低压配电系统接地技术研究

1、 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研究学习中心名称北航校本部专业名称电气工程及其自动化学生立辉指导教师周东朋2015年10月20日低压配电系统接地技术研究X立辉北京航空航天大学27 / 30独创性声明我在此重申明，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研究成果，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研究成果，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。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示了意。本人完

2、全意识到本声明的法律结果，如有不实之处，由本人承担一切相关责任。学生签名： 立辉时 间： 2015年10月20日低压配电系统接地技术研究摘 要接地是电力系统中非常重要的一项工作，是电力系统中广泛采用的技术措施，涉及到电力系统能否正常工作与电气安全。然而在实际生产生活中，人们对接地制式及庞大的接地技术理解并不全面，在施工中经常出现不接地或乱接地的情况，给电力系统的安全运行埋下安全隐患。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、准确、深刻地理解与应用接地技术，更好地保证电力系统的安全运行。研究接地技术首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

3、地的概念，并较为深入地叙述了工作接地和保护接地的概念、形式特点及保护原理与作用等。全文按照国际电工委员会(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来展开论述，分别阐述了它们各自的接线形式、保护原理、保护线断线时的特征、各种接地制式的优缺点、以及它们各自的适用围等。在TN系统综述中，本文详细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。因此本文采用了市工伤及职业危害预防中心编著的电工(低压运行维修)

4、对重复接地的定义。本文通过深入分析与讨论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单的、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情况、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 system and a technical measu

5、re 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 plete. Therefore, cases such as non-grounding or

6、 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 parison for the grounding types in the low-voltage distribution system, in

7、 order to understand and employ grounding technique more pletely, 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 paper, the concept of grounding is firstl

8、y 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 grounding types, including TN-C, TN-S, TN-C-

9、S, TT and IT, in the low-voltage distribution system classified by the International Electrotechnical mission (IEC), which involve their respective grounding forms, protection principles, characteristics when the guard wire breaks, advantages, disadvantages and the scope of application.In the TN sys

10、tem 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: strictly speaking, the iterative grounding

11、shall never be selected for N (null) wire, which is applied to PEN wire that is the bination 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 Electrician (Low-voltage Operation and Maintenan

12、ce) 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, which are different from simple and mechanic

13、al narration in several electrician reference books and therefore, peoples understanding of those conclusions are deeper and more plete. Meanwhile, the relevant electrical personnel could master it flexibly and apply to the specific distribution system engineering in different cases with different c

14、onditions.Key words:Grounding, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT目录1 绪论51.1什么是接地（工作接地和安全接地）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27参考文献281 绪论电气接地是电气系统中非常重要的一项工作，涉及到电气系统能否正常工作与电气安全，然而在实际生产生活中，人们对庞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

15、地的后果，给电力系统安全运行带来安全隐患，因此全面理解和认识接地技术就成为电气相关人员急需的必备知识。在整个配电系统中，低压配电系统深入厂矿、街道、居民区、楼宇部、和广大的人民群众最为接近，因此低压配电系统的安全，关系到人民群众生命财产安全，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（工作接地和安全接地）电气接地是一种应用广泛且古老的接地技术，无论高低压、还是交直流、强弱电都采用接地。顾名思义，所谓接地，通常是与相连。是世界上承载一切事物的载体，因此我们常常需要以作为电位的参考点，我们知道观察事物的运动是需要参照物的，同样电气中所谓电位的高低，也是需要有参考点，无参考

16、点就无所谓电位的高低，比如人接触带电的设备这个人就会触电，人所以会触电是因为人所接触的设备的对地呈现电压，这个时候就是以作为电位参考点的。“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情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。那么我们认识一下什么是工作接地？什么是保护接地？“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

17、地就是为了保证电力系统的正常安全运行，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)需要提供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,，在三相负载平衡的情况下N线中无电流通过。 但当三相负载不平衡的情况下，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),，这样可以降低输电线路的绝缘水平，从而大大减少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

18、中性点接地系统中，就可以按照选用220V的绝缘水平。安全接地有保护接地和保护接零之分：“为防止因绝缘损坏而遭受触电的危险，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，称为保护接地3”。保护接地就是将电气设备正常情况下不带电的金属部分通过保护线与电源端的接地极相连或通过保护线直接接地(和电源端的接地无电气联系)。正常情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，此时如果有人触碰外壳，人体、线路对地电容、以及和接地极之间形成回路，这个通路中就会有电流流过，人体就遭受了电击。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，

19、一条通路沿着接地体流过，根据电流分流公式：并联支路中流过的电流和支路的电阻成反比，因为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，就大大减少了人体触电的危险。“保护接地的安全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安全围以，从而将流过人体的电流限制在安全围，以消除触电的危险。同时保护接地还消除感应电流的危险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”。保护接零是

20、一种常见的低压配电系统防触电安全保护措施。保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,以达到保护人身安全的目的，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极小，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，从而快速切断故障点电源，消除危险。1.2低压配电系统的接地制式根据国际电工委员会（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

21、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。第二个字母表示电气设备的外露可导电部分与的关系：T表示电气设备的外露可导电部分直接与相连，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与保护线PE之间的关系：C表示中性线N与保护线PE合并为PEN线，S表示中性线N与保护线PE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。因此根据电源端及设备端的接地方式，低压配电系统可分为：TN、TT、I

22、T三种系统，其中TN系统又根据N线和PE线的组合不同分为：TN-C、TN-S、TN-C-S三种系统。本文将根据低压配电系统的分类并结合工作接地和安全接地的概念，详细讨论一下各种接地制式的形式、特点、适用围。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、清晰、准确的理解庞大的接地技术，加强电气安全的相关工作，更好的投入到社会生产的应用当中。2TN系统的形式及特点2.1TN系统综述TN系统中电气设备外露可导电部分接在保护线上，并与电源端的接地点相连。这个接地点通常是中性点，在没有中性点的情况下可以是一相相线接地,但此相线不能用作PEN保护线。TN系统的特点是电源端必须有一

23、点接地，把作为参考点。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，这样在相线碰壳的情况下，相线和保护性将形成单相短路，短路电流非常大，从而引起电气开关保护设备动作，及时切断故障点，消除故障影响。TN系统的保护线在电气设备外壳带电情况下，将有单相接地短路电流流过，因此线路末端的保护线截面应按相线截面大小设计，TN系统的保护线绝不允许断线，一旦断线，断线之后的所有电气设备外壳都将带有危险的电压，“在三相四线制或二相三线制线路上中性线绝对不可安装熔断器，以免因熔体熔断而使中性线中断7”。因此常将TN系统中的保护线进行重复接地，“重复接地是指在TN系统中，将PEN线或PE线一处或多处

24、通过接地体与作再一次连接8。重复接地可以降低保护线在发生断线的情况下的接触电压，如图2.1所示：当A点处发生断线的情况下 电气设备M发生绝缘损坏相线碰壳情况，此时由于PEN线断裂，将无法形成单相短路，此时断线之后的所有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.

25、3)由于人体电阻远远大于接地体电阻(人体电阻正常干燥情况按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。而如果在保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点处保护线断裂的情况下，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分压，此分压电压必然小于相电压，因此大大降低了接触电压，“应当注意，重复接地一般只能减轻零线断开时触电的危险，而不能将其完全消除9”。在保护线上进行多次重复接地之

26、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，通常配电变压器高低压侧共用一个接地装置，原因是同处一室的高低压侧，很难做到接地极电气的分离(一般接地极20米外的电位才是真正的地电位) ，既使是高压侧采用中性点不接地系统，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

27、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升高，同时该过电压还会沿保护线向下游用电设备方向蔓延，给电气设备安全带来巨大的安全隐患，如果此时在保护线上进行了重复接地，由于电源端地电位升高到上万伏，而重复接地端的地电位并未升高，由于电位差的作用，通过保护线窜入的过电压将通过重复接地体向放电，从而能够分流雷电流，限制雷电过电压的蔓延，达到改善防雷性能的目的。2.2 TN-C系统TN-C系统保护线PE和中性线N是合二为一的，组成保护线PEN。电气设备外露可导电部分与系统N线相连接构成PEN线，被称为保护接零。TN-C系统从电源侧引出来四根线，三根相线一根PEN线，因此

28、也被称为三相四线制。如图2.2所示：该系统中为单相负载提供用电回路的N线和连接电气设备金属外壳的保护线PE相连，保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。因为一旦发生断路器跳闸现象，三相电源和PEN线同时分开，即使电气设备金属外壳和PEN线相连，这时也绝不会发生保护线带电现象，因为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

29、联系，入口处之后的设备也就不可能发生PEN线带电现象了。值得注意的是由于TN-C系统N线和保护线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，这样做是十分危险的，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险的相电压,正确的做法应该是负载的N端直接接到PEN的主干线上，电气设备的正常情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，那么该系统是如何保护人身和电气设备的安全的呢？当该系统发生电气设备绝缘损坏相线碰壳的时候，相线、

30、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，通常情况下完全能满足电气保护设备动作的要求，从而达到及时切断电源保护人身和电气设备的安全的目的。因为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保护设备可靠动作，接地电流必须符合：Ik=U相/ZnKIa (2.4)式中 U相-系统的相电压Zn-“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

31、电流流过，此电流将会在PEN线上产生极小的压降(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线断线的情况下，断线之后的所有电气设备外壳都将对地带有相电压，即使有采用重复接地的情况下，电气设备外壳仍然有电压(绪论中已叙述) ，因此TN-C系统在实际应用中受到很大限制。2.3TN-S系统TN-S系统是从TN-C系统发展而来的，TN-S配电系统把保护线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：

32、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，这样在正常情况下电气设备外壳和负载的回路有了隔离，PE线中正常情况下没有电流通过，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线断裂的情况下，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

33、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肯定小于相电压，造成单相负载无常工作，即使勉强工作，也让费了大量电能。因此对于TN-

34、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，将使保护开关或熔断器动作(其保护原理详见在TN-C系统中的论述) 。另外对于TN-S系统可以装设漏电保护开关，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保护。当电气设备发生绝缘损坏的情况下，将通过保护线PE形成单相短路，而恰在此时PE线又在某点处断开的情况下，此时断开点之后的所有电

35、气设备都将带有相电压，造成故障电压的蔓延。而如果我们在PE线上进行了重复接地将会有怎样的情况发生？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情况下，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，可以让保护开关动作。即使对于大容量设备此电流不能完全保证保护开关动作，也可

36、以通过装设漏电保护开关加以解决，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。2.4TN-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：“应该提请注意的是，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线之间有互相联系

37、，但又不能把他们相互混淆，必须严格区分开，所以一般N线采用浅蓝色或有浅蓝色色标，而PE线和PEN线则采用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采用后者，即设备外壳与PE线相连。图2.5 TN-C-S系统接线图正常情况下TN-C-S末端，即N线和PE线分开铺设端，单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略不计，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

38、的线路(对地电压) ，既然PEN和N线上无压降，因此也就不可能有电压蔓延到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，如果TN-C-S系统前端，即和PEN线相连的电气设备金属外壳，如果发生绝缘损坏相线碰壳时，其保护原理等同TN-C系统，单相短路电流将会使保护开关动作，从而快速切断故障点电源。如果TN-C-S系统中线路末端，即和PE线相连的电气设备金属外壳,如果发生绝缘损坏相线碰壳时，其保护原理等同于TN-S系统，即可以利用漏电保护开关进行保护跳闸，此时相线和PE线中有短路电流流过，N线中无电流，漏电保护开关动作。在TN-C

39、-S系统中，如果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，此时断线之后的所有与PE线相连的电气设备都将带在相电压，此相电压是十分危险的，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线又断线的情况下，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保护开关的线路漏电

40、保护开关必然动作，从而快速切断故障点电源，对于未装设漏电保护开关的，虽然采用重复接地以后，PE线上电压仅是重复接地体与中性点接地体的分压，但此电压有时也是十分危险的，为此可采用等电位联结的措施。“所谓总等电位联结就是将配电系统的接地干线与建筑物的金属结构、管道等连通，并在配电箱近旁的接地母排上互相连通，使整个建筑物的金属构件互相连通，使建筑物组成一个近似等电位的法拉第茏.11”。采用等电位联结后在整个场所将形成统一电位，无电位差，从而保护人身设备的安全。“通过等电位联结可以实现等电位环境，消除人体与设备、设备与设备之间的电位差，降低电击的可能性12”。3TT系统的形式及特点在TT系统中，电源侧

41、中性点直接接地，如果没有中性点，必须有一根相线接地，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，正常情况下有电流通过，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

42、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，根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系统的应用围。另外当N线进行重复接地，而重复接地之前的N线又发生断线的情况下，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，造成无常工作，因此TT系统中N线不允许重复接地。当TT系统

43、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保护开关，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，不能及时切断故障点，电气设备外壳将带有危险的电压，必须用漏电保护器作为保护设备，“漏电保护器可分为普通型和智能型两类，其

44、中：普通型漏电保护器分为电压型和电流型两种工作原理，普通型漏电保护器一般用于终端用户，智能型漏电保护器即为剩余电流动作保护器，其功能要比普通漏电保护器齐全，应用围相对较广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保护器动作，从而切断故障点电源，保护人身和电气设备的安全。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，故障电压不会传导至其它用电设备，故障电压不会蔓延。但对于同一个用电场所的所有电气设备，其接地装置该如何设置呢？对于同一个用电场所所有的电气设备，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

45、上将有电位差，而此时如果有人触碰到这两个电气设备，其接触电压是十分危险的，而且对于同一个用电场所，要想设置两个完全没有联系的两个接地装置是很难的，因此为了消除同一个用电场所不同的电气设备上可能出现的电位差，同一用电场所的所有电气设备必须使用一个接地装置。而且在这个用电场所宜使用等电位联结，对于户外用电场所有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，一是可以消除同一用电场所不同电气设备可能出现的电位差，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，进行等电位联结的所有设备及地面都将带有相同的电压，而此时如果有人接触到电气设备外壳，接触电压仅是连接电气

46、设备PE线上的压降，又因为PE线很短，线路阻抗几乎小到可以忽略不计，因此接触电压极微小。在TT系统由于接于电气设备金属外壳的PE线与单独接地，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遭受雷击通过高压避雷器向泄放雷电流的时候，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迅速升高，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迅速升高，电气设备的绝缘将承受大幅度的对地过电压，极易发生对地绝缘被击穿现象。解决的办法可以在用电设备接地端装设SPD加以解决。4IT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

47、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接触时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，因为一旦线绝缘失效，就不是IT系统了，而且N线绝缘损坏又不易被发现，不但IT系统的优越性不存在，原有的保护措施也与之不匹配14”

48、。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，可允许暂时继续运行2h（小时）15”。因此IT系统的这种特点非常适合于不间断供电的场所，比如医院、矿山、消防用电等。但如果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，因为当IT系统发生一次故障相线碰壳接地时，相零之间无法

49、通过形成直接回路，几乎没有电流，而恰在此时如果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，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，接地电流非常大。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电压，所以必须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

50、，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，通过也是会流过极小的电流的，这个电流虽然远远不能使保护开关动作，但足以对人体构成危险，(国际上公认的安全电流是不超过30mA) ，当发生单相碰壳时，如果此时电气设备外壳没有接地，而恰巧此时被人触碰到，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

51、，但足以对人体构成危险。而电气设备接地之后，发生单相故障而恰巧又被人触碰到，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略不计，三相负载设备能够照样运行，这是一个非常优良的属性，非常适用于供电要求高，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系统一般不提供照明用电(220V) ，那么IT系统到底能不能引出中性线呢？不引出中性线的

52、最由是：一旦有中性线发生绝缘损坏接触，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线绝缘监测技术的发展。IT系统为提供照明电源(220V)引出中性线后，必须在中性线上装设过电流检测装置，因为一旦负载端中性点相对电源端中性点严重移位，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N线的IT系统截面应该不小于相线截面。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，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泄放过电压，电涌保护器(

53、SPD)也可以解决。结 论1.电气接地是配电系统中非常重要的一项工作，涉及到配电系统能否正常工作与安全，在实际应用中必须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，才能确保电气安全。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线传导给所有电气设备外露可导电部分，这种在正常情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情况下。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线正常情况下无电流通过，减少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线的接地故障电流非常大，能使漏电保护开关动作(RCD) ，及时切断故障点，适用于设