配电网接地系统危险点分析

毕艳玲 张必成

（望奎县电业局，黑龙江 望奎152100）

0 前言

配电网的各种接地系统是保护电气设备安全运行的重要内容，接地系统在电气事故发生时在一定程度上能减小事故对人身和设备的造成的伤害程度，但是接地系统不能完全避免触电伤害事故造成的损失，事实上接地系统在电气事故发生时仍然存在危险点，也可能对人身和设备造成伤害，分析如下。

1 TT系统

TT系统变压器低压侧中性点的工作接地电阻R0≤4Ω，电气设备外壳接地电阻Rd≤4Ω，且电气设备外壳与地等电位，不会产生电弧或火花，当外壳出现单相接地故障时(忽略导线电阻不计)单相接地最小电流为：

此时，若电气设备容量较大，则可能出现Id小于保护该电气设备的熔断器熔体的额定电流Ier，熔体不熔断，故障将长期存在，Id持续作用使电气设备发热甚至使绝缘燃烧，而且设备外壳和变压器中性点对地电压分别为：

在上面两式中，要使设备外壳对地电压Ud达到安全值，Rd必须保证足够小才能实现，这在实践中很难做到。未故障相相电压也将会升高到接近线电压，这样会使单相设备绝缘击穿，扩大事故范围。

2 IT系统

IT系统电气设备不接地时，若电气设备某相绝缘损坏，外壳带电，因为电气线路对地有绝缘电阻和分布电容，若人体触及绝缘已损坏的电气设备外壳，人体将遭到触电的伤害。如果电气设备已进行了接地措施，流经人体和接地装置电流大小，与电阻成反比关系。

式中，Ir、Rr是沿着人体流过的电流和人体电阻；I＇d、Rd是沿接地体流过的电流和电阻。

当Rd＜＜Rr时，通过人体的电流大大减小，从而减轻甚至避免人体触电伤害。在1000V以上的系统由于容抗Xc＞＞R，绝缘电阻可以忽略，此时主要是电容电流对人体的危害。在1000V以下的系统，电源容量较小(100kVA以下)，线路不太长，此时主要是流经绝缘体的漏电流。电源容量较大、线路较长时，导线对地电容电流和绝缘漏电流不能忽略。

3 TN系统

在TN系统，电气设备在采取保护接零的同时，必须与熔断器或自动空气开关等保护配合应用，才能起到保护作用。

当设备的某相与金属外壳相碰，该相对中性线的单相短路，短路电流Id=IdL将通过设备外壳和中性线形成闭合回路。由于外壳、中性线和相线的合成电阻很小，短路电流将很大，往往都大于三倍的熔丝(片)额定电流，从而使保护设备迅速动作，故障设备从线路中切除，就是在故障瞬间，人体触及故障设备外壳，通过人体的电流也是很小的，从而达到保护人身和设备安全的作用。

3.1 TN—C系统

TN—C系统是我国广泛采用的系统，在这个系统，由于中性线与保护线是合一的，为了防止触电事故，必须将电气设备外壳与PEN线作良好的电气连接。如果电气设备外壳既不与PEN线连接，又不与大地作良好电气连接，这样做是很不安全的。

图1 电气设备外壳未接地

如图1所示，电气设备绝缘损坏设备外壳带电时.漏电流很小，达不到熔断器熔丝熔断植，设备外壳将长期存在电压，当人体触及事故设备外壳时，就会有电流通过人体，其值为：

式中，Ux——相电压，220V；Rr——人体电阻(一般在干燥环境中，人体电阻大约在2000Ω左右；皮肤出汗时，约为l000Ω左右；皮肤有伤口时，约为800Ω左右。所以人体电阻一般取800～1000Ω)；Ro——工作接地电阻(一般为4Ω左右)。

若取Rr=1000Ω，则R。＜＜Rr，可忽略。那么

一般情况下，8～10mA以下的工频电流，50mA以下的直流电流可以当作人体允许的安全电流，这些电流长时间通过人体也是有危险的（人体通电时间越长，电阻会越小）。很明显0.22A，已经超过了人体的安全值。

TN—C系统常常接有大量三相和单相负载，当单相负载过多，使三相负载运行中出现不平衡时，PEN线中就会有不平衡电流Io流过，并在PEN线上形成电压降，其值为：

UN=（RN+jxN）IN

式中，RN和XN分别为PEN线上的电阻和电抗。该电压实际就是加在电气设备外壳上的电压，有时可达到10～40V。这个电压在正常运行情况下的存在，不但会使人感到麻电，而且还可能对附近的金属构件放电，形成火花，特别在易燃易爆环境是很危险的。此系统只接地，不接PEN的情况与TT系统相同。

3.2 TN—S系统

TN—S系统的中性线与保护线是分开的，正常运行时，保护线(PE)上几乎没有工作电流流过，这就使电气设备外壳与变压器中性点对地电压均为零。中性线流过电流时的电压降，没有加到电气设备的外壳上。

3.3 TN—C—S系统

TN—C—S系统多用在民用建筑中，特点与TN—C、TN—S系统相同。

4 重复接地

TN系统将电气设备外壳与N(PEN)线相接，可以使漏电设备从线路中迅速切除，不能避免漏电设备对地危险电压的存在，当N(PEN)线断线时，设备外壳对地电压接近相电压，继电保护的动作时间延迟。为使TN系统电气设备处于最佳的安全状态，必须对N(PEN)线上一处或多处通过接地装置与大地再次连接，如图2所示，这就是重复接地。图3是一个无重复接地的TN系统，当接零电气设备发生单相短路时，从短路起到保护装置动作完毕，切断电源的很短时间内，短路电流在PEN线上产生的电压降为：

式中，IdL——单相短路电流；ZX——相线阻抗；ZL——PEN线阻抗；UL——PEN线电压降。

图2 有重复接地的TN系统

图3 无重复接地的TN系统

图4 有重复接地的PEN线断线

由此看出，PEN线阻抗越大，设备对地电压越高，通常这个电压远高于安全电压。一般规定PEN线导电能力不应低于相线导电能力的1／2，依此原则，取ZX=0.5 ZL代入上式则有：

可见，单纯接零措施，仍有触电危险。

在采用图2有重复接地的TN系统时，短路电流大部分通过PEN线，只有小部分电流通过重复接地电阻RC和工作接地电阻R。，此时接地电流在R。上的电压降就是设备对地电压，即：

Ud只占PEN线电压降的一部分是显而易见的。若取RC=10Ω，R。=4Ω，则有：

实际上由于RC、R。与PEN线是并联的，Ud比104.8V还要低一些，这个电压对人的危险仍然存在，与单纯的接零相比，重复接地的安全性要好的多，如果降低重复接地电阻RC，安全性会更高。

采用重复接地，还可以减轻由于PEN线断线带来的危险性，如图4所示。接在PEN线断线处后面的电气设备外壳上的对地电压为：

在断线前面设备外壳上的对地电压为：

当RC=R。时，Ud=Uc=U0=UX/2，即断线前后电气设备外壳上的对地电压均为UX/2。实际上RC＞R。Uc＞U0即Ud=Uc＞UX/2。与无重复接地相比时，发生断线后人体承受的近似相电压降低了，但仍不是安全电压。一般RC=10Ω，在1000V以下的TN系统中，只能起到平衡电位的作用，而不能完全排除危险。因此，要提高对PEN线的施工质量，加强维护、防止断线。

重复接地可以从PEN线上直接接地，也可以从设备外壳上接地。户外架空线宜在线路终端接地，分支线宜在超过200m的分支处接地，高压与低压线路宜在同杆共架段的两端接地。以金属外皮作中性线的低压电缆，也要重复接地。车间内宜采用环形重复接地，中性线与接地装置至少有两点相连接。

5 总结

当今社会离不开电，电给我们的生产和生活带来了极大便利，若使用不当也会带来灾难，安全用电关系广大人民群众的生命和财产安全，熟悉接地原理和危险点分析做好电气设备的接地工作，加强设备巡视检查，从而将电气灾害造成的损失降到最低。