[建筑]接地系统知识.doc

工作接地就是变压器处中性点接地；保护接地是设备金属外壳经接地线接到接地体上；保护接零就是金属外壳接保护零线。以保护人身安全为目的，把电气设备不带电的金属外壳接地或接零，叫做保护接地及保护接零。用电规程规定保护接地电阻应4，而人体的电阻一般大于2000（干燥2K，出汗时1K，有伤口时800），根据欧姆定律，绝缘损坏时通过人体的电流仅为总电流的1/500。国际电工委员会（IEC）对供电系统作了统一规定：分为IT系统、TT系统、TN系统，其中TN系统包含TN-C、TN-S、TN-C-S系统。【TT系统】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。【TN 系统】在TN系统中，所有电气设备的外露可导电部分均接到保护线上，并与电源的接地点相连，这个接地点通常是配电系统的中性点。TN系统，称作保护接零。当故障使电气设备金属外壳带时，形成相线和零线短路，回路电阻小，电流大，能使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。TN系统的电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。 TN系统通常是一个中性点接地的三相电网系统。其特点是电气设备的外露可导电部分直接与系统接地点相连，当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导线构成闭合回路。形成金属性单相短路，从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。 如果将工作零线N重复接地，碰壳短路时，一部分电流就可能分流于重复接地点，会使保护装置不能可靠动作或拒动，使故障扩大化。 在TN系统中，也就是三相五线制中，因N线与PE线是分开敷设，并且是相互绝缘的，同时与用电设备外壳相连接的是PE线而不是N线。因此我们所关心的最主要的是PE线的电位，而不是N线的电位，所以在TN-S系统中重复接地不是对N线的重复接地。如果将PE线和N线共同接地，由于PE线与N线在重复接地处相接，重复接地点与配电变压器工作接地点之间的接线已无PE线和N线的区别，原由N线承担的中性线电流变为由N线和PE线共同承担，并有部分电流通过重复接地点分流。由于这样可以认为重复接地点前侧已不存在PE线，只有由原PE线及N线并联共同组成的PEN线，原TN-S系统所具有的优点将丧失，所以不能将PE线和N线共同接地。 由于上述原因在有关规程中明确提出，中性线(即N线)除电源中性点外，不应重复接地。【TNS 系统】该系统中保护线和中性线分开，系统造价略贵。除具有TN-C系统的优点外，由于正常时PE线不通过负荷电流，故与PE线相连的电气设备金属外壳在正常运行时不带电，所以适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于爆炸危险环境中。在民用建筑内部、家用电器等都有单独接地触点的插头。采用 TN-S供电既方便又安全。【TNC系统】该系统中保护线与中性线合并为PEN线，具有简单、经济的优点。当发生接地短路故障时，故障电流大，可使电流保护装置动作，切断电源。该系统对于单相负荷及三相不平衡负荷的线路，PEN线总有电流流过，其产生的压降，将会呈现在电气设备的金属外壳上，对敏感性电子设备不利。此外，PEN线上微弱的电流在危险的环境中可能引起爆炸。所以有爆炸危险环境不能使用TN-C系统，。【TN-C-S系统】该系统PEN线自A点起分开为保护线（PE）和中性线（N）。分开以后N线应对地绝缘。为防止PE线与N线混淆，应分别给PE线和PEN线涂上黄绿相间的色标，N线涂以浅蓝色色标。此外，自分开后，PE线不能再与N线再合并。TNC-S系统是一个广泛采用的配电系统，无论在工矿企业还是在民用建筑中，其线路结构简单，又能保证一定安全水平。 TN-S系统PE线是接地，N线是零线。它们只能在变压器的中心点上相连，其它地方是不允许连在一起的！一、保 护 接 地在中性点不接地的三相电源系统中，当接到这个系统上的某电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，如果人站在地上用手触及外壳，由于输电线与地之间有分布电容存在，将有电流通过人体及分布电容回到电源，使人触电，如图6-7-13所示。在一般情况下这个电流是不大的。但是，如果电网分布很广，或者电网绝缘强度显著下降，这个电流可能达到危险程度，这就必须采取安全措施。 保护接地就是把电气设备的金属外壳用足够粗的金属导线与大地可靠地连接起来。电气设备采用保护接地措施后，设备外壳已通过导线与大地有良好的接触，则当人体触及带电的外壳时，人体相当于接地电阻的一条并联支路，如图6-7-14所示。由于人体电阻远远大于接地电阻，所以通过人体的电流很小，避免了触电事故。保护接地应用于中性点不接地的配电系统中。二、保 护 接 零（一）保护接零的概念 所谓保护接零（又称接零保护）就是在中性点接地的系统中，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与零线作良好的金属连接。图6-7-15是采用保护接零情况下故障电流的示意图。当某一相绝缘损坏使相线碰壳，外壳带电时，由于外壳采用了保护接零措施，因此该相线和零线构成回路，单相短路电流很大，足以使线路上的保护装置（如熔断器）迅速熔断，从而将漏电设备与电源断开，从而避免人身触电的可能性。保护接零用于380/220、三相四线制、电源的中性点直接接地的配电系统。在电源的中性点接地的配电系统中，只能采用保护接零，如果采用保护接地则不能有效地防止人身触电事故。如图6-7-16所示，若采用保护接地，电源中性点接地电阻与电气设备的接地电阻均按考虑，而电源电压为220，那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备外壳带电时，则两接地电阻间的电流将为：熔断器熔体的额定电流是根据被保护设备的要求选定的，如果设备的容量较大，为了保证设备在正常情况下工作，所选用熔体的额定电流也会较大，在27.5接地短路电流的作用下，将不会熔断，外壳带电的电气设备不能立即脱离电源，所以在设备的外壳上长期存在对地电压d，其值为：d=27.5*4=110V。显然，这是很危险的。如果保护接地电阻大于电源中性点接地电阻，设备外壳的对地电压还要高，这时危险更大。在同一供电系统中，一般不允许保护接零线和保护接地线同时采用。否则当用电设备漏电碰及设备机壳后，若经过机壳、接地体形成的短路电流不能及时切断线路，零线电位升高，这样使所有接零线的用电设备的金属外壳或框架就出现了对地电压，造成更多的触电。电源电性点不接地的三相四线制配电系统中，不允许用保护接零，而只能用保护接地。在电源中性点接地的配电系统中，当一根相线和大地接触时，通过接地的相线与电源中性点接地装置的短路电流，可以使熔断器熔断，立即切断发生故障的线路。但在中性点不接地的配电系统中，任一相发生接地，系统虽仍可照常运行，但这时大地与接地的相线等电位，则接在零线上的用电设备外壳对地的电压将等于接地的相线从接地点到电源中性点的电压值，是十分危险的，如图6-7-18所示。三、重复接地对于TNS系统，重复接地就是对PE线的重复接地，其作用如下： （1）如不进行重复接地，当PE断线时，系统处于既不接零也不接地的无保护状态。而对其进行复重接地以后，当PE正常时，系统处于接零保护状态；当PE断线时，如果断线处在重复接地前侧，系统则处在接地保护状态。进行了重复接地的TNS系统具有一个非常有趣的双重保护功能，即PE断线后由TNS转变成TT系统的保护方式（PE断线在重复接地前侧）。PE与N它们在变压器的中心点上相连。（2）当相线断线与大地发生短路时，由于故障电流的存在造成了PE线电位的升高，当断线点与大地间电阻较小时，PE线的电位很有可能远远超过安全电压。这种危险电压沿PE线传至各用电设备外壳乃至危及人身安全。而进行重复接地以后，由于重复接地电阻与电源工作接地电阻并联后的等效电阻小于电源工作接地电阻，使得相线断线接地处的接地电阻分担的电压增加，从而有效降低PE线对地电压，减少触电危险。 （3）PE线的重复接地可以降低当相线碰壳短路时的设备外壳对地的电压，相线碰壳时，外壳对地电压即等于故障点P与变压器中性点间的电压。假设相线与PE线规格一致，设备外壳对地电压则为110V.而PE线重复接地后，从故障点P起，PE线阻抗与重复接地电阻RE同工作接地电阻RA串联后的电阻相并联。在一般情况下，由于重复接地电阻RE同工作接地电阻RA串联后的电阻远大于PE线本身的阻抗，因而从P至变压器中性点的等效阻抗，仍接近于从P至变压器中性点的PE线本身的阻抗。如果相线与PE线规格一致，则P与变压器中性点间的电压UPO仍约为 110V，而此时设备外壳对地电压UP仅为故障P点与变压器中性点间的电压UPO 的一部分，可表示为：UP=UPORE/（RA+RE） 假设重复接地电阻RE为10，工作接地电阻RA为4，则UP=78.6V. 如果只是对N线重复接地，它不具有上述第（1）项与第（3）项作用，只具有上述第（2）项的作用 .对于TNS系统，其用电设备外壳是与PE线相接的，而不是N线。因此，我们所关心的更主 要的是PE线的电位，而不是N线的电位，TNS系统的重复接地不是对N线的重复接地。 如果将PE线和