建筑防雷与接地-电气系统接地的类型

IT系统IT系统2图中性点不接地系统未装保护接地如图，中性点不接地系统存在单相电击危险性吗？1.不接地电网正常运行时一、IT系统的安全原理3图中性点不接地系统未装保护接地变压器中性点不接地时，人触及一相带电导体（或一相线路接地），流过人体的电流都要经过路线的对地绝缘电阻和分布电容形成回路（两者并联），因而这时需要考虑线路的对地绝缘电阻和分布电容。4图中性点不接地系统未装保护接地当电网线路的总长度不大时（不超过1km），分布电容一般较小，可以忽略不计。在此情况下，人体触及一相带电导体加于人体的电压为相电压，人体与其他两相线路的对地绝缘电阻相串联，而线路对地的绝缘电阻一般很大，因而可以限制流过人体的电流，使它远小于中性点直接接地时的电流。5图未装保护接地绝缘阻抗Z是绝缘电阻

R和分布电容

C的并联阻抗利用戴维宁定理，原图可等效为6图用户端电气设备金属外壳直接接地为了进一步提高不接地系统的防电击性能，将用户端不带电的电气设备金属外壳直接接地。其安全原理为：7Re远小于Z，设备对地电压很小；只要控制Re的大小就可以限制漏电设备的对地电压在安全范围内。漏电设备对低电压主要决定于保护接地电阻Re远小于Rb，并联电阻近似为Re

，则对地电压为8IT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，例如电力炼钢、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。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，由于漏电电流很小，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。这种供电方式在工地上很少见。三、IT系统的应用范围9《煤矿安全规程》电气第一节一般规定第四百四十条严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。不接地电网主要使用于地下开采的矿井。10IT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，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。IEC建议：IT系统一般情况下不引出中性线，所以不能提供照明、控制等所需的220V电压。为啥IT系统一般情况下不引出中性线？11TN-C-S系统TN-C-S系统。这种系统前部为TN-C系统，后部为TN-S系统(或部分为TN-S系统)。它兼有TN-C系统和TN-S系统的优点，常用于建筑小区或较分散的建筑群等场所。工作接地——配电变压器的中性点直接接地。重复接地——在配电线路的不同地方，把中性线再次接地。TN-C-S系统13TN-C-S系统工作接地R≤4Ω重复接地R≤10Ω141栋变电所变压器TN-C-S系统2栋3栋10KV工作接地R≤4Ω重复接地R≤10Ω重复接地R≤10Ω重复接地R≤10Ω四芯电缆四芯电缆总配电箱相线UVW中线N保护线PE15民用建筑电气设计规范(JGJ16-2008)第169页12.4.3第1条关于接地电阻值16《建筑电气制图标准》GBT50786-2012第65页17TN-C系统三相四线制，即380/220V低压配电系统，一般采用变压器中性点直接接地方式，而且引出中性线(N线)或保护线(PE线)。这种将中性点直接接地，而且引出中性线或保护线的三相供电系统，称为TN系统。TN系统分为：TN系统TN-C系统TN-S系统TN-C-S系统TN系统19TN-C系统——变压器中性点直接接地，引出保护中性线(PEN线)，所有设备外露可导电部分(如金属外壳等)均与PEN线相连。因PEN线有电流，在正常情况下会导致所有保护接零设备的外壳带电，故安全性能较差，用于要求不高的低压供配电系统。工作接地的接地电阻值应不大于4Ω。TN-C系统20TN-C系统工作接地R≤4Ω21TN-S系统TN-S系统——变压器中性点直接接地，引出分开的N线和PE线，所有设备的外露可导电部分均与PE线相连。这种系统安全性能较好，多用于环境条件复杂、对安全可靠性要求高及用电设备对电磁干扰要求较严的场所。民用建筑及施工现场供电必须采用TN-S系统。TN-S系统23TN-S系统24图1.17TN-S系统适用于建筑内设有10KV变电所的场所（高层建筑、大型建筑）10KV变压器相线UVW中线N保护线PE三根相线25采用PE线的原因：在三相四线制供电中，三相负载不平衡或因低压电网零线过长导致阻抗过大时，零线将有零序电流通过。过长的低压电网，由于环境恶化，导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利。在零干线断线的特殊情况下，断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压，这是不允许的。26系统特点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短路电流，这个电流很大，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。TN-S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。系统正常运行时，专用保护线上没有电流，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。专用保护线PE不允许断线，也不许进入漏电开关。27干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，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。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。28TT系统我国绝大部分地面企业的低压配电网都采用星形接法的低压中性点直接接地的三相四线配电网。TT系统

中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相电压不会升高；暂态过电压水平也较低；故障电流很大，漏电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。因此，大电流接地系统可使整个系统设备绝缘要求水平降低，从而大幅降低造价。中性点接地系统优点（1）供电可靠性较低：因为中性点直接接地系统发生单相接地时，短路电流很大，须断开故障线路，中断对用户的供电。故供电可靠性较低。（2）单相短路电流很大：中性点直接接地系统发生单相接地时，相当于电源的正负极直接短路，故短路电流很大。有可能须选用大容量的开关。中性点接地系统缺点（3）中性点直接接地系统发生单相接地时，很大的单相电流只在一相内流过，在三相导线附近产生较强的单相磁场，这个单相磁场，会在附近的通讯线路上感应电势，产生电磁干扰，故在设计电力线路时要考虑与通讯线路保持一定的距离，避免与通讯线路平行，以减少电磁干扰。低压中性点的接地常叫做系统接地中性点引出的导线叫做中性线由于中性线是通过系统接地与大地连在一起的，因而中性线也叫做零线这种配电网的额定供电电压为

0.23/0.4kV(相电压为

0.23kV，

线电压为

0.4kV)，

额定用电电压为

220/380V(相电压为

220V，线电压为

380V)。220V用于照明设备和单相设备，380V用于动力设备。

在接地的配电网中，如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施，则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压，其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。一、TT系统的原理

如有一相漏电，则故障电流主要经接地电阻RE

和系统接地电阻RN

构成回路;漏电设备对地电压和零线对地电压分别为：一般情况下，RN<<Rp，RE<<Rp

则有：与没有接地相比较，漏电设备上对地电压有所降低；零线上却产生了对地电压；由于RE和RN同在一个数量级。二者都可能远远超过安全电压，人触及漏电设备或触及零线都可能受到致命的电击。

另一方面，由于故障电流主要经RE和RN构成回路，如不计及带电体与外壳之间的过渡电阻，其大小为

RE和RN都是欧姆级的电阻，IE

不可能太大。这种情况下，一般的过电流保护装置不起作用，不能及时切断电源，使故障长时间延续下去；例

RE=RN=4Ω时，故障电流只有27.5A，能与之相适应的过电流保护装置是十分有限的。采用TT系统时，被保护设备的所有外露导电部分均应同接向接地体的保护导体连接起来；采用TT系统应当保证在允许故障持续时间内漏电设备的故障对地电压不超过某一限值，即;

UE=IERE≤UL

二、TT系统的应用

在第一种状态下，即在环境干燥或略微潮湿、皮肤干燥、地面电阻率高的状态下，UL

不得超过

50V;在第二种状态下，即在环境潮湿、皮肤潮湿、地面电阻率低的状态下，UL

不得超过

25V;故障最大持续时间原则上不得超过

5s在

TT系统中装设剩余电流保护装置

(漏电保护装置

)或过电流保护装置，并优先采用前者。TT系统主要用于低压共用用户，即用于未装备配电变压器从外面引进低压电源的小型用户。工作接地1.工作接地，是指配电变压器的中性点直接与大地连接的方式。低压配电系统的接地，是保证供电线路电压稳定，避免出现过电压，达到安全用电的主要措施。低压配电系统的三种接地方式：IT系统——变压器中性点不接地，用电设备外壳保护接地TT系统——变压器中性点工作接地，用电设备外壳保护接地TN系统——变压器中性点工作接地，用电设备外壳保护接零工作接地452.工作接地的作用(1)系统运行需要。高压系统采取中性点接地可使接地继电保护装置准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，对低压系统可方便地使用单相电源，两线一地供电系统中，将一相工作接地，降低成本。(2)降低人体接触电压。中性点绝缘系统中，当一相接地，且人体触及另一相时所受到的接触电压将超相电压而成为线电压，即相电压的√2倍。当中性点接地时，中性点接地电阻近于零，与地间电位差近于零，这样就降低了人体的接触电压。46(3)迅速切断故障设备。中性点绝缘系统中，当一相短路时接地电流很小，保护装置不能迅速切断电流。中性点接地时，一相接地电流成为很大的单相短路电流，保护装置必须能准确、迅速切断故障线。(4)降低设计绝缘等级。因中性点接地系统中一相接地时，其他两相对地电压不升高至相电压的√互倍，而是近于相电压，在中性点接地系统中，设计电气设备和线路时绝缘水平只按相电压考虑，降低成本。47TN-C系统工作接地48工作接地49重复接地重复接地就是在中性点直接接地的系统中，把中性线的一处或多处用金属导线连接接地装置进行多次接地。在低压三相四线制中性点直接接地线路中，应将配电线路的中性线干线和分支线的终端接地，零干线上每隔1千米做一次接地。对于接地点超过50米的配电线路，接入用户处的零线仍应重复接地，重复接地电阻应不大于10欧。重复接地51TN-C-S系统工作接地R≤4Ω重复接地R≤10Ω52重复