配电网基础：低压配电系统接地形式
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国际上低压配电系统接地方式主要分为两大阵营 , 即采用欧洲标准 IEC 60364 的国家与采用北美标准 NationalElectricalCode(NEC) 的国家采用的标准 。我国制定的低压配电系统接地方式标 准 GB13955—2017参考了 IEC 60364标准 。 根据 IEC60364与 GB13955—2017,低压配电系统按保护接地的形式可分为 TT 系统、IT 系统和 TN 系统 。第一个字母表示电力系统的对地关系 : T— 直接接地 ; I— 所有带电部 分与地绝缘 ,或一点经阻抗接地 。第二个字母表示装置的外露导电部分的对地关系 : T— 外 露导电部分对地直接作电气连接 ,此接地点与电力系统的接地点无直接关连 ; N— 外露导 电部分通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接 。如果后面还有字母时 ,该字母表 示中性线与保护线的组合 : S— 中性线和保护线是分开的 ; C— 中性线和保护线是合一的 。 1. TT系统 TT系统是带中性线的四线制系统 , 中性点只在电源侧接地 , 电气设备外露导电部分(简称外壳) 均直接接地 ,如图 1所示 。 保护作用体现在两个方面，第一 ,在电气设备内导体与外壳之间绝缘破坏时 , 因为外壳接地电阻比较小 ,可能产生较大的接地电流 ,使上游断路器跳闸或熔断器熔断 ,起到很好的保护作用 ; 第二, 因为人体电阻远大于外壳接地电阻 ,人体上分流显著减少 ,也降低了触电危害 。 一些情况下 ,故障电流可能小于负荷电流 ,上游过流保护不动作 , 因此 ,需要装设剩余电流保护器 ,在电气设备绝缘破坏以及人体接触带电导体时及时切除故障 ,确保人身安全 。
图 1 TT 系统接线方式示意图 TT 系统电气设备的外壳接地线与电源端的系统接地是各自独立接地的 , 正常时各电 气装置的外壳部分为地电位 , 由于不像 TN 系统那样所有电气设备外壳用 PE线连接在一 起 ,不会发生一个电气设备故障在另一个设备上引起电击的情况 ,主要应用在一些很难做等电位联结的户外装置 ,如路灯装置 ,城郊、农村农业用电等场合 。TT 系统在我国有着很长 的应用历史 。 2. IT系统 IT 系统的中性点对地绝缘或经高阻接地 , 电气设备外壳直接接地 ,如图 2所示 。外壳与地之间的电阻很小 ,在人们接触到绝缘破坏的电气设备外壳时 ,外壳电位比较低 ,使流过人体的电流在容许的安全范围内 。当系统发生单相接地时 ,不会引起供电中断 。由于没有中性线 ,不能对单相设备供电 。
图 2 IT 系统接线方式示意图 如果用在供电距离很长时 ,供电线路对大地的分布电容电流大 , 电气设备出现漏电时 , 外壳上电压升高 ,十分危险 。因此 ,IT 系统主要用户供电距离不是很长 、供电的可靠性要求高的场合 ,例如电力炼钢 、大医院的手术室等 。地下矿井对供电可靠性要求比较高 ,通常也 使用 IT 系统 。在公共的配电系统中没有应用 。 3. TN 系统 TN 系统又可分为 TN-C、TN-S与 TN-C-S系统 。 1) TN-C系统 TN-C系统也是带中性线的四线制系统 , 电源侧中性点直接接地 , 电气设备保护接地线 PE和中性线 N合二为一 ,使用一根 PEN线与电源的接地装置直接相连 。在 TN-C系统电 气设备绝缘破坏时 ,将形成幅值很大的短路电流从电源相线经电气设备外壳 ,通过 PEN线流向中性点 ,低压断路器可靠动作 ,切断电路 ,避免危害人身安全 。 TN-C系统 PEN线同时作为电源线以及电气设备保护接地连接线 , 简单方便 , 以前在我国有着广泛的应用 。这种系统的缺点是 , 当负荷电流通过保护中性线时 ,会使 PEN 线带电 ; PEN线断线时 ,可能会使断开部分以外的导体带电 。目前 ,TN-C系统已很少使用 。其 接线方式示意图如图 3所示 。
图 3 TN-C系统接线方式示意图 2) TN-S系统 整个系统的中性线与保护地线是分开的 。采用三相五线制供电 ,用电设备外壳通过专 用 PE线与中性点接地装置连接 ,避免了 TN-C 系统存在的问题 , 因此 , 在城市供电系统中 的应用越来越广泛 。其接线方式示意图如图4所示 。
图 4 TN-S系统接线方式示意图 3) TN-C-S系统 TN-C-S综合了 TN-C系统与 TN-S系统的特点 。从变压器台架到终端杆或进户集装 表箱采用 TN-C系统形式 ,从该处中性线(N) 接大地引出一路地线(PE) 实现 TN-S系统供电 ,如图 5所示 。主干线上中性点设置了接地点 ,避免中性线断线造成用电设备外露导 体带电 。该方案在用户侧具有 TN-S 系统的优点 , 省去 电源侧到用户的地线 , 节约了成本 。
图 5 TN-C-S系统接线方式示意图 |
