简述电力系统的保护性接地

摘要：简要介绍了电力系统中性点的运行方式、低压配电系统的分类及其保护性接地原理。

关键词：电力系统　中性点　保护性接地

1　几个重要的专业术语

(1)带电部分：是指呈现有电压(危险电压或非危险)的物体(导体或绝缘体)。它可以是物体的全部，也可以是物体的一部分。危险电压是指对人体能造成电击伤害的电压，带有危险电压的物体则为危险带电部分。

(2)外露可导电部分：是指组成电气装置和设备的外部金属材料部分，在绝缘损坏时才带电。它是电气装置和设备不可分割的组成部分。外露可导电部分应按其系统接地形式与保护导体相连接。

(3)外界可导电部分：是指电气装置和设备以外、与其无关联的金属物体，通常呈现局部地电位。

(4)中性导体(N)：是指从电源端的中性点引出的、有正常工作电流通过的导体，它的电位可以是任意的，是为达到功能性目的而设置的。

(5)保护导体(PE)：是指通过接地极与大地相连接的、无正常工作电流通过的导体，它的电位是相对安全的，是为达到安全目的而设置的。

(6)保护中性导体(PEN)：是指从电源端的接地中性点引出的、有正常工作电流通过的导体，具有保护导体和中性导体的双重功能。

(7)地：是指地球及其所有自然物质，有参考地和局部地之分。参考地视为导电的大地部分，不受接地极影响，其电位约定为零。局部地视为与接地极有电接触的部分，受接地极影响，其电位不一定为零。

(8)接地极：是指埋入土壤或特定的导电介质(如混凝土或焦炭)中，与大地有电气接触的可导电部分。

(9)接地：是指将系统、装置或设备的外露可导电部分或者外界可导电部分通过接地导体、接地极与大地相连接。接地分为保护性接地和功能性接地两种类型。保护性接地是为了满足电气安全目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地。功能性接地是为了满足除电气安全目的外的其他目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地。

2　电力系统中性点的运行方式及分类

电力系统中性点的运行方式，较多采用的有以下三种方式：

(1)中性点不接地(或称中性点绝缘)；

(2)中性点经消弧线圈接地(或称中性点补偿)；

(3)中性点直接接地(或称中性点固定)。

在我国，电力系统中性点的运行方式(接地方式)按电网电压的不同而分为以下几种情况：

(1)380/220V三相四线制或三相五线制电网，中性点是直接接地的；

(2)6～10kV三相三线制电网，中性点一般不接地或采用消弧线圈接地(单相接地故障电流超过30A)，

(3)35-60kV三相三线制电网，中性点通常采用消弧线圈接地；

(4)110kV以上三相三线制电网，中性点一般直接接地。

按照IEC的规定，将低压配电系统分为IT、TT、TN三种，其中TN系统又分为TN-C、TN-C-S、TN-S三类。保护性接地作为防止间接接触电击最基本的措施，是将系统、装置或设备的外露可导电部分与保护导体相连接，其目的在于自动切断电源或降低外露可导电部分上的危险电压。可同时触及的外露可导电部分应单独地、成组地或共同的接到同一个接地系统上。保护性接地的做法与低压配电系统的类别(IT系统、TT系统和TN系统)有关。

3　IT系统的保护性接地

IT系统是电源系统的带电部分不接地或中性点通过高阻抗接地，电气装置和设备的外露可导电部分通过保护导体连接到接地极上(如图1和图2所示)。当系统发生对外露可导电部分或对地的单一故障时，故障电流较小。但当同时存在两个故障时或者在线路较长、绝缘水平较低的情况下，电击的危险性仍然是很大的。

在IT系统中，电气装置和设备的任何带电导体不应直接接地，任何外露可导电部分应单独地、成组地或集中地接地，并满足不高于50V交流或120V直流对地电压的要求。对于IT系统，可以装设绝缘监视器、过电流保护器和剩余电流保护器。绝缘监视器主要用于出现第一次带电导体和外露可导电部分或地之间的故障时进行声/光报警。当第一次故障未消除又发生第二次故障时，必须依靠保护电器在下列规定时间内切断电源。

配电回路：单独接地，时间≤1s；集中接地，时间≤5s。

对于TT系统，可以装设剩余电流保护器或过电流保护器等限制故障持续时间，允许切断时间≤1s。为实现选择性目的，保护电器宜选择S型剩余电流保护器和普通型剩余电流保护器串联使用。保护电器的自动动作电流与保护导体总的电阻(包括接地极和外露可导电部分的电阻)的乘积不得超过50V。

终端回路：电流≤32A，时间≤0.4s；电流≤32A。时间≤5S。

4　TT系统的保护性接地

TT系统为电源系统有一点(一般为中性点)直接接地，电气装置和设备中的所有外露可导电部分通过保护导体一起连接至这些部分共同的接地极上(如图3所示)。当某一电气装置和设备内相导体与保护导体或外露可导电部分之间发生零阻抗故障时，外露可导电部分存在着低于相电压的危险电压。

5　TN系统的保护性接地

TN系统为电源系统有一点(一般为中性点)直接接地，电气装置和设备中的所有外露可导电部分通过保护导体与电源系统的接地点连接。该保护导体不应被隔离或通断，应在各相关变压器或发电机处或其附近接地。当某一电气装置和设备内相导体与保护导体或外露可导电部分之间发生零阻抗故障时，保护电器(过电流保护器或剩余电流保护器)迅速动作，在规定时间内(配电回路、时间≤5s，终端回路电流≤32A时、时间≤0.4s，终端回路电流≤32A时、时间≤5s)自动切断电源，以消除电击危险。

TN系统有三种类型：TN-C系统、TN-C-S系统和TN-S系统。对于TN-C系统，中性导体(N)兼作保护导体(PE)，形成PEN导体(如图4所示)；对于TN-C-S系统，中性导体与保护导体前部分共用，后部分分开(如图5所示)；对于TN-S系统，中性导体和保护导体严格分开(如图6所示)。

中性点直接接地的380/220V的TN系统，可以对动力和照明混合供电，在不增加变电设备情况下，能直接获得两种使用电压；当三相负载严重不对称时亦不会产生负载中性点漂移，能保证负载端各相电压大小相等，可以防止导线对地电压的严重不对称；可以限制各相对地电压不超过250V。因此在实际中得以广泛适用。但必须强调的是，在TN-C-S系统中，PEN导体一旦分开形成N导体和PE导体后，N导体和PE导体就要保持相互独立，不能再连接在一起。PE导体和PEN导体可以重复接地。对于有独立变电站的车间、爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用TN-S系统，对于低压进线的车间和民用住宅楼房可以采用TN-C-S系统。TN-C系统用于无爆炸危险和安全条件较好的场所，并且不能使用剩余电流保护器。

6　对保护性接地导体规格的要求

(1)接地极：扁铁截面积≥100mm²，扁钢、角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥2.5mm依据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94，2000年版)。

(2)地下保护导体：无防腐蚀保护时，铜材截面积≥25mm²、钢材截面积≥50mm²；有防腐蚀保护、无防机械损伤保护时，铜材、钢材截面积≥16mm²；有防腐蚀保护、有防机械损伤保护时，铜材厚度≥2.5mm、钢材截面积≥10mm²。

(3)保护导体(PE)：线导体截面积≤16ram²时，最小按线导体截面积选择；16mm²<线导体截面积≤35mm²时，最小选择16mm²；线导体截面积≤35mm²时，最小按线导体截面积的50％选择。保护导体单独敷设时，铝材截面积≥16mm²，铜材截面积≥2.5mm²(有防机械损伤保护)或≥4mm²(无防机械损伤保护)。

(4)保护中性导体(PEN)：铜材截面积≥10mm²、铝材截面积≥16mm²。

推荐访问:接地 简述 电力系统