電力系統的接地直接關系到用戶的人身和財產安全,以及電氣設備和電子設備的正常運行。如何針對實際情況選擇合適的接地系統,確保配電系統及電氣設備的安全使用,是設計人員面臨的首要問題,本文簡要分析了不同接地系統的特點及應用場所,僅供參考。
1.接地制式按照配電系統和電氣設備的不同接地組合分類。按照IEC60364規定,接地系統一般由兩個字母組成,必要時可加后續字母。
第一個字母:表示電源中性點對地的關系
T:直接接地
I:不接地,或通過阻抗與大地相連
第二個字母:表示電氣設備外殼與大地的關系
T:獨立于電源接地點的直接接地
N:表示直接與電源系統接地點或與該點引出的導體相連
后續字母:表示中性線與保護線之間的關系
C:表示中性線N與保護線PE合二為一(PEN線)
S:表示中性線N與保護線PE分開
C-S:表示在電源側為PEN線,從某一點分開為中性線N和保護線PE低壓配電系統有三種形式:
■TN系統
■TT系統
■IT系統
2.不同接地系統的組成及特點:
■TN系統的組成及特點
在TN系統中,所有電氣設備的外殼接到保護線(PE)上,與配電系統的中性點相連(若無中性點,即變壓器二次側三角形連接或未引出中性點,可將變壓器二次側繞組的一相接地,但該接點不能用作PEN線)。保護線應在每個變電所附近接地,配電系統引入建筑物時,保護線在其入口處接地。為了保證故障時保護線的電位盡量接近地電位,盡可能將保護線與附近的有效接地體相連,如必要,可增加接地點,并使其均勻分布。其特點是故障電流較大,僅與電纜的阻抗大小有關。出現絕緣故障時,需要短路電流保護裝置瞬時斷開電路。
國際標準IEC60364規定,根據中性線與保護線是否合并的情況,TN系統分為如下三種:
□TN-C
□TN-S
□TN-C-S
注:對電網來說,當銅導線截面積≤10mm2,鋁導線截面積≤16mm2時,必須采用TN-S系統,而不允許采用TN-C系統。
下面介紹其組成及特點:
2.1TN-C系統:
本系統中,保護線與中性線合二為一,稱為PEN線。
優點:
□TN-C方案易于實現,節省了一根導線,且保護電器可節省一極,降低設備的初期投資費用。
□發生接地短路故障時,故障電流大,可采用一過流保護電器瞬時切斷電源,保證人員生命和財產安全
缺點:
□線路中有單相負荷,或三相負荷不平衡,及電網中有諧波電流時,由于PEN中有電流,電氣設備的外殼和線路金屬套管間有壓降,對敏感性電子設備不利
□PEN線中的電流在有爆炸危險的環境中會引起爆炸
□PEN線斷線或相線對地短路時,會呈現相當高的對地故障電壓,可能擴大事故范圍
□不能使用剩余電流保護裝置RCD(由于檢測不出漏電流,RCD會拒動),因此絕緣故障時,不能有效地對人身和設備進行保護
2.2TN-S系統
本系統保護線(PE)和中性線(N)分開
優點:
□正常時PE線不通過負荷電流,適用于數據處理和精密電子儀器設備,也可用于爆炸危險場合 信息來自:輸配電設備網
□民用建筑中,家用電器大都有單獨接地觸點的插頭,采用TN-S系統,既方便,又安全
□如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小,需采用剩余電流保護裝置RCD對人身安全和設備進行保護,防止火災危險
缺點:
□由于增加了中性線,初期投資較高
□TN-S系統相對地短路時,對地故障電壓較高
2.3TN-C-S系統
在系統某一點起,PEN分為保護線和中性線,分開后,中性線(N)對地絕緣(注:PEN線分開后,不能再合并)
優點:
□適用于工礦企業供電,前面TN-C系統可滿足固定設備的需要,后端TN-S系統可滿足對電位敏感的電子設備的需要
□民用建筑中,電源線路采用TN-C,進入建筑物后,采用TN-S系統,可確保TN-S系統的優點
2.4TT系統的組成及其特點:
TT系統的變壓器或發電機的中性點直接接地,電氣設備的所有外殼用保護線連在一起,接在與電源中性點獨立的接地點。如下圖所示:
優點:
□電氣設備的外殼與電源的接地無電氣聯系,適用于對電位敏感的數據處理設備和精密電子設備
□故障時對地故障電壓不會蔓延
□接地短路時,由于受電流接地電阻和電氣設備接地電阻的限制,短路電流較小,可減小危險
缺點:
□短路電流小,發生短路時,短路電流保護裝置不會動作,易造成電擊事故
□短路保護裝置的過電流保護不能提供絕緣故障保護,需采用剩余電流保護器RCD進行人身和設備安全保護
2.5IT系統的組成及特點:
IT系統的電源不接地或通過阻抗接地,電氣設備的外殼可直接接地或通過保護線接至單獨接地體。
優點:
□單相接地第一次故障時,故障電流小,可不切斷電源,警報設備報警,通過檢查線路消除故障,供電連續性較高,適用于大型電廠的廠用電和重要生產線用電
□可采用剩余電流保護器(RCD)進行人身和設備安全保護
缺點:如果消除第一次故障前,又發生第二次故障,如不同相的接地短路,故障電流很大,非常危險,因此對一次故