地，而恰巧此时被人触遇到，故障电压将沿着人体与非故障相的对地电容形成电流回路，此回路中的电流虽然很小，但足以对人体构成危急。而电气设备接地之后，发生单相故障而恰巧又被人触遇到，此时人体所承受的接触电压仅是电容电流和PE线阻抗的乘积，这个电压通常只有几伏。IT系统当发生一次故障相线碰壳接地时，接地电流极微小或可忽视不计，三相负载设备能够照样运行，这是一个格外优良的属性，格外适用于供电要求高，不能断电的场合，如医院手术室、ICU病房、玻璃厂、炼钢

52、厂等以及无法有效接地的场合如南极、地下矿山等等。IT系统既然有如此优良的属性，为什么在低压配电系统实际应用中却用得很少呢？实际上限制IT系统广泛应用的一个条件就是IT系统一般不供应照明用电(220V) ，那么IT系统到底能不能引出中性线呢？不引出中性线的最大理由是：一旦有中性线发生绝缘损坏接触大地，那么IT系统就变为TN系统，要想解决这个问题一是可以加强N线的绝缘，二是有赖于对N线绝缘监测技术的进展。IT系统为供应照明电源(220V)引出中性线后，必需在中性线上装设过电流检测装置，由于一旦负载端中性点相对电源端中性点严峻移位，N线中将会有很大的不平衡电流，此电流有可能过流从而引发火灾，因此引出

53、N线的IT系统截面应当不小于相线截面。限制IT系统广泛应用的另一个条件是：一些人认为电源中性点不和大地相连，一旦有操作过电压或其它过电压，对于IT系统将不能通过接地极释放到大地，从而让电气设备承受较大的过电压，而实际上线路中不只有中性点接地能够向大地泄放过电压，电涌爱护器(SPD)也可以解决。结 论1.电气接地是配电系统中格外重要的一项工作，涉及到配电系统能否正常工作与平安，在实际应用中必需严格按着电气设计的规定进行施工，扎扎实实做好有关接地的每一项工作，才能确保电气平安。2.在低压配电系统中，由于TN-C系统当三相负载不平衡时,N线中就会有电流流过，且在PE线上有压降，并且沿N线传导给全部电气设备外露可导电部分，这种在正常状况下金属外壳就可能带有电位的系统，在实际应用中越来越少，一般仅用于三相负载基本平衡的状况下。TN-S系统由于N线和PE线分开，这就解决了当三相负载不平衡时电气设备外露可导电部分带有电位的问题，同时PE线正常状况下无电流通过，削减了对电子信息设备的干扰，当电气设备发生接地故障时，通过PE线的接地故障电流格外大，能使漏电爱护开关动作(RCD) ，准时切断故障点，适用于设有变电站的建筑物内，以及适用于精密电子仪器的用户。TN-C-S系统结合了TN-C和TN-C-S的优点，是目前有用范围比较广泛的一种系统，接线方式机敏，线路投资相对较小