低压配电系统的接地方式及特点

低压配电系统的接地方式及特点低压配电系统的接地方式及特点 电力系统的接地直接关系到用户的人身和财产安全 以及电气设备和 电子设备的正常运行 如何针对实际情况选择合适的接地系统 确保配电 系统及电气设备的安全使用 是设计人员面临的首要问题 本文简要分析 了不同接地系统的特点及应用场所 仅供参考 1 接地制式按照配电系统和电气设备的不同接地组合分类 按照 IEC60364 规定 接地系统一般由两个字母组成 必要时可加后续字母 第一个字母 表示电源中性点对地的关系 T 直接接地 I 不接地 或通过阻抗与大地相连 第二个字母 表示电气设备外壳与大地的关系 T 独立于电源接地点的直接接地 N 表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连 后续字母 表示中性线与保护线之间的关系 C 表示中性线 N 与保护线 PE 合二为一 PEN 线 S 表示中性线 N 与保护线 PE 分开 C S 表示在电源侧为 PEN 线 从某一点分开为中性线 N 和保护线 PE 低压配电系统有三种形式 TN 系统 TT 系统 IT 系统 2 不同接地系统的组成及特点 TN 系统的组成及特点 在 TN 系统中 所有电气设备的外壳接到保护线 PE 上 与配电系统 的中性点相连 若无中性点 即变压器二次侧三角形连接或未引出中性点 可将变压器二次侧绕组的一相接地 但该接点不能用作 PEN 线 保护线 应在每个变电所附近接地 配电系统引入建筑物时 保护线在其入口处接 地 为了保证故障时保护线的电位尽量接近地电位 尽可能将保护线与附 近的有效接地体相连 如必要 可增加接地点 并使其均匀分布 其特点 是故障电流较大 仅与电缆的阻抗大小有关 出现绝缘故障时 需要短路 电流保护装置瞬时断开电路 国际标准 IEC60364 规定 根据中性线与保护线是否合并的情况 TN 系统分为如下三种 TN C TN S TN C S 注 对电网来说 当铜导线截面积 10mm2 铝导线截面积 16mm2 时 必须采用 TN S 系统 而不允许采用 TN C 系统 下面介绍其组成及特点 2 1TN C 系统 本系统中 保护线与中性线合二为一 称为 PEN 线 优点 TN C 方案易于实现 节省了一根导线 且保护电器可节省一极 降低设备的初期投资费用 发生接地短路故障时 故障电流大 可采用一过流保护电器瞬时切 断电源 保证人员生命和财产安全 缺点 线路中有单相负荷 或三相负荷不平衡 及电网中有谐波电流时 由于 PEN 中有电流 电气设备的外壳和线路金属套管间有压降 对敏感性 电子设备不利 PEN 线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸 PEN 线断线或相线对地短路时 会呈现相当高的对地故障电压 可 能扩大事故范围 不能使用剩余电流保护装置 RCD 由于检测不出漏电流 RCD 会拒 动 因此绝缘故障时 不能有效地对人身和设备进行保护 2 2TN S 系统 本系统保护线 PE 和中性线 N 分开 优点 正常时 PE 线不通过负荷电流 适用于数据处理和精密电子仪器设 备 也可用于爆炸危险场合 信息来自 输配电设备网 民用建筑中 家用电器大都有单独接地触点的插头 采用 TN S 系 统 既方便 又安全 如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小 需采用剩余电流保护装 置 RCD 对人身安全和设备进行保护 防止火灾危险 缺点 由于增加了中性线 初期投资较高 TN S 系统相对地短路时 对地故障电压较高 2 3TN C S 系统 在系统某一点起 PEN 分为保护线和中性线 分开后 中性线 N 对 地绝缘 注 PEN 线分开后 不能再合并 优点 适用于工矿企业供电 前面 TN C 系统可满足固定设备的需要 后 端 TN S 系统可满足对电位敏感的电子设备的需要 民用建筑中 电源线路采用 TN C 进入建筑物后 采用 TN S 系 统 可确保 TN S 系统的优点 2 4TT 系统的组成及其特点 TT 系统的变压器或发电机的中性点直接接地 电气设备的所有外壳用 保护线连在一起 接在与电源中性点独立的接地点 如下图所示 优点 电气设备的外壳与电源的接地无电气联系 适用于对电位敏感的数 据处理设备和精密电子设备 故障时对地故障电压不会蔓延 接地短路时 由于受电流接地电阻和电气设备接地电阻的限制 短 路电流较小 可减小危险 缺点 短路电流小 发生短路时 短路电流保护装置不会动作 易造成电 击事故 短路保护装置的过电流保护不能提供绝缘故障保护 需采用剩余电 流保护器 RCD 进行人身和设备安全保护 2 5IT 系统的组成及特点 IT 系统的电源不接地或通过阻抗接地 电气设备的外壳可直接接地或 通过保护线接至单独接地体 优点 单相接地第一次故障时 故障电流小 可不切断电源 警报设备报 警 通过检查线路消除故障 供电连续性较高 适用于大型电厂的厂用电 和重要生产线用电 可采用剩余电流保护器 RCD 进行人身和设备安全保护 缺点 如果消除第一次故障前 又发生第二次故障 如不同相的接地 短路 故障电流很大 非常危险 因此对一次故障探测报警设备的要求较 高 以便及时消除和减少出现双重故障的可能性 保证 IT 系统的可靠性 2 6 接地系统中性线保护 以下情况选用 4 极开关断开中性线 TT 和 TN 系统的中性线截面积小于相线 终端配电中避免中性线 相线接反 中性线必须有保护和能分断 IT 系统中进行第二次故障保护的装置 防止中性线第一次故障后引 发二次故障 在 TT 和 TN S 系统中 中性线的截面积小于相线的截面积 所有接地系统中 会产生 3 次或多次谐波电流的场合 尤其是中性 线截面积减少时 在 TN C 系统中 中性线也是保护线不能断开 由于负载电流不平衡 和绝缘故障电流 会产生危险的中性点电压偏移 为此 用户必须做好等 电位连接和每个区域的接地 2 7 接地系统的选择 选择接地系统应根据电气装置的特性 运行条件和要求以及维护能力 的大小 综合用户和设计安装人员的意见因地制宜地选用 只要符合安装 和运行规范要求 三种接地系统是等效的 没有什麽优先级 选择接地系统的步骤 首先 为保证最大的安全性和灵活性 三种接地系统可以应用在同 一供电电网中 如下图所示 不同接地系统的串联连接和并联连接 必须遵守当地标准和法规的规定 弄清楚用户的要求和现有的维护资源 运行连续性要求 是否有维护服务 是否有火灾危险 3 系统选择及应用 3 1 通常按照如下方式选择 运行连续性要求较高有维护服务的场合 选择 IT 系统 运行连续性要求较高无维护服务的场合 无完全满意的选择 可选 择 TT 系统 其跳闸选择性易于实现 或选择 TN 系统 减少危险 运行连续性要求不重要并且有维护能力 选择 TN S 系统 易于快 速维修和扩展 运行连续性要求较低无维护服务的场合 选择 TT 系统 有火灾危险的场合 可选择 IT 系统 有人员维护 或选择 TT 系统 使用 0 5A 的剩余电流保护装置 3 2 特殊电网和负载的选择 对于线路长