電力系統(tǒng)的接地直接關(guān)系到用戶的人身和財(cái)產(chǎn)安全,以及電氣設(shè)備和電子設(shè)備的正常運(yùn)行。如何針對(duì)實(shí)際情況選擇合適的接地系統(tǒng),確保配電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全使用,是設(shè)計(jì)人員面臨的首要問題,本文簡要分析了不同接地系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用場所,僅供參考。
1.接地制式按照配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的不同接地組合分類。按照IEC60364規(guī)定,接地系統(tǒng)一般由兩個(gè)字母組成,必要時(shí)可加后續(xù)字母。
第一個(gè)字母:表示電源中性點(diǎn)對(duì)地的關(guān)系
T:直接接地
I:不接地,或通過阻抗與大地相連
第二個(gè)字母:表示電氣設(shè)備外殼與大地的關(guān)系
T:獨(dú)立于電源接地點(diǎn)的直接接地
N:表示直接與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)或與該點(diǎn)引出的導(dǎo)體相連
后續(xù)字母:表示中性線與保護(hù)線之間的關(guān)系
C:表示中性線N與保護(hù)線PE合二為一(PEN線)
S:表示中性線N與保護(hù)線PE分開
C-S:表示在電源側(cè)為PEN線,從某一點(diǎn)分開為中性線N和保護(hù)線PE低壓配電系統(tǒng)有三種形式:
■TN系統(tǒng)
■TT系統(tǒng)
■IT系統(tǒng)
2.不同接地系統(tǒng)的組成及特點(diǎn):
■TN系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)
在TN系統(tǒng)中,所有電氣設(shè)備的外殼接到保護(hù)線(PE)上,與配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)相連(若無中性點(diǎn),即變壓器二次側(cè)三角形連接或未引出中性點(diǎn),可將變壓器二次側(cè)繞組的一相接地,但該接點(diǎn)不能用作PEN線)。保護(hù)線應(yīng)在每個(gè)變電所附近接地,配電系統(tǒng)引入建筑物時(shí),保護(hù)線在其入口處接地。為了保證故障時(shí)保護(hù)線的電位盡量接近地電位,盡可能將保護(hù)線與附近的有效接地體相連,如必要,可增加接地點(diǎn),并使其均勻分布。其特點(diǎn)是故障電流較大,僅與電纜的阻抗大小有關(guān)。出現(xiàn)絕緣故障時(shí),需要短路電流保護(hù)裝置瞬時(shí)斷開電路。
國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60364規(guī)定,根據(jù)中性線與保護(hù)線是否合并的情況,TN系統(tǒng)分為如下三種:
□TN-C
□TN-S
□TN-C-S
注:對(duì)電網(wǎng)來說,當(dāng)銅導(dǎo)線截面積≤10mm2,鋁導(dǎo)線截面積≤16mm2時(shí),必須采用TN-S系統(tǒng),而不允許采用TN-C系統(tǒng)。
下面介紹其組成及特點(diǎn):
2.1TN-C系統(tǒng):
本系統(tǒng)中,保護(hù)線與中性線合二為一,稱為PEN線。
優(yōu)點(diǎn):
□TN-C方案易于實(shí)現(xiàn),節(jié)省了一根導(dǎo)線,且保護(hù)電器可節(jié)省一極,降低設(shè)備的初期投資費(fèi)用。
□發(fā)生接地短路故障時(shí),故障電流大,可采用一過流保護(hù)電器瞬時(shí)切斷電源,保證人員生命和財(cái)產(chǎn)安全
缺點(diǎn):
□線路中有單相負(fù)荷,或三相負(fù)荷不平衡,及電網(wǎng)中有諧波電流時(shí),由于PEN中有電流,電氣設(shè)備的外殼和線路金屬套管間有壓降,對(duì)敏感性電子設(shè)備不利
□PEN線中的電流在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中會(huì)引起爆炸
□PEN線斷線或相線對(duì)地短路時(shí),會(huì)呈現(xiàn)相當(dāng)高的對(duì)地故障電壓,可能擴(kuò)大事故范圍
□不能使用剩余電流保護(hù)裝置RCD(由于檢測不出漏電流,RCD會(huì)拒動(dòng)),因此絕緣故障時(shí),不能有效地對(duì)人身和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)
2.2TN-S系統(tǒng)
本系統(tǒng)保護(hù)線(PE)和中性線(N)分開
優(yōu)點(diǎn):
□正常時(shí)PE線不通過負(fù)荷電流,適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備,也可用于爆炸危險(xiǎn)場合 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
□民用建筑中,家用電器大都有單獨(dú)接地觸點(diǎn)的插頭,采用TN-S系統(tǒng),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(hù)裝置RCD對(duì)人身安全和設(shè)備進(jìn)行保護(hù),防止火災(zāi)危險(xiǎn)
缺點(diǎn):
□由于增加了中性線,初期投資較高
□TN-S系統(tǒng)相對(duì)地短路時(shí),對(duì)地故障電壓較高
2.3TN-C-S系統(tǒng)
在系統(tǒng)某一點(diǎn)起,PEN分為保護(hù)線和中性線,分開后,中性線(N)對(duì)地絕緣(注:PEN線分開后,不能再合并)
優(yōu)點(diǎn):
□適用于工礦企業(yè)供電,前面TN-C系統(tǒng)可滿足固定設(shè)備的需要,后端TN-S系統(tǒng)可滿足對(duì)電位敏感的電子設(shè)備的需要
□民用建筑中,電源線路采用TN-C,進(jìn)入建筑物后,采用TN-S系統(tǒng),可確保TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
2.4TT系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn):
TT系統(tǒng)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備的所有外殼用保護(hù)線連在一起,接在與電源中性點(diǎn)獨(dú)立的接地點(diǎn)。如下圖所示:
優(yōu)點(diǎn):
□電氣設(shè)備的外殼與電源的接地?zé)o電氣聯(lián)系,適用于對(duì)電位敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和精密電子設(shè)備
□故障時(shí)對(duì)地故障電壓不會(huì)蔓延
□接地短路時(shí),由于受電流接地電阻和電氣設(shè)備接地電阻的限制,短路電流較小,可減小危險(xiǎn)
缺點(diǎn):
□短路電流小,發(fā)生短路時(shí),短路電流保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作,易造成電擊事故
□短路保護(hù)裝置的過電流保護(hù)不能提供絕緣故障保護(hù),需采用剩余電流保護(hù)器RCD進(jìn)行人身和設(shè)備安全保護(hù)
2.5IT系統(tǒng)的組成及特點(diǎn):
IT系統(tǒng)的電源不接地或通過阻抗接地,電氣設(shè)備的外殼可直接接地或通過保護(hù)線接至單獨(dú)接地體。
優(yōu)點(diǎn):
□單相接地第一次故障時(shí),故障電流小,可不切斷電源,警報(bào)設(shè)備報(bào)警,通過檢查線路消除故障,供電連續(xù)性較高,適用于大型電廠的廠用電和重要生產(chǎn)線用電
□可采用剩余電流保護(hù)器(RCD)進(jìn)行人身和設(shè)備安全保護(hù)
缺點(diǎn):如果消除第一次故障前,又發(fā)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(xiǎn),因此對(duì)一次故